Формирование ключевых компетенций у одаренных детей при изучении физики через применение  информационных технологий

Семенова С.В., учитель физики

МБОУ «СОШ №11» г. Старый Оскол

Белгородской области

Содержание:

1. Информация об опыте……………………………………………….2
2. Технология опыта……………………………………………………8
3. Результативность опыта…………………………………………..…16
4. Библиографический список……………………………………….…19

Раздел I

Информация об опыте

Педагогический опыт автора формировался в общеобразовательном учреждении «Средняя общеобразовательная школа №11» г. Старый Оскол, которому в 2014 году исполняется 43 года. Школа находится в юго-западной части города, в микрорайоне Интернациональный. У обучающихся в школе  разноуровневая  подготовка (низкая, средняя, высокая),  поэтому  функционируют  общеобразовательные классы, классы профильные и с углубленным  изучением отдельных предметов, в том числе и физико-математического профиля.  С каждым годом растет количество детей, которые желают изучать физику на более высоком уровне, т.к. именно сдача ЕГЭ по этому предмету является обязательным для поступления в большинство технических ВУЗов страны. Как планирует Минобрнауки, с 2015 года при отборе в высшее учебное заведение будут учитываться не только итоги ЕГЭ, но и внеурочные достижения учащихся (результативное участие в олимпиадах, творческих конкурсах, исследовательских проектах и т.д.), за которые станут добавлять дополнительные баллы. 

 Это говорит о том, что любому обществу нужны одаренные люди, и задача общества состоит в том, чтобы рассмотреть и развить способности всех его представителей. К большому сожалению, далеко не каждый человек способен реализовать свои способности. Очень многое зависит и от семьи, и от школы.  Задача школы  состоит в том, чтобы вовремя  разглядеть способности ребенка, поддержать  и развить его одаренность, подготовить почву для того, чтобы эти способности были реализованы.

 В современных стандартах школьного образования говорится о «формировании у школьников общеучебных умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенций». От  выпускника современной школы требуются умения на рефлексивной основе управлять своей образовательной деятельностью, быстро адаптироваться к меняющимся условиям, находить оптимальные решения сложных вопросов, проявляя творчество и гибкость, не теряться в экстремальных ситуациях, уметь налаживать эффективные коммуникации с разными людьми и при этом оставаться нравственным.  Все, выше перечисленные умения и навыки  успешно формируются в школе через компетентностный подход в обучении любому предмету, в том числе и физике. Становится понятно, что деятельность учителя должна наполняться новым содержанием. Это и определило выбор темы педагогического опыта «Формирование ключевых компетенций у одаренных детей при изучении физики через применение  информационных технологий».

В 2011-2012 учебном году учитель приступил к работе в МБОУ «СОШ № 11» в 10 «В» классе физико-математического профиля. Результаты мониторинга определения у учащихся качества и уровня   ключевых компетенций (по  методике П.И. Третьякова) выявили недостаточный уровень их сформированности (49%)  и привели автора опыта к выводу о необходимости формирования ключевых компетенций у одаренных детей  через применения  информационных технологий при изучении физики. Подобные исследования проводились в данном классе также в 2012-2014 годах.

Актуальность опыта заключается в разрешении противоречий, которые были обнаружены в ходе исследовательской деятельности учителя: 1.Между возможностью освоения одаренными учащимися набора теоретических знаний по предмету и  значительными затруднениями  в деятельности, требующей применения этих знаний для решения конкретных жизненных задач или проблемных ситуаций;

2.Между требованиями стратегии модернизации образования в компетентностном подходе к процессу и результатам образования и недостаточной разработанностью его методологии, теории и практики при обучении предмета физика.  

Ведущая педагогическая идея заключается  в разработке приемов формирования у одаренных детей  ключевых компетенций при изучении физики   посредством использования информационных технологий.

Работа над опытом длилась 4 года (с 2010 по 2014 год) и состояла из следующих этапов:

1 этап – аналитико – диагностический (2010-2012 год) – проанализировано состояние проблемы опыта в научной и методической литературе. Определены цель, задачи, объект и предмет деятельности, сформулирована ведущая педагогическая идея, осуществлена начальная диагностика по выявлению общеучебных умений и навыков детей и уровня сформированности у них универсальных способов деятельности и ключевых компетенций.

2 этап – основной (2012-2013 год): период комплексного применения различных  компетентностно-ориентированных заданий.

3 этап – заключительный (2013-2014 год): осуществлён анализ достижений обучающихся.  

  Диапазон опыта. Диапазон опыта включает в себя систему уроков и внеклассных мероприятий по предмету.

Теоретическая база опыта.

 В контексте национальной образовательной инициативы «Наша новая школа» одним из пяти приоритетов выделена работа с одаренными детьми. Работа по основным принципам программы «Наша новая школа» позволяет:

•       выявлять одарённых детей;

•      расширить горизонты участия обучающихся и педагогов в различных конкурсах научно-творческого характера;

•    качественно подготовить потенциальных специалистов, конкурентно способных в современном обществе;

•       повысить методико-педагогическое мастерство учителя, необходимое для работы с одарёнными детьми.

Направления в работе с одаренными детьми в рамках данных проблем следующие: работа в классах физико-математического профиля, занятия с одаренными детьми в рамках внеаудиторной занятости, подготовка обучающихся к участию в олимпиадах, творческих конкурсах различных уровней, исследовательских проектах, ведение портфолио творческих достижений обучающихся.

В науке нет общего подхода к понятию компетентность, каждый автор понимает его по-своему. В России в 2001 году были сформулированы основные положения компетентностного подхода в образовании, основное понятие которого – компетентность. Существует более 10 различных взглядов учёных на реализацию компетентностного подхода в образовательных учреждениях.

 Методологической основой опыта является  компетентностный подход в образовании и его концептуальные составляющие: понятия “компетенция” и «ключевые компетенции»,  суть которых раскрыта в работах А.В. Хуторского, Л.Ф. Ивановой, О.Е. Лебедева, В.В. Гузеева [6,7,8].     А.В. Хуторской отмечает, что компетентностный подход – это подход, акцентирующий внимание, прежде всего, на результате образования, причём результатом образования становится не совокупность усвоенной информации, а способность человека адекватно действовать в различных проблемных ситуациях. Компетентностный подход – это подход, при котором результаты образования признаются значительными за пределами системы образования, он требует от ребёнка гибкости, мобильности, навыков исследовательской деятельности, позволяющих ему адаптироваться в быстро меняющейся среде.

Компетенция - общая способность, в основе которой лежат:                                                      знания; умения; опыт: личностные качества, приобретенные в процессе образования.

Анализ методической литературы и Интернет-источников по данной теме свидетельствует о развитии компетентностного подхода и в то же время показывает, что в настоящее время образование столкнулось с проблемой    не только определения содержания понятия ключевых компетенций, но и самих оснований их разграничения и классификации.

По классификации, предложенной ученым А.В. Хуторским, ключевые компетенции делятся на:

• учебно-познавательные;
• информационные;
• коммуникативные;
• общекультурные;
• компетенции личного самосовершенствования;
• социальные.

Для формирования ключевых компетенций одаренных детей необходимо,

прежде всего, создать оптимальные  условия для интерактивного обучения, а именно:

• применение разнообразных информационных технологий (клипы с демонстрацией физических явлений и опытов, анимации, интерактивные плакаты, электронные схемы, таблицы), которые помогут заинтересовать каждого учащегося изучаемым предметом;
• применение разнообразного дифференцированного дидактического материала (компетентностные и олимпиадные задания, интерактивные тесты, экспериментальные домашние задания );
• оценка и самооценка достижений учащихся  в каждом виде учебной деятельности;
• создание на уроке педагогических ситуаций, которые давали бы учащимся возможность для самореализации и самовыражения личности;
• воспитание у учащихся навыков высокого морального поведения, духовной культуры, культуры труда, здорового образа жизни (организация экскурсий);
• создание положительного эмоционального климата на уроке, ситуации успеха.

Применяя перечисленные интерактивные методы обучения при формировании ключевых компетенций системно,  в итоге  получаем выпускника школы – одаренную, целостную личность, обладающую качествами гражданина-патриота Родины, государственно-мыслящего, готового брать на себя ответственность за судьбу страны, инициативного, ответственного, самостоятельного, образованного, зрелого в суждениях, способного продолжить обучение в высших учебных заведениях технического профиля.

Новизна опыта заключается в том, что теоретически обоснован алгоритм работы, практически разработана и адаптирована система деятельности по формированию ключевых компетенции одаренных детей, в комплексном применении информационных технологий во всех видах деятельности учителя и ученика при изучении  физики.

Условия реализации опыта. Опыт может быть использован учителями физики средних общеобразовательных школ в 8-11 классах, работающими по УМК «Физика 8-9» под редакцией Е.М. Гутник, А.В. Перышкина, «Физика 10-11» под редакцией Г.Я. Мякишева, Б.Б.Буховцева, Н.Н. Сотского, при подготовке к урокам, занятиям элективных курсов и внеклассным мероприятиям.

Раздел II

Технология опыта

Цель: развитие ключевых компетенций у одаренных детей через применение информационных технологий  на уроках физики.

         Задачи:

1. Определить сущность и особенности развития ключевых компетенций учащихся на основе анализа методической литературы и педагогического опыта коллег  по данной теме.
2. Использовать в образовательном процессе разнообразные приемы и методы информационных технологий, для формирования ключевых компетенций обучающихся.  
3. Разработать учебно–методические рекомендации по развитию ключевых компетенций  одаренных детей на уроках физики для педагогов.

Организация образовательного процесса. Для формирования ключевых компетенций необходимо выбрать такую технологию обучения, при которой обучающиеся большую часть времени работают самостоятельно, учатся планированию, организации, самоконтролю и оценке своих действий и деятельности в целом. Всем этим требованиям, как нельзя лучше отвечают информационные технологии.

Автор рассматривает возможности предмета «физика» в формировании основных групп компетенций учеников:

1. Учебно-познавательные компетенции. (Это совокупность компетенций ученика в сфере самостоятельной познавательной деятельности, включающей элементы логической, методологической, общеучебной деятельности).                 

• При изучении нового физического явления в 9-11 классах учащимся предлагается приготовить презентацию о применении этого явления в современной жизни с демонстрацией его использования в различных профессиях.  Например, изучая «Фотоэффект», дети рассказывают о том, как это явление используется:

- ландшафтными дизайнерами для подсветки в ночное время парков, скверов, зон отдыха в городах и частных усадьбах с помощью декоративных светильников на солнечных батареях;

- фотографами и кинематографами для получения изображений различного рода (фотографии, звук, фильмы) с помощью фотоэлементов;

- коммунальными служащими для отопления и освещения домов  электроэнергией, вырабатываемой солнечными батареями, расположенными на крышах;

-  рентгенологами для усиления яркости рентгеновского изображения посредством электронно-оптических преобразователей ЭОП, работа которых основана на внешнем фотоэффекте. 

Выполнение подобных презентации развивает у детей компетенции  самостоятельной познавательной деятельности и способствует профориентационному обучению.

• На этапе закрепления изученного материала предполагается выполнение:

    -  интерактивных тестов различного уровня сложности,  которые создаются в программах  MyTest . Данный вид тестов предполагает глубокий анализ графиков, рисунков, схем, таблиц, физических явлений  и используется автором  при подготовке к ГИА и ЕГЭ.  Дети, которые пропускают учебные занятия по каким-либо причинам, имеют возможность устранить пробелы в знаниях,   выполняя тесты, размещенные  на персональном сайте учителя  (http://semenovasv.ucoz.ru).

   -  компетентностно-ориентированных упражнений;

        - экспериментальных и олимпиадных домашних заданий.

•   Проектная деятельность  используется для более глубокого познания учащимися законов и закономерностей в физике. И чем глубже они начинают самостоятельно познавать истину,  выстраивать эксперименты, тем больше их затягивают различные компьютерные программы,  с помощью которых можно реализовать свои знания. В начале  четверти, после этапа мотивации, что является обязательным условием для  начала проектной деятельности, учитель сообщает темы проектов. Приведу примеры названия тем, которые были предложены учащимся: «Альтернативные источники энергии»; «Рост кристаллов»; «Проблема вечных двигателей». Примером проектной работы может служить создание web-сайта. Используя графику, звук, анимацию и видео, с помощью  web-конструирования,  учащийся 10 класса создал web-сайт по теме «Марс – любимая планета Валентины Терешковой». На каждой web-странице размещена информация, касающаяся планеты Марс:

- основные сведения;

- внутреннее строение;

- изучение планеты;

- спутники;

- колонизация;

- проекты колонизации;

-  об авторе и список литературы.

Навигация по страницам сайта осуществляется с помощью интерактивных ссылок. Проект имеет большую познавательную ценность и может быть использован учителем в качестве фрагмента при проведении уроков физики в 11 классах по теме «Строение солнечной системы». В процессе выполнения проектной работы у учащихся развиваются такие составляющие учебно-познавательной компетенции как умения: извлекать пользу из опыта, упорядочивать знания, самостоятельно заниматься, критически мыслить, принимать решения.

2. Информационные компетенции. (Навыки деятельности по отношению к информации в учебных предметах и образовательных областях, а также в окружающем мире).

• На этапе закрепления полученных знаний при решении задач, в которых недостающие данные или факты необходимо искать в справочной литературе или с помощью Интернет-ресурсов. Например, задание для 10 класса:

 В закрытом сосуде под поршнем находится  углекислота массой 1 кг при температуре 21°С  подавлением 70 атм. Давление углекислоты уменьшают на 20 атм, поддерживая ее температуру постоянной. В каком состоянии будет находиться углекислота в конце процесса расширения? Ответ поясните, пользуясь дополнительными источниками  информации по теме «Изотермы реального газа для углекислоты».

Работа над подобными заданиями способствует формированию таких составляющих информационных компетенций, как умения: получать и обрабатывать информацию, консультироваться, опрашивать окружающих в поисках полезной информации, работать с документами.

3. Коммуникативные компетенции. (Знание  способов взаимодействия с окружающими и удаленными событиями и людьми; навыки работы в группе, коллективе, владение различными социальными ролями).

• Использование кейс-технологий  может  реализовываться  учителем на разных этапах урока, а также в качестве домашнего задания при изучении отдельных тем. Так, например, в 8 классе при изучении темы «Испарение и конденсация. Насыщенный пар», учитель использовал кейс-ситуацию на этапе закрепления изученного материала.

Фрагмент урока в 8 классе по теме «Испарение и конденсация. Насыщенный пар»

Закрепление – работа в малых группах.

-Итак, на уроке мы познакомились с понятиями «испарение», «конденсация», «насыщенный пар». А теперь давайте закрепим изученное на практике. На предыдущем уроке в качестве домашнего задания вам был предложен кейс № 3:

- Вам необходимо было его проанализировать дома и каждой малой группе выполнить предложенное задание.

Давайте обсудим результаты работы групп.

1группа.  Каковы истинные причины дождя? (. Демонстрируется анимация круговорота воды в природе).

1-й ученик у доски демонстрирует презентацию своей группы:   Вода на нашей планете постоянно испаряется с поверхности полей, ручьев, рек, озер, морей и океанов. Под воздействием теплых солнечных лучей она из жидкого состояния переходит в газообразное и с помощью нагретого воздуха поднимается вверх.  Достигнув более прохладных слоев тропосферы пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным и начинает конденсироваться.

2- ученик:  Для того, чтобы произошла конденсация, капелькам необходимы мельчайшие частицы пыли, копоти, к которым могут прилипнуть молекулы воды. Их называют конденсационными зернами. Чем больше пыли, копоти и других частичек содержится в атмосфере, тем интенсивнее процесс образования облаков.  По мере налипания молекул, капли увеличиваются и, наконец, становятся такими тяжелыми, что выпадают на землю в виде дождя. Попав на землю, вода сначала собирается в ручейки, затем в реки и вместе с ними возвращается в моря и океаны, откуда испаряется вновь. Таким образом,  совершается постоянный круговорот воды в природе.

3-й ученик с места: Из облаков выпадает не только дождь, но и снег, снежная крупа или град. Это происходит, когда температура в облаке снижается до такой степени, что,  возникают кристаллики льда.

2-я группа:   Какие процессы, с точки зрения физики, негативно влияют на круговорот воды, провоцируя наводнения? (Слайд 3)

1-й ученик.  Так, как интенсивность процесса конденсации зависит от количества  пыли, копоти и других мелких частиц в верхних слоях тропосферы, следовательно, загрязнение этого слоя атмосферы провоцирует обильное выпадение осадков.  Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник — это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары.

2-й ученик: К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия.

3-й ученик с места: Наличие вышеперечисленных примесей в атмосфере провоцирует «парниковый эффект», вызывающий на Земле глобальное потепление. А оно в свою очередь, нарушает привычную циркуляцию воздушных потоков, что влияет на равномерность выпадения осадков.

4-й ученик с места: Искусственное выпрямление русел рек в виде широких набережных в центрах крупных городов, позволяет воде течь быстрее, увеличивая риск затопления местности, расположенной ниже по течению.

5-й ученик: Возможно, обильные дожди спровоцировала пыль, оставшаяся от падения Челябинского метеорита.

3-я группа: Какие меры необходимо предпринимать, чтобы уменьшить вероятность наводнений в будущем? (4 слайд)

1-й ученик: Необходимо: 1)разрабатывать и устанавливать на производстве и транспорте специальные фильтры для охлаждения и очистки выхлопных газов от вредных примесей.

2-й ученик: 2) Увеличивать площади лесных массивов, парков и скверов, т. к. это будет способствовать естественной очистке воздуха и уменьшению содержания углекислого газа в атмосфере.

3-й ученик: укреплять берега рек с помощью габионных конструкций, строить инженерные сооружения, дамбы и нагорные каналы для защиты населенных пунктов от наводнений

4-й ученик: проводить разъяснительную работу среди населения о правилах поведения и эвакуации при подтоплении территории.

- Давайте ребята подведем итог:

Причинами, вызвавшими наводнение,  могут быть:

1. Загрязнение атмосферы
2. Глобальное потепление и как следствие – изменение климата региона.

Нерациональная деятельность человека по изменения русел рек и возведению гидротехнических сооружений

Применение кейс - технологий на уроках физики  формирует  у учащихся высокую мотивацию к учебе, развивает такие личностные качества, значимые для будущей профессиональной деятельности, как чувство лидерства, способность к сотрудничеству, умение устранять конфликты и разногласия, закладывает основы деловой этики.

4. Общекультурные компетенции. (Познание и опыт деятельности в области национальной и общечеловеческой культуры; духовно-нравственные основы жизни человека и человечества).

• Предлагать учащимся составить  презентации, сообщения, проектные работы, посвященные истории физических открытий, а так же  жизни и творчеству великих ученых-физиков. Особое внимание уделять открытиям и изобретениям отечественных ученых и конструкторов.
• Организовывать различного рода экскурсии. Например, проводить экскурсии в Белгородский  «Музей занимательных наук» для ознакомления с историческими опытами и установками по демонстрации некоторых физических явлений, где дети могут  трогать экспонаты, обсуждать результаты, задавать вопросы, делиться идеями и мыслями.

Формирование общекультурных компетенций позволяет получить на выходе из школы выпускника:

- способного выявить взаимосвязи природных (физических), экономических и социальных компонентов развития человечества,  владеющего методами естественнонаучных  исследований;

-  умеющего ориентироваться в научных теориях и концепциях современной физики;

-      готового использовать результаты физических исследований для прогнозирования развития природы и   социально-экономических процессов в обществе.

5. Компетенции личностного самосовершенствования (Направлены на освоение способов физического, духовного и интеллектуального саморазвития, эмоциональной саморегуляции и самоподдержки).

• Вовлечение учащихся в участие в олимпиадах, творческих конкурсах  и значимых проектах.

6. Социальные компетенции. (Выполнение роли гражданина, наблюдателя, избирателя, представителя, потребителя, покупателя, клиента, производителя, члена семьи).

• В качестве домашних заданий, учитель предлагает выполнить учащимся практически-направленные задания.

Так в 10 классе при изучении темы «Постоянный электрический ток» необходимо провести детальный анализ, например, характеристик различных электробытовых приборов, разработать рекомендации для покупателей при выборе техники в магазинах. Выполнить презентацию по заданной теме.

Описанный выше тип практически-направленных заданий,  развивает умение использовать прогрессивные технологии в области физики и техники для формирования потребительских качеств будущего покупателя.

При организации занятий с одаренными детьми в рамках внеаудиторной занятости большое внимание уделяется решению олимпиадных задач и задач повышенного уровня сложности.

Достичь целей, поставленных в педагогическом опыте, учителю помогает четко выработанная система приемов и методов использования различных информационных технологий для формирования ключевых  компетенции одаренных детей на уроках физики.

Раздел III

Результативность опыта

Работая над темой «Формирование ключевых компетенций                                                    у одаренных детей через применение информационных технологий при изучении физики, автор опыта добился определённых успехов:

- стабильности качества знаний и уровня обученности по предмету;

- повышения уровня творческой активности обучающихся, результативного участия в олимпиадах и конкурсах;

-  успешной сдачи обучающимися ГИА и ЕГЭ.

По результатам повторной диагностики  в 2013 - 2014 учебном году значительно вырос уровень сформированности ключевых компетенций обучающихся. В 2011-2012 году он составлял 49%, в 2012-2013 году повысился на 5% и в 2013-2014 году достиг 60%.

Результаты участия детей в конкурсах и олимпиадах говорят о положительной динамике уровня развития ключевых компетенций   одаренных детей при изучении физики.

Результативность участия во Всероссийской предметной олимпиаде

Результативность участия в олимпиадах и конкурсах

Ежегодно обучающиеся успешно сдают  ГИА и ЕГЭ по предмету.

Сравнение среднего балла ЕГЭ по физике

Опыт работы автора представлен на муниципальных педагогических чтениях (2014). В 2013 году в рамках  областного конкурса «Школа года 2013» был продемонстрирован фрагмент урока физики в 8В классе по теме «Испарение и конденсация. Насыщенный пар», где автор использует кейс-технологию для повышения учебно-познавательной и коммуникативной   компетенций обучающихся. В 2014 году на сайте Фестиваля педагогических идей «Открытый урок» размещена методическая разработка занятия элективного курса по физике «Методы решения физических задач» в 10-м классе по теме «Задачи на закон сохранения импульса и реактивное движение», где автором используются компетентностно-ориентированные задания; проведен открытый урок на муниципальном практико-ориентированном семинаре «Школа социальной активности».

Библиографический список:

1. Гурьянова А.В. Компетентностный подход в образовании [Электронный ресурс] // Режим доступа http://festival.1september.ru/articles/574903/
2. Демидова М.Ю.,Никифоров Г.Г., Камзеева Е.Е. Диагностика учебных достижений по физике. Особенности подготовки учащихся к ЕГЭ и ГИА [Электронный ресурс] //Режим доступа http://edu.1september.ru/courses/16/009/7.pdf

4. Зимняя, И.А. Ключевые компетентности как результативно-целевая основа компетентностного подхода в образовании / И.А.Зимняя.-М.: Московский исследовательский центр подготовки специалистов, 2004.- 13-14 с.

5. Ильюшин Л.С. Приемы развития познавательной самостоятельности учащихся [Электронный ресурс] //Режим доступа http://likhachev.lfond.spb.ru/Lesson/ilushina.doc
6. Краевский В.В., Хуторской А.В. Основы обучения. Дидактика и методика – М.: Академия, 2007 г., с. 133 – 153
7. Краевский В.В., Хуторской А.В. Основы обучения. Дидактика и методика. учеб. пособие для студ. вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2007 г.
8. Лебедев О.Е. Компетентностный подход в образовании // Школьные технологии. – 2004 г. – №5
9. Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся PISA – 2006 г., Москва
10. .     Федотова Н. К. Из опыта работы с одаренными детьми / Н. К. Федотова // Вестник НГУ. Серия: Педагогика / Новосиб гос ун-т. — 2008.

11. Хуторской А.В. Технология проектирования ключевых и предметных компетенций [Электронный ресурс] //Режим доступа http://www.eidos.ru/journal/2005/1212.htm