Хмарні технології як засіб формування дослідницьких компетентностей старшокласників у процесі профільного навчання фізики

Abstract

Дисертаційна робота присвячена проблемі використання хмарних технологій як засобу формування дослідницьких компетентностей старшокласників у процесі профільного навчання фізики. У роботі визначено структуру, зміст, рівні, критерії та показники сформованості дослідницьких компетентностей старшокласників у процесі профільного навчання фізики; розроблено модель формування дослідницьких компетентностей старшокласників у профільному навчанні фізики та модель використання хмарних технологій як засобу формування дослідницьких компетентностей старшокласників у процесі профільного навчання фізики; розроблено методику використання хмарних технологій як засобу формування дослідницьких компетентностей старшокласників у процесі профільного навчання фізики; експериментально перевірено ефективність розробленої методики. Диссертационная работа посвящена проблеме использования облачных технологий как средства формирования исследовательских компетентностей старшеклассников в процессе профильного обучения физике. Исследовательские компетентности старшеклассников по физике – это системное свойство личности, которое проявляется в готовности и способности к осуществлению учебно-исследовательской деятельности по физике и включает в себя когнитивный, праксеологический, аксиологический и социально-поведенческий компоненты. Исследовательские компетентности старшеклассников по физике были сгруппированы по этапам учебно-исследовательской деятельности. I этап (подготовительный) включает 5 компетентностей: компетентность по разработке моделей; способность к планированию исследования; способность пользоваться средствами ИКТ для проектирования исследовательской деятельности; способность тестировать и настраивать оборудование для исследования; способность прогнозировать результаты исследования. II этап (деятельностный) включает 4 компетентности: способность проводить вычислительные эксперименты; способность использовать измерительные приборы; способность пользоваться средствами ИКТ для фиксации хода исследования; способность пользоваться средствами ИКТ для моделирования. III этап (обобщающий) включает 5 компетентностей: способность использовать методы математической статистики; способность пользоваться средствами ИКТ обработки результатов исследования и их презентации; способность делать выводы из полученных результатов; способность оценивать правдоподобность результатов исследования; способность к совершенствованию компьютерной модели или натурного эксперимента. В работе разработана трёхкомпонентная модель формирования исследовательских компетентностей старшеклассников в профильном обучении физики. Целевой компонент включает глобальную цель формирования исследовательских компетентностей старшеклассников в профильном обучении физики, определяется внешними требованиями (Государственными образовательными стандартами, программами, концепциями, положениями, особенностями физики как естественнонаучной дисциплины, потребностями общества и личности) и конкретизируется для каждой исследовательской компетентности по видам ведущей деятельности (с учетом средств, методов, форм ее организации). Процессуальный компонент отображает открытую исследовательски ориентированную среду профильного обучения физики, в состав которой входят ученическо-групповая, учительская и технологическая составляющие (методы обучения, формы организации обучения, система средств обучения), через которую происходит взаимодействие субъектов обучения. Связи между составляющими процессуального компонента модели отражают разновидности учебной коммуникации между учителем и учениками, происходящие при различных формах организации обучения различными методами обучения с использованием различных средств обучения, а также самостоятельную учебную деятельность учащихся. Диагностико-результатный компонент включает в себя сформированность системы исследовательских компетентностей старшеклассников в профильном обучении физики, дифференцированную по четырем уровням (начальный, базовый, повышенный и углубленный), критерии их оценивания, процедуры и методы их диагностики. Конечным результатом процесса формирования исследовательских компетентностей старшеклассников в профильном обучении физики должно стать повышение уровня сформированности исследовательских компетенций учащихся. На все компоненты модели влияют общедидактические принципы обучения, принципы профильного обучения физики и содержание профильного обучения физике. Также была разработана модель использования облачных технологий как средства формирования исследовательских компетентностей старшеклассников в процессе профильного обучения физике. В центре этой модели находится ученик, формирование исследовательских компетентностей которого происходит в процессе профильного обучения физике. Среди форм организации профильного обучения физике выделены исследовательски ориентированные и исследовательски направленные. Среди методов профильного обучения физики, наиболее подходящих для формирования исследовательских компетентностей учащихся, выделены общие и специальные. Конкретизированы основные и дополнительные средства формирования исследовательских компетентностей. Модель включает учителя как субъекта учебного процесса, который определяет формы и методы организации профильного обучения физике и осуществляет первичный отбор средств облачных технологий формирования исследовательских компетентностей учащихся в профильном обучении физики. Ученики также могут принимать участие в отборе этих средств. Опытно-экспериментальная работа по проверке эффективности реализации методики использования облачных технологий как средства формирования исследовательских компетентностей учащихся старших классов в процессе профильного обучения физики проходила в три этапа: аналитико-констатирующий, проектно-поисковый и формирующий. Анализ результатов формирующего этапа педагогического эксперимента с использованием U-критерия Манна-Уитни показал, что распределение учеников в экспериментальных и контрольных группах по уровню сформированности исследовательских компетентностей имеет статистически значимые различия, обусловленные применением разработанной методики. The thesis is devoted to the problem of using cloud technologies in high school students’ research competencies forming in profile physics learning. In this thesis the structure, content, levels, criteria and indicators of research competencies forming in profile physics learning are developed; the model of forming high school students’ research competencies in profile physics learning and the model of using cloud technologies in high school students’ research competencies forming in profile physics learning are developed; the technique of using cloud technologies in high school students’ research competencies forming in profile physics learning is developed; the effectiveness of the developed technique is experimentally proved.