Решение проблемы фундаментализации изучения теоретической механики невозможно без создания единой системы фундаментального образования с общим базовым основанием и внутренней структурой. Комплексное решение этой задачи возможно на основе разработки единых принципов проектирования содержания теоретической механики и дисциплин естественнонаучного цикла.
Проводимые нами исследования по данной проблеме дали следующие результаты.
- Выделены принципы методологического анализа структуры и содержания учебного материала естественнонаучных дисциплин и осуществлена конкретная реализация данных принципов в построении модели логико-дидактической структуры курса теоретической механики. Сформированная модель характеризуется детальной конкретизацией логической последовательности изложения фундаментальной компоненты научного знания механики. На основе данной модели была реформирована рабочая программа курса теоретической механики.
- Проведена систематизация категориально-понятийного аппарата научной теории механики, в результате чего был построен структурно-логический граф,названный концентр современной картины механических явлений. Под концентром понимается иерархическая уровневая структура понятий, соответствующая логике развития научного знания и приводящая к концентрическомувыражению фундаментального ядра научной теории - ее законам. Внутренняя структура концентра полностью определяется основными компонентами структуры концепции физической картины мира и представляет собой взаимосвязанный комплекс понятийных уровней. Логические связи между уровнями понятий выступают в роли системообразующих связей, обеспечивающих качественную определенность научной теории механики как целостной системы. Комплексное изучение принц ипов организации и функционирования данного концентра в метасистеме современной физики является методологической основой преподавания теоретической механики в техническом вузе.
- Построен взаимосвязанный комплекс логико-понятийных модулей учебного курса теоретической механики. Проведенное модульное конструирование учебнойинформации этой дисциплины имеет принципиальное отличие от традиционного модульного подхода. Оно заключается в том, что структурирование учебных элементовтеоретической механики проводилось на основе графа понятийной структуры механики, и определяющее содержание модулей составили фундаментальные понятия механики. Структурная организация каждого логико-понятийногомодуля определяется структурой концентра, который выполняет функцию связи всех модулей в иерархический ряд,последовательно раскрывающий логико-дидактическуюструктуру курса теоретической механики. В такой переориентации предметно-содержательный принцип построения учебной дисциплины заменяется новым системно-целостным подходом, который постулирует в качестве основной функции не передачу конкретных сведений, а формирование фундаментальных знаний.
- Проведенное на основе понятийного графа исследование логической структуры учебного содержания курсатеоретической механики позволило по-новому подойти кформулировке целей изучения данной дисциплины. Былавыделена комплексная дидактическая цель, представляющая собой диалектическую пирамиду, основание которойобразует ядро научной теории механики - законы Ньютона и закон всемирного тяготения. В вершине пирамиды -фундаментальные принципы физики - законы сохранения.Остов пирамиды сформирован двумя интегрирующимидидактическими целями, приводящими к достижению данной комплексной цели. Предложенный подход к представлению целей изучения теоретической механики позволилнаглядно, в виде образной модели, показать фундаментальную системологическую основу всей механики, роль иместо логико-понятийных модулей в реализации комплексной дидактической цели и непосредственную взаимосвязьтеоретической механики с фундаментальными основамиестествознания.
- Для дидактического наполнения модульной схемыобучения был разработан комплекс дидактических средствобучения, названных дидактическими фреймами. Под дидактическим фреймом понимается особая организационно-методическая форма представления содержания учебногоматериала, отражающая структуру научного знания дисциплины, обеспечивающая оптимальную передачу информационного и методического материала и позволяющаяпрактически реализовать принцип целостности логико-дидактической структуры предмета.
Разработанный комплекс дидактических фреймов полностью адекватен по своему количеству и наименованиям комплексу логико-понятийных модулей, которые, в свою очередь, являются основным звеном концептуальной системы знаний в каждом фрейме