Введение к работе
Актуальность темы исследования. Основополагающим требованием нашего общества к современной школе, к характеру обучения в ней является формирование личности человека, который умел бы творчески решать научные, производственные, общественные задачи, самостоятельно, критически мыслить, вырабатывать и обосновывать свою точку зрения, систематически пополнять и обновлять свои знания, совершенствовать умения, творчески применять их в преобразовании действительности.
Международное исследование по программе PISA-2009 (Programme for International Student Assessment) показало, что при сохранении фундаментальности российского образования результаты мониторинга образовательных достижений обучающихся по применению теоретических знаний в практической жизни значительно ниже, чем у их зарубежных сверстников. В требованиях к результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования, определенных действующим Федеральным государственным образовательным стандартом основного общего образования (2010 г.), указывается на необходимость развития умений создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных, познавательных и практических задач, а также оценивать полученные результаты. В документе содержится требование формирования общечеловеческой культуры обучающихся, и, как ее неотъемлемой части, алгоритмической культуры, необходимой для жизни в современном информационном обществе.
В настоящее время сохраняется необходимость создания педагогических условий и технологий, обеспечивающих формирование умений применять знания в нестандартных ситуациях. В настоящее время ведется активный поиск новых путей и средств, позволяющих формировать и развивать инициативность, гибкость мышления, самостоятельность, способность к трансферту знаний в область практической деятельности. Отдельные аспекты обучения алгоритма поиска решения практических задач рассматривались на методическом уровне применительно к математическим дисциплинам (X. Инки, О.М. Шерен-цова и др.). Это позволило повысить качество знаний по геометрии в основной школе, но не способствовало обучению решению нестандартных задач и заданий творческого характера метапредменого уровня. Вместе с тем именно в процессе решения данного класса задач обучающиеся преодолевают трудности, связанные с поиском идеи решения, выделяют субъективно новые для них элементы знаний, учатся оперировать ими.
Состояние разработанности проблемы исследования. Вопросы обучения учащихся решению заданий различного уровня сложности разработаны достаточно широко. В трудах психологов А.Г. Асмолова, И.В. Абакумовой, А.К. Белоусовой, В.Н. Дружинина, И.И. Ильясова, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, Н.Ф. Талызиной, O.K. Тихомирова выявлена роль мыслительных операций и логического мышления в процессе поиска решения.
В работах Л.Л. Гуровой, З.И. Калмыковой, В.А. Крутецкого, Я.А. Пономарева и др. поиск способа решения математической задачи представлен как
процесс решения творческих задач, содержится психологическая характеристика процесса решения задачи, в том числе и нестандартной. Н.А. Менчинская при решении нестандартных (творческих) задач выделяет фазы мыслительного процесса. З.И. Калмыкова, Ю.Н. Кулюткин, А.Ф. Эсаулов рассматривают обобщенные приемы умственной деятельности, в то время как В.А. Крутецкий, З.И. Слепкань, СП. Грушевский, В.Т. Фоменко, Е.А. Михайлычев обосновывают возможности педагогического управления мыслительной деятельностью учащихся.
Проблеме поиска способов активизации, стимулирования познавательной деятельности учащихся путем создания проблемной ситуации в процессе обучения посвятили свои фундаментальные исследования педагоги В.В. Давыдов, М.И. Махмутов, И.Я. Лернер, A.M. Матюшкин. В последние годы выполнен ряд диссертационных исследований, в которых рассматриваются вопросы, связанные с обучением учащихся решению нестандартных задач. Это работы Е.В. Губановой, И.П. Буслаевой, Т.Н. Мираковой, С.Ф. Митеневой, Т.В. Пивоварук, СИ. Сельдюковой, Л.В. Селькиной, А.В. Соколовой. Ряд исследователей: Г.С. Альтшуллер, Е.Л. Аршанский, И.В. Бурая, А.А. Гин, В.В. Гузеев, Е.Н. Дмитров, А.А. Карцов, М.М. Левина, СЮ. Модестов, П.А. Оржековский, СП. Притуляк, Б.Д. Стёпин, Ю.В. Ходаков, В.А. Ширяева, К.Л. Хабибуллин обосновывают необходимость включения в учебный процесс нестандартных заданий проблемного типа. В данных работах акцент сделан на понимание задания как проблемной ситуации частнопредметного характера. Вместе с тем современная трактовка дидактического концепта «задача» не ограничивается вышеобозначенными аспектами и понимается шире как учебное поручение учителя, способствующее формированию и развитию познавательной и практической активности обучающихся.
Совершенствование процесса обучения учащихся посредством алгоритмизации было отражено в исследованиях И.Н. Антипова, В.А. Далингера, В.М. Монахова, Ю.А. Макаренкова, М.П. Лапчика, И.Я. Лернера, А.А. Михно, А.А. Столяра, Л.П. Черевичкина и др. Л.Н. Ланда впервые ввел определение алгоритмического подхода в обучении. Алгоритмические аспекты и подходы в обучении в историко-теоретическом плане рассматривались в работах СП. Баженова, Л.И. Боженкова, Г.Н. Глыва, Б.Д. Раковер, И.Г. Шеина.
Проблемы формирования основ алгоритмической культуры являлись предметом исследования зарубежных педагогов (Р. Кайзер, А. Шпек, Г. Крум-мерхойер, С. Кауне, П. Кадунц), которые анализировали образовательный потенциал различных предметных областей - математики, физики, химии, географии, культурологи, педагогики и психологии.
Актуальность проблемы исследования определяют противоречия между:
объективной потребностью в формировании основ алгоритмической культуры обучающихся, осваивающих программное содержание действующего стандарта основного общего образования, и фрагментарностью разработанности теоретических оснований и практических рекомендаций в данной области;
уровнем разработанности в отечественной педагогике отдельных методических аспектов использования нестандартных учебных заданий и недоста-
точностью системного теоретического обоснования их применения к формированию основ алгоритмической культуры;
наличием разнообразных попыток формировать основы алгоритмической культуры обучающихся путем использования стандартных учебных заданий, предполагающих выполнение строго упорядоченных действий, и недостаточностью сведений о иных возможностях решения данной проблемы, связанной с применением нестандартных учебных заданий;
достаточным уровнем разработанности системы дидактического сопровождения учебного процесса, нацеленного на формирование строго алгоритмизированных приемов решения стандартных заданий, и отсутствием сведений о специфике применения дидактического аппарата для формирования основ алгоритмической культуры при использовании нестандартных учебных заданий.
Проблема исследования состоит в нахождении ответа на следующие вопросы: Возможно ли формирование алгоритмической культуры, основу которой составляют строго детерминированная последовательность действий, направленных на получение конкретного результата за определенное количество шагов, при помощи нестандартных учебных заданий нематематического содержания, в которых отсутствует явный алгоритм решений? Каковы дидактические особенности применения нестандартных учебных заданий в формировании основ алгоритмической культуры обучающихся?
Объектом исследования является алгоритмическая культура обучающихся, предметом - дидактические особенности использования нестандартных учебных заданий для формирования основ алгоритмической культуры учащихся 5-7 классов.
Гипотезы исследования.
1. Существуют значимые различия позиций отечественных и зарубежных
исследователей в определении сущности и педагогической значимости алго
ритмической культуры обучающихся, а также способах ее формирования.
Формирование основ алгоритмической культуры обучающихся требует использования широкого спектра нестандартных заданий, критериями типологии которых могут стать как концепты, фиксирующие отношения подобия, так и понятия, отражающие компоненты формально-логической структуры мышления.
Формирование основ алгоритмической культуры может осуществляться не только путем использования задач, содержащих строго детерминированную и контролируемую учителем последовательность действий, но и на основе применения нестандартных учебных заданий, для которых характерно отсутствие явных готовых алгоритмов. Эффективная реализация идеи использования нестандартных учебных заданий требует специального дидактического сопровождения.
Эффективность использования нестандартных учебных заданий для формирования основ алгоритмической культуры учащихся зависит от характера их сопряженности с тематикой и содержанием программного учебного материала, а также с особенностями организации внеурочной деятельности. Об эффективности использования нестандартных учебных заданий в образова-
тельном процессе с целью формирования основ алгоритмической культуры обучающихся можно судить как на основании оценки успеваемости по отдельным предметам, так и по появлению новообразований, связанных с расширением репертуара познавательных действий и способов их использования на практике.
5. Дидактические условия, обеспечивающие эффективность применения нестандартных учебных заданий для формирования алгоритмической культуры учащихся, должны иметь качественное своеобразие и охватывать различные сферы образовательной практики.
Цель исследования: доказать эффективность применения нестандартных учебных заданий для формирования основ алгоритмической культуры учащихся и выявить возможные риски, связанные с их внедрением.
Для реализации цели и проверки гипотезы были поставлены и решены следующие исследовательские задачи:
Установить особенности теоретических позиций отечественных и зарубежных педагогов по проблеме формирования алгоритмической культуры обучающихся как специфической подсистемы культуры мышления в процессе обучения.
Выделить критерии классификации нестандартных заданий, используемых для формирования основ алгоритмической культуры обучающихся.
Обосновать авторскую модель и концепцию формирования основ алгоритмического мышления учащихся 5-6 классов при помощи нестандартных учебных заданий.
Разработать диагностический инструментарий и провести экспериментальную апробацию эффективности использования нестандартных учебных заданий для формирования основ алгоритмической культуры учащихся 5-6 классов.
Установить дидактически значимые условия, обеспечивающие эффективность применения нестандартных учебных заданий для формирования основ алгоритмической культуры обучающихся.
Теоретико-методологическую базу исследования составили системный, функциональный, личностно-ориентированный, деятельностный, поисковый подходы; принципы единства сознания и деятельности (В.Г. Асеев, Л.И. Божович, В.К. Вилюнас, И.А. Джидарьян, В.А. Иванников, Е.А. Климов, А.Н. Леонтьев, Б.Ф. Ломов, B.C. Магун, А.В. Петровский, К.К. Платонов, С.Л. Рубинштейн, П.М. Якобсон и др.); детерминизма, развития, становления субъектности (А.Г. Асмолов, А.В. Брушлинский, В.А. Петровский, В.И. Сло-бодчиков и др.); активности субъекта деятельности (К.А. Абульханова, Б.Г. Ананьев, Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев и др.); перехода развития в саморазвитие (А.А. Деркач, Е.В. Селезнева, Л.А. Степнова и др.).
Теоретические основы исследования составили: психологические и педагогические концепции уровневой дифференциации обучения (В.Т. Фоменко), самосовершенствования, самореализации (А.К. Белоусова, А.А. Деркач, Л.А. Кандыбович, И.С. Мангутов, В.Н. Марков, А. Маслоу, О.В. Москаленко, А.К. Осницкий, Е.В. Селезнева, Л.А. Степнова и др.); концепции целостного
развития личности в детском и подростковом возрасте (Б.Г. Ананьев, А.А. Бо-далев, А.А. Деркач); идеи гуманистической личностно-ориентированной педагогики (Н.И. Алексеев, Е.В. Бондаревская, В.В. Сериков, И.С. Якиманская, К. Роджерс и др.). Исследование осуществлялось с позиций компетентностного и личностно-ориентированного подходов.
Специфика цели и предмета исследования обусловила необходимость использования следующих методов исследования: наблюдения, эксперимента, анкетирования, хронометрирования, анализа и синтеза, научной абстракции, сравнения, интерпретации, обобщения, схематизации, концептуализации, генерализации. Из специальных методов исследования были использованы наукометрические методы (контент-анализ, тезаурусный метод). В работе была использована диагностическая методика «Методика оценки соотношения репродуктивных и творческих ситуаций на уроке» В.И. Андреева.
При обобщении и анализе эмпирических материалов использовались методы статистической обработки данных с применением статистических пакетов «EXCEL» и «Statistic for Windows».
Эмпирическая база исследования. Выборочную совокупность исследования составили 174 учащихся 5-7 классов и 3 учителя математики Морского технического лицея (г. Новороссийск); учителя школы № 33 (8 учителей); преподаватели Технико-экономического лицея (6 преподавателей).
Достоверность результатов исследования обеспечивалась исходными методологическими позициями и принципами, теоретической обоснованностью, разнообразием и надежностью использованных методов, репрезентативностью выборки, математической обработкой полученных данных с использованием пакета компьютерных программ статистического анализа.
Основные научные результаты, полученные лично соискателем, и их научная новизна:
Установлено, что независимо от используемой терминологии всеми педагогами признается важная роль алгоритма как детерминированной последовательности действий, используемой для активизации познавательной деятельности. В европейской педагогике в центре внимания стоял вопрос о включении обучающегося в познавательную и учебную деятельность под руководством педагога, который «учил мыслить» и реализовывать последовательность действий, приводящих к решению проблемной задачи (Ж.Ж. Руссо, А. Дистервег, Г. Гербарт, Г.Э. Армстронг и др.). Выявлено, что в США проблемы развития алгоритмической культуры разрабатывались преимущественно в рамках инструментализма (Дж. Дьюи и последователи) и концепции активизации интуитивного мышления в процессе конструирования новых решений (Дж. Брунер). Отечественная педагогика, в дореволюционный период признавшая гносеологические позиции гербартианства, в дальнейшем развивалась в направлении от использования жестких программ к признанию формирующего потенциала метода проб и ошибок.
Выделены основания, позволяющее классифицировать нестандартные задания, используемые для формирования основ алгоритмической культуры обучающихся в различных видах деятельности. Классификационным призна-
ком первой группы нестандартных заданий являются учебные поручения, стимулирующие использование различных видов моделирования. Вторая группа нестандартных заданий выделяется по критерию возможности их использования для активизации мыслительных действий, основанных на переборе возможных вариантов решений.
Разработана теоретическая модель и концепция формирования основ алгоритмического мышления учащихся 5-6 классов, включающая два базовых блока - концептуально-методологический и тактико-стратегический. Выделены четыре взаимосвязанных структурных компонента модели: информационный, логический, операциональный, эвристический, каждый из которых отражает систему предписаний о выполнении системы операций, ведущей к решению задачи определенного типа и создает предпосылку для сознательного переноса умений решать нестандартные задачи в ситуации неопределенности.
Разработан диагностический инструментарий нематематического характера, целью которого является определение степени сформированности каждого компонента алгоритмической культуры школьников. Он представляет собой серию вопросных заданий, позволяющих установить уровень владения операциями комбинирования, структурирования информации, построения им-пликативных высказываний и создания новых образов на основе имеющихся.
Доказана эффективность использования нестандартных учебных заданий, содержащих неявный алгоритм решения, для развития системы универсальных учебных действий и их использования в нестандартных познавательных и жизненных ситуациях.
5. Определена целостная система дидактического сопровождения введе
ния в образовательный процесс нестандартных учебных заданий, направленных
на формирование основ алгоритмической культуры обучающихся. Доказано,
что она должна включать меры организационного характера, содержательную
реструктуризацию учебного материала, адекватных учебной задаче методиче
ский инструментарий, меры социального поощрения.
Теоретическая значимость исследования:
Определены ведущие подходы к проблеме формирования алгоритмической культуры обучающихся, представленные в зарубежной и отечественной педагогике, выявлены сходство и различия в подходах к использованию нестандартных заданий в рамках реализации требований действующего Федерального государственного стандарта основного общего образования;
Установлены критерии классификации нестандартных заданий, обоснована целесообразность использования в обучении заданий, нацеленных на выработку умения действовать сначала по образцу, а затем в логике оптимизации перебора возможных решений.
Разработан диагностический инструментарий, позволяющий установить степень сформированности различных компонентов алгоритмической культуры обучающихся.
Разработана концепция, теоретическая модель и педагогическая технология, позволяющая на основе дидактического структурирования учебного материала и создания проблемных мини-ситуаций оптимизировать алгоритмические
поисковые действия обучающихся, и, используя их интеллектуально-творческий потенциал, осуществлять перенос ранее сформированных навыков и умений на решение новых проблем и задач в условиях неопределенности.
Выделены дидактические условия оптимальной реализации процесса формирования основ алгоритмической культуры обучающихся, к числу важнейших из которых отнесены: изменение структуры и содержания урока и домашних заданий, реализация элементов задачного подхода на уроке и во внеурочной деятельности при смене ролевой позиции обучающегося, расположение нестандартных учебных заданий в последовательности, позволяющей обеспечить увеличение удельного веса и сложности самостоятельно выполняемых заданий.
Практическая значимость исследования состоит в том, что полученные в ходе его проведения теоретические и практические результаты позволяют повысить эффективность и качество процесса обучения в 5-7 классах, разрабатывать индивидуальные стратегии, траектории и программы развития обучающихся, имеющих особые познавательные потребности и возможности.
Материалы исследования, его результаты и научно-практические рекомендации могут быть использованы в процессе профессиональной подготовки учителей, переподготовки и повышения квалификации педагогических кадров.
Результаты исследования могут использоваться в учебных курсах по педагогике, истории педагогики, психологии обучения, методике математики.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения диссертационного исследования были изложены и обсуждены на заседаниях кафедры психологии и педагогики высшего образования факультета психологии Южного федерального университета (Ростов-на-Дону, 2007-2010). Материалы исследования были представлены на 3-й Международной конференции, посвященной 85-летию Л.Д. Кудрявцева (Москва, 2008); Международной научно-практической Интернет-конференции (Ростов-на-Дону, 2007); на Международной научной конференции «61 Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2008).
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе Морского технического лицея, Технико-экономического лицея, СОШ № 33 г. Новороссийска.
Положения, выносимые на защиту:
1. В зарубежной педагогике, признающей важность формирования алгоритмической культуры обучающихся, представлены две диаметрально противоположенные позиции. Европейские педагоги уделяли особое внимание алгоритмизации мышления, обеспечивающей логическую непротиворечивость выводов, приводящих к решению проблемы. Педагоги США, ориентируясь на идею полезности расширения личного опыта, переносили акцент на формирование неявного алгоритма, позволяющего решать познавательные задачи.
Российская дореволюционная педагогическая традиция прочно связывала алгоритмизацию мышления с дисциплинированием ума и «не творчеством» обучающихся. В советский период алгоритмическое мышление рассматривалось как предпосылка развития основ конструктивного мышления.
Критериями классификации нестандартных заданий являются основания, позволяющие формировать целостные основы алгоритмической культуры обучающихся, включающие операциональный, информационный, логический и эвристический компоненты. К ним относятся задания на моделирование и сокращение операций перебора.
Формирование основ алгоритмической культуры обучающихся в системе основного общего образования должно стать преемственным продолжением системы работы, проводившейся раннее, и развивать умения, связанные с планированием решения практической задачи алгоритмическим способом и коррекции алгоритмических действий. Теоретическая модель содержит два фундаментальных блока, представляющих собой группу отдельных функционально объединенных компонентов: концептуально-методологического, и тактико- стратегического, отражающих уровни и способы доступа учителя к проблеме, включающие коррекцию, последовательную операционализацию действий по развитию логического, операционального, информационного и эвристического компонентов алгоритмического мышления. Использование различных типов нестандартных заданий отражает динамику движения от хаотичного к упорядоченному перебору вариантов решений, от натуральных к абстрактным моделям.
Нестандартные учебные задания, содержащие неявный алгоритм, являются эффективным средством формирования основ алгоритмической культуры, позволяющей обучающемуся оперировать знаниями об алгоритмических конструкциях, логических значениях и операциях, различать алгоритмические структуры (линейные, условные, циклические). Однако применение нестандартных учебных заданий связано с рисками, возникающими в результате неверной оценки педагогом особых познавательных потребностей обучающихся, а также их индивидуальных и возрастных особенностей.
Дидактическими условиями, обеспечивающими эффективность применения нестандартных учебных заданий в образовательном процессе учреждений, реализующих образовательные программы основного общего образования, являются:
изменение структуры и направленности урока, включение элементов интеллектуальных игр и соревнований;
введение в систему оценки учебных достижений письменных нестандартных заданий, выполнение которых является индикатором уровня сформированное отдельных компонентов алгоритмической культуры. Факт конструирования обучающимся новых алгоритмов выполнения нестандартного учебного задания заслуживает особых форм поощрения;
изменение характера и тематической направленности домашних заданий, которые должны носить персонифицированный характер и быть ориентированными на развитие творческого и исследовательского потенциала обучающегося;
реализация элементов задачного подхода, позволяющего обучающемуся выполнять ролевые функции учителя, самостоятельно формулируя нестандартное учебное задание и оценивая его выполнение другими учащимися;
5) активное использование учителем потенциала информационно-коммуникационных технологий, позволяющих на основе обработки и структурирования информации расширять представления обучающихся об универсальном устройстве алгоритмизированных систем.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 работ общим авторским объемом 4,8 п.л.; из них 3 работы - в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения; двух глав, включающих шесть параграфов; заключения, содержащего выводы, практические рекомендации и перспективы дальнейшего исследования проблемы; списка использованной литературы, состоящего из 145 источников, в том числе 8 -на иностранных языках; 8 Приложений. Работа иллюстрирована 24 Рисунками, 33 Таблицами. Объем основного текста диссертации составляет 144 страницы.
Похожие диссертации на Дидактические особенности применения нестандартных учебных заданий для формирования основ алгоритмической культуры учащихся
