Развитие технического мышления у школьников через использование современных цифровых инструментов на уроках физики
|
Аннотация
Введение 3
Глава I. Методологическая основа 2
1.1. Понятие «мышление». Виды мышления 2
1.2. Подходы формирования технического мышления 9
1.3. Цифровые инструменты в развитии технического мышления 16
1.4. Обзор современных цифровых инструментов применимых для
использования школьниками на уроках физики 21
Выводыпо главе I 30
Глава II . Методика применения цифровых инструментов в рамках уроков физики 31
2.1 Анализ лабораторных работ по программе дисциплины «Физика».. 31
2.2. Календарные сроки проведения эксперимента 37
2.3 Описание проведения входного тестирования школьников 39
2.4 Апробация цифровых инструментов 41
2.4.1 Результаты тестирования десятиклассников на начальном этапе .. 42
2.4.2 Результаты итогового тестирования десятиклассников 48
2.4.3 Результаты тестирования восьмиклассников на начальном этапе . 55
2.4.4 Результаты тестирования восьмиклассников на итоговом этапе ... 60
Выводы по главе II 63
Заключение 65
Библиография 67
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 72
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 77
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 83
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 88
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 95
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 98
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 101
Введение 3
Глава I. Методологическая основа 2
1.1. Понятие «мышление». Виды мышления 2
1.2. Подходы формирования технического мышления 9
1.3. Цифровые инструменты в развитии технического мышления 16
1.4. Обзор современных цифровых инструментов применимых для
использования школьниками на уроках физики 21
Выводыпо главе I 30
Глава II . Методика применения цифровых инструментов в рамках уроков физики 31
2.1 Анализ лабораторных работ по программе дисциплины «Физика».. 31
2.2. Календарные сроки проведения эксперимента 37
2.3 Описание проведения входного тестирования школьников 39
2.4 Апробация цифровых инструментов 41
2.4.1 Результаты тестирования десятиклассников на начальном этапе .. 42
2.4.2 Результаты итогового тестирования десятиклассников 48
2.4.3 Результаты тестирования восьмиклассников на начальном этапе . 55
2.4.4 Результаты тестирования восьмиклассников на итоговом этапе ... 60
Выводы по главе II 63
Заключение 65
Библиография 67
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 72
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 77
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 83
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 88
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 95
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 98
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 101
В Красноярском крае и в России приобретает социальную значимость повышение качества подготовки технических специалистов в вузе. Речь идет о подготовке квалифицированных инженеров-техников, удовлетворяющих современным требованиям общества [26, 34].
Вышесказанное, связано с диверсификацией высшего
профессионального образования, низкими стартовыми возможностями абитуриентов, оттоком квалифицированных преподавателей из высшей школы; с устаревшими лабораториями и методиками преподавания [40].
Инженер-техник должен обладать знаниями (знаниевая парадигма) и одновременно быть гибким к изменяющимся условиям, новым постановкам задач (деятельностная парадигма). Решение поставленной задачи основано на анализе, синтезе и других операций со свойствами объектов. Поэтому, невозможно сформировать «техническое мышление» у учащихся без системно взаимодействующих двух базовых основ, описанных выше.
Об актуальности проблемы подготовки технических специалистов свидетельствует речь президента В.В. Путина на заседании Совета по науке и образованию от 23 июня 2014 года [16].
Однако стоит задать вопрос: действительно ли существует потребность в технических специалистах в будущем или данная проблема актуальна только на сегодня?
Просмотрев одни из последних новостей на сайте Newslab.ru можно заметить группу статей, несущих следующую мысль: «Согласно оценкам специалистов и долгосрочным программам развития экономики, в Красноярском крае в ближайшее десятилетие будут развиваться отрасли энергетики, металлургии, лесопереработки, сырьевой сектор» [18].
Из этого следует, что количество открытых вакансий постепенно возрастает, в особенности: необходимы технические специалисты,
разработчики компьютерного аппаратного обеспечения, специалисты по информационным технологиям (IT), а также специалисты в области нанотехнологий. «На сегодняшний день экономика Красноярского края функционирует в условиях дефицита квалифицированных трудовых ресурсов, сохранение этого дефицита будет сдерживающим фактором для развития экономического потенциала Красноярья. Геополитическая ситуация, и векторы развития страны сейчас диктуют необходимость исправления сложившейся ситуации»,-считают в управлении образования[34].
Одним из важных компонентов развития промышленности является рабочая составляющая. Данный факт отметили в своей научной статье Белякова Г.Я и Ушанова И.С.: «Для эффективного развития
промышленности Красноярского края необходимо модернизировать производство путем внедрения инновационных технологий...». Однако, введение таких новшеств требует расширения в качественной и количественной подготовке специалистов, в первую очередь - инженеров, умеющих использовать инновационные технологии как инструмент для решения поставленных задач [5].
В пресс-службе добавили, что сегодня необходимо начинать подготовку специалистов инженерно-технической направленности гораздо раньше — с начальных классов школы — и продолжать эту подготовку на протяжении всех этапов образования [16].
Из выше перечисленного следует, что промышленному и образовательному сектору придется пройти этапы длительной модернизации, чтобы приблизиться к желаемому результату. Наша задача, как педагогов, внести свою лепту в развитие края: вырастить поколение учеников, готовых решать технические задачи в свете постоянно меняющегося мира.
Цель исследования: проверка результативного влияния процесса внедрения современных цифровых инструментов на развитие технического мышления школьников при изучении физики.
Объект: развитие технического мышления у школьников на уроках физики.
Предмет: развитие технического мышления у школьников через использование современных цифровых инструментов на уроках физики.
Гипотеза: если разработать и применить систему заданий, основанную на использовании современных цифровых инструментов на уроках физики, то это позволит повысить уровень технического мышления у школьников.
Научная новизна исследования заключается в разработке примеров заданий для уроков физики, включающие в себя внедрение цифровых инструментов в учебный процесс обучающихся средних и старших классов.
Теоретическая значимость заключается в подборе цифровых инструментов для разработки комплекса заданий физических практикумов направленных на развитие технического мышления.
Практическая значимость исследования отражена в возможности использования разработанных заданий в учебном процессе с целью развития технического мышления школьников на уроках физики.
Для достижения обозначенной цели и доказательства выдвинутой гипотезы были поставлены следующие задачи.
1. Изучить психолого-педагогическую литературу по теме исследования.
2. Выявить условия и факторы, влияющие на формирование и развитие технического мышления школьников.
3. Определить возможности развития технического мышления в рамках урока и определить подходящие формы урока.
4. Проанализировать содержание программы по физике 7-9 и 10-11 класса.
5. Выбрать такие темы исследования для практикумов или лабораторных работ, при выполнении которых уровень технического мышления значительно повысится только в случае использования современных средств обучения (классические практикумы и лабораторные работы создают положительную динамику для развития технического мышления, а наша задача усилить этот эффект).
6. Проанализировать и выбрать несколько современных инструментов исследования физических явлений: платформы для создания виртуальных приборов на стационарном компьютере, эффективные программные физические симуляторы в он-лайн доступе, системы сбора данных вместе с датчиками.
7. Разработать по два задания для физического практикума на параллель (8,10 классов) с использованием современных инструментов.
8. Провести диагностику (качественного уровня) на входном и заключительном этапе в период апробации разработанных практикумов на базе Гимназии №16 г. Красноярска.
9. Проанализировать результаты диагностики и сделать вывод.
Основные методы:
• анализ психолого-педагогической литературы;
• анализ статей с ключевыми понятиями: техническое мышление, современные цифровые инструменты, уроки физики;
• педагогическое проектирование и моделирование;
• наблюдение, беседа.
Вышесказанное, связано с диверсификацией высшего
профессионального образования, низкими стартовыми возможностями абитуриентов, оттоком квалифицированных преподавателей из высшей школы; с устаревшими лабораториями и методиками преподавания [40].
Инженер-техник должен обладать знаниями (знаниевая парадигма) и одновременно быть гибким к изменяющимся условиям, новым постановкам задач (деятельностная парадигма). Решение поставленной задачи основано на анализе, синтезе и других операций со свойствами объектов. Поэтому, невозможно сформировать «техническое мышление» у учащихся без системно взаимодействующих двух базовых основ, описанных выше.
Об актуальности проблемы подготовки технических специалистов свидетельствует речь президента В.В. Путина на заседании Совета по науке и образованию от 23 июня 2014 года [16].
Однако стоит задать вопрос: действительно ли существует потребность в технических специалистах в будущем или данная проблема актуальна только на сегодня?
Просмотрев одни из последних новостей на сайте Newslab.ru можно заметить группу статей, несущих следующую мысль: «Согласно оценкам специалистов и долгосрочным программам развития экономики, в Красноярском крае в ближайшее десятилетие будут развиваться отрасли энергетики, металлургии, лесопереработки, сырьевой сектор» [18].
Из этого следует, что количество открытых вакансий постепенно возрастает, в особенности: необходимы технические специалисты,
разработчики компьютерного аппаратного обеспечения, специалисты по информационным технологиям (IT), а также специалисты в области нанотехнологий. «На сегодняшний день экономика Красноярского края функционирует в условиях дефицита квалифицированных трудовых ресурсов, сохранение этого дефицита будет сдерживающим фактором для развития экономического потенциала Красноярья. Геополитическая ситуация, и векторы развития страны сейчас диктуют необходимость исправления сложившейся ситуации»,-считают в управлении образования[34].
Одним из важных компонентов развития промышленности является рабочая составляющая. Данный факт отметили в своей научной статье Белякова Г.Я и Ушанова И.С.: «Для эффективного развития
промышленности Красноярского края необходимо модернизировать производство путем внедрения инновационных технологий...». Однако, введение таких новшеств требует расширения в качественной и количественной подготовке специалистов, в первую очередь - инженеров, умеющих использовать инновационные технологии как инструмент для решения поставленных задач [5].
В пресс-службе добавили, что сегодня необходимо начинать подготовку специалистов инженерно-технической направленности гораздо раньше — с начальных классов школы — и продолжать эту подготовку на протяжении всех этапов образования [16].
Из выше перечисленного следует, что промышленному и образовательному сектору придется пройти этапы длительной модернизации, чтобы приблизиться к желаемому результату. Наша задача, как педагогов, внести свою лепту в развитие края: вырастить поколение учеников, готовых решать технические задачи в свете постоянно меняющегося мира.
Цель исследования: проверка результативного влияния процесса внедрения современных цифровых инструментов на развитие технического мышления школьников при изучении физики.
Объект: развитие технического мышления у школьников на уроках физики.
Предмет: развитие технического мышления у школьников через использование современных цифровых инструментов на уроках физики.
Гипотеза: если разработать и применить систему заданий, основанную на использовании современных цифровых инструментов на уроках физики, то это позволит повысить уровень технического мышления у школьников.
Научная новизна исследования заключается в разработке примеров заданий для уроков физики, включающие в себя внедрение цифровых инструментов в учебный процесс обучающихся средних и старших классов.
Теоретическая значимость заключается в подборе цифровых инструментов для разработки комплекса заданий физических практикумов направленных на развитие технического мышления.
Практическая значимость исследования отражена в возможности использования разработанных заданий в учебном процессе с целью развития технического мышления школьников на уроках физики.
Для достижения обозначенной цели и доказательства выдвинутой гипотезы были поставлены следующие задачи.
1. Изучить психолого-педагогическую литературу по теме исследования.
2. Выявить условия и факторы, влияющие на формирование и развитие технического мышления школьников.
3. Определить возможности развития технического мышления в рамках урока и определить подходящие формы урока.
4. Проанализировать содержание программы по физике 7-9 и 10-11 класса.
5. Выбрать такие темы исследования для практикумов или лабораторных работ, при выполнении которых уровень технического мышления значительно повысится только в случае использования современных средств обучения (классические практикумы и лабораторные работы создают положительную динамику для развития технического мышления, а наша задача усилить этот эффект).
6. Проанализировать и выбрать несколько современных инструментов исследования физических явлений: платформы для создания виртуальных приборов на стационарном компьютере, эффективные программные физические симуляторы в он-лайн доступе, системы сбора данных вместе с датчиками.
7. Разработать по два задания для физического практикума на параллель (8,10 классов) с использованием современных инструментов.
8. Провести диагностику (качественного уровня) на входном и заключительном этапе в период апробации разработанных практикумов на базе Гимназии №16 г. Красноярска.
9. Проанализировать результаты диагностики и сделать вывод.
Основные методы:
• анализ психолого-педагогической литературы;
• анализ статей с ключевыми понятиями: техническое мышление, современные цифровые инструменты, уроки физики;
• педагогическое проектирование и моделирование;
• наблюдение, беседа.
В Красноярском крае и в России приобретает социальную значимость повышение качества подготовки технических специалистов в вузе. Речь идет о подготовке квалифицированных инженеров-техников, удовлетворяющих современным требованиям общества [26, 34].
Вышесказанное, связано с диверсификацией высшего
профессионального образования, низкими стартовыми возможностями абитуриентов, оттоком квалифицированных преподавателей из высшей школы; с устаревшими лабораториями и методиками преподавания [40].
Инженер-техник должен обладать знаниями (знаниевая парадигма) и одновременно быть гибким к изменяющимся условиям, новым постановкам задач (деятельностная парадигма). Решение поставленной задачи основано на анализе, синтезе и других операций со свойствами объектов. Поэтому, невозможно сформировать «техническое мышление» у учащихся без системно взаимодействующих двух базовых основ, описанных выше.
Об актуальности проблемы подготовки технических специалистов свидетельствует речь президента В.В. Путина на заседании Совета по науке и образованию от 23 июня 2014 года [16].
Однако стоит задать вопрос: действительно ли существует потребность в технических специалистах в будущем или данная проблема актуальна только на сегодня?
Просмотрев одни из последних новостей на сайте Newslab.ru можно заметить группу статей, несущих следующую мысль: «Согласно оценкам специалистов и долгосрочным программам развития экономики, в Красноярском крае в ближайшее десятилетие будут развиваться отрасли энергетики, металлургии, лесопереработки, сырьевой сектор» [18].
Из этого следует, что количество открытых вакансий постепенно возрастает, в особенности: необходимы технические специалисты,
разработчики компьютерного аппаратного обеспечения, специалисты по информационным технологиям (IT), а также специалисты в области нанотехнологий. «На сегодняшний день экономика Красноярского края функционирует в условиях дефицита квалифицированных трудовых ресурсов, сохранение этого дефицита будет сдерживающим фактором для развития экономического потенциала Красноярья. Геополитическая ситуация, и векторы развития страны сейчас диктуют необходимость исправления сложившейся ситуации»,-считают в управлении образования[34].
Одним из важных компонентов развития промышленности является рабочая составляющая. Данный факт отметили в своей научной статье Белякова Г.Я и Ушанова И.С.: «Для эффективного развития
промышленности Красноярского края необходимо модернизировать производство путем внедрения инновационных технологий...». Однако, введение таких новшеств требует расширения в качественной и количественной подготовке специалистов, в первую очередь - инженеров, умеющих использовать инновационные технологии как инструмент для решения поставленных задач [5].
В пресс-службе добавили, что сегодня необходимо начинать подготовку специалистов инженерно-технической направленности гораздо раньше — с начальных классов школы — и продолжать эту подготовку на протяжении всех этапов образования [16].
Из выше перечисленного следует, что промышленному и образовательному сектору придется пройти этапы длительной модернизации, чтобы приблизиться к желаемому результату. Наша задача, как педагогов, внести свою лепту в развитие края: вырастить поколение учеников, готовых решать технические задачи в свете постоянно меняющегося мира.
Цель исследования: проверка результативного влияния процесса внедрения современных цифровых инструментов на развитие технического мышления школьников при изучении физики.
Объект: развитие технического мышления у школьников на уроках физики.
Предмет: развитие технического мышления у школьников через использование современных цифровых инструментов на уроках физики.
Гипотеза: если разработать и применить систему заданий, основанную на использовании современных цифровых инструментов на уроках физики, то это позволит повысить уровень технического мышления у школьников.
Научная новизна исследования заключается в разработке примеров заданий для уроков физики, включающие в себя внедрение цифровых инструментов в учебный процесс обучающихся средних и старших классов.
Теоретическая значимость заключается в подборе цифровых инструментов для разработки комплекса заданий физических практикумов направленных на развитие технического мышления.
Практическая значимость исследования отражена в возможности использования разработанных заданий в учебном процессе с целью развития технического мышления школьников на уроках физики.
Для достижения обозначенной цели и доказательства выдвинутой гипотезы были поставлены следующие задачи.
1. Изучить психолого-педагогическую литературу по теме исследования.
2. Выявить условия и факторы, влияющие на формирование и развитие технического мышления школьников.
3. Определить возможности развития технического мышления в рамках урока и определить подходящие формы урока.
4. Проанализировать содержание программы по физике 7-9 и 10-11 класса.
5. Выбрать такие темы исследования для практикумов или лабораторных работ, при выполнении которых уровень технического мышления значительно повысится только в случае использования современных средств обучения (классические практикумы и лабораторные работы создают положительную динамику для развития технического мышления, а наша задача усилить этот эффект).
6. Проанализировать и выбрать несколько современных инструментов исследования физических явлений: платформы для создания виртуальных приборов на стационарном компьютере, эффективные программные физические симуляторы в он-лайн доступе, системы сбора данных вместе с датчиками.
7. Разработать по два задания для физического практикума на параллель (8,10 классов) с использованием современных инструментов.
8. Провести диагностику (качественного уровня) на входном и заключительном этапе в период апробации разработанных практикумов на базе Гимназии №16 г. Красноярска.
9. Проанализировать результаты диагностики и сделать вывод.
Основные методы:
• анализ психолого-педагогической литературы;
• анализ статей с ключевыми понятиями: техническое мышление, современные цифровые инструменты, уроки физики;
• педагогическое проектирование и моделирование;
• наблюдение, беседа.
Вышесказанное, связано с диверсификацией высшего
профессионального образования, низкими стартовыми возможностями абитуриентов, оттоком квалифицированных преподавателей из высшей школы; с устаревшими лабораториями и методиками преподавания [40].
Инженер-техник должен обладать знаниями (знаниевая парадигма) и одновременно быть гибким к изменяющимся условиям, новым постановкам задач (деятельностная парадигма). Решение поставленной задачи основано на анализе, синтезе и других операций со свойствами объектов. Поэтому, невозможно сформировать «техническое мышление» у учащихся без системно взаимодействующих двух базовых основ, описанных выше.
Об актуальности проблемы подготовки технических специалистов свидетельствует речь президента В.В. Путина на заседании Совета по науке и образованию от 23 июня 2014 года [16].
Однако стоит задать вопрос: действительно ли существует потребность в технических специалистах в будущем или данная проблема актуальна только на сегодня?
Просмотрев одни из последних новостей на сайте Newslab.ru можно заметить группу статей, несущих следующую мысль: «Согласно оценкам специалистов и долгосрочным программам развития экономики, в Красноярском крае в ближайшее десятилетие будут развиваться отрасли энергетики, металлургии, лесопереработки, сырьевой сектор» [18].
Из этого следует, что количество открытых вакансий постепенно возрастает, в особенности: необходимы технические специалисты,
разработчики компьютерного аппаратного обеспечения, специалисты по информационным технологиям (IT), а также специалисты в области нанотехнологий. «На сегодняшний день экономика Красноярского края функционирует в условиях дефицита квалифицированных трудовых ресурсов, сохранение этого дефицита будет сдерживающим фактором для развития экономического потенциала Красноярья. Геополитическая ситуация, и векторы развития страны сейчас диктуют необходимость исправления сложившейся ситуации»,-считают в управлении образования[34].
Одним из важных компонентов развития промышленности является рабочая составляющая. Данный факт отметили в своей научной статье Белякова Г.Я и Ушанова И.С.: «Для эффективного развития
промышленности Красноярского края необходимо модернизировать производство путем внедрения инновационных технологий...». Однако, введение таких новшеств требует расширения в качественной и количественной подготовке специалистов, в первую очередь - инженеров, умеющих использовать инновационные технологии как инструмент для решения поставленных задач [5].
В пресс-службе добавили, что сегодня необходимо начинать подготовку специалистов инженерно-технической направленности гораздо раньше — с начальных классов школы — и продолжать эту подготовку на протяжении всех этапов образования [16].
Из выше перечисленного следует, что промышленному и образовательному сектору придется пройти этапы длительной модернизации, чтобы приблизиться к желаемому результату. Наша задача, как педагогов, внести свою лепту в развитие края: вырастить поколение учеников, готовых решать технические задачи в свете постоянно меняющегося мира.
Цель исследования: проверка результативного влияния процесса внедрения современных цифровых инструментов на развитие технического мышления школьников при изучении физики.
Объект: развитие технического мышления у школьников на уроках физики.
Предмет: развитие технического мышления у школьников через использование современных цифровых инструментов на уроках физики.
Гипотеза: если разработать и применить систему заданий, основанную на использовании современных цифровых инструментов на уроках физики, то это позволит повысить уровень технического мышления у школьников.
Научная новизна исследования заключается в разработке примеров заданий для уроков физики, включающие в себя внедрение цифровых инструментов в учебный процесс обучающихся средних и старших классов.
Теоретическая значимость заключается в подборе цифровых инструментов для разработки комплекса заданий физических практикумов направленных на развитие технического мышления.
Практическая значимость исследования отражена в возможности использования разработанных заданий в учебном процессе с целью развития технического мышления школьников на уроках физики.
Для достижения обозначенной цели и доказательства выдвинутой гипотезы были поставлены следующие задачи.
1. Изучить психолого-педагогическую литературу по теме исследования.
2. Выявить условия и факторы, влияющие на формирование и развитие технического мышления школьников.
3. Определить возможности развития технического мышления в рамках урока и определить подходящие формы урока.
4. Проанализировать содержание программы по физике 7-9 и 10-11 класса.
5. Выбрать такие темы исследования для практикумов или лабораторных работ, при выполнении которых уровень технического мышления значительно повысится только в случае использования современных средств обучения (классические практикумы и лабораторные работы создают положительную динамику для развития технического мышления, а наша задача усилить этот эффект).
6. Проанализировать и выбрать несколько современных инструментов исследования физических явлений: платформы для создания виртуальных приборов на стационарном компьютере, эффективные программные физические симуляторы в он-лайн доступе, системы сбора данных вместе с датчиками.
7. Разработать по два задания для физического практикума на параллель (8,10 классов) с использованием современных инструментов.
8. Провести диагностику (качественного уровня) на входном и заключительном этапе в период апробации разработанных практикумов на базе Гимназии №16 г. Красноярска.
9. Проанализировать результаты диагностики и сделать вывод.
Основные методы:
• анализ психолого-педагогической литературы;
• анализ статей с ключевыми понятиями: техническое мышление, современные цифровые инструменты, уроки физики;
• педагогическое проектирование и моделирование;
• наблюдение, беседа.
Подобные работы
- Организация исследовательской деятельности на уроках физики в дистанционном формате обучения
Магистерская диссертация, педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 4920 р. Год сдачи: 2022 - Реализация межпредметной интеграции на уроках математики
Дипломные работы, ВКР, методика преподавания. Язык работы: Русский. Цена: 1200 р. Год сдачи: 2022 - Исторический материал на уроках математики как средство развития познавательного интереса учащихся
Дипломные работы, ВКР, педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 4600 р. Год сдачи: 2024 - Особенности обучения школьников информатике по модели перевернутого класса
Магистерская диссертация, педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 4650 р. Год сдачи: 2022 - ИНДИВИДУАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ОБУЧАЮЩИХСЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ КЛАССОВ НА ОСНОВЕ ГЕЙМ-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ МАРШРУТОВ
Дипломные работы, ВКР, педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 4225 р. Год сдачи: 2021