Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические аспекты организации и применения комплекса ТСО при формировании фундаментальных понятий старшеклассников 13
1.1 . Характеристика понятийного аппарата исследования .. 13
1.2.Структура и дидактические возможности учебно-методического комплекса ТСО как управляющего и корректирующего компонента учебного процесса 22
1.3. Психолого-педагогические особенности формирования фундаментальных естественнонаучных понятий старшеклассников 46
Выводы 72
Глава 2. Реализация дидактических условий применения комплекса ТСО в процессе формирования фундаментальных понятий старшеклассников 74
2.1. Методика опытно-экспериментальной работы по проверке эффективности дидактических условий применения комплекса ТСО при формировании фундаментальных естественнонаучных понятий старшеклассников 74
2.2. Оценка и анализ результатов применения комплекса ТСО в формировании фундаментальных естественнонаучных понятий старшеклассников 94
Выводы 111
Заключение 113
Библиография 122
Приложения 136
- Характеристика понятийного аппарата исследования
- Психолого-педагогические особенности формирования фундаментальных естественнонаучных понятий старшеклассников
- Методика опытно-экспериментальной работы по проверке эффективности дидактических условий применения комплекса ТСО при формировании фундаментальных естественнонаучных понятий старшеклассников
- Оценка и анализ результатов применения комплекса ТСО в формировании фундаментальных естественнонаучных понятий старшеклассников
Введение к работе
Современное образование и его дальнейшее развитие связано с приданием процессу обучения творческого характера. Поэтому как средство освоения мира оно должно обеспечивать интеграцию различных теоретических принципов, способов и средств познания. Тем самым увеличивается творческий потенциал ученика в свободных и осмысленных учебных действиях, целостном, открытом восприятии и осознании мира.
В школьных предметах, изучающих природу (физике, химии, биологии, астрономии), традиционно закладываются представления о единстве окружающего нас мира, его целостности в развитии и как объекта познания. Вместе с тем, многопредметность, расчлененность школьного знания создает у учащихся фрагментарную научную картину мира. Возникает проблема как можно большего совпадения монопредставлений об окружающем в различных школьных естественнонаучных дисциплинах. Педагогическая проблема состоит не только в интегрировании отдельных областей знаний о природе, но и необходимости интеграции и средств обучения учащихся. Один из возможных путей, по нашему убеждению, использование технических средств обучения (ТСО) и прежде всего самого мощного из них — компьютеров, возможности которых в сфере обучения непрерывно расширяются. Так, методы компьютерного моделирования позволяют не только проверять основанные на интуиции гипотезы, но и вероятностно предсказывать полученные результаты, оценивать альтернативные решения. Технология виртуальной реальности обеспечивает "живое" взаимодействие человека с воображаемым миром компьютера в точном и интуитивном варианте. Компьютерная графика может использоваться для представления интеллектуального содержания как «образа мысли», что создает условия интерактивной деятельности ученика, предусматривающей его возможность вариативно перестраиваться в ходе учения. Наглядность на основе ТСО (даже самых простых) обогащает возможности подсознания осуществлять эмоционально-интуитивную оценку новизны учебного материала. В ходе восприятия возникает, по существу, иная познавательная ситуация, определяемая перераспределением акцентов между прямым отражением и творчеством, интеллектом и интуицией, логикой и воображением, рациональным и иррациональным, содержательным формализованным мышлением и эмоциями, реальным и искусственным, возможным и действительным. Иная позиция возникает в связи с изменением функций ТСО - приоритетной становится не информационная, а управляющая познавательной деятельностью учащихся. При этом меняется и функция педагога с позиции главного информатора на роль организатора учения школьника через инициирование возможностей комплекса средств обучения и вариации содержания обучения.
Технические средства обучения как неотъемлемая часть учебного процесса исследовались многими учеными: СИ. Архангельским, Н.П. Ивашкевичем, Т.В. Ильясовой, Г.В. Карповым, А.Г. Молибогом, Л.П. Прессманом, И.И. Тихоновым, Н.М. Шахмаевым и другими. В данных работах были определены общие дидактические основы применения ТСО в учебном процессе.
Свои возможности технические средства, как средства управления познавательной деятельностью, могут реализовать не сами по себе, а лишь в рамках специально организованной системы средств обучения - учебно-методическом комплексе. Проблеме комплексного использования технических средств обучения посвящены исследования И.Ф. Бакаева, В.Н. Болтянского, A.M. Захарова, Д.А. Макарченко, В.Л. Маркатуна, И.И. Мархеля, Ю.О. Овакимяна,
Д.А. Павлова и др. В работах этих авторов исследованы возможности ТСО для управления умственным развитием учащихся.
Создание целостных представлений об окружающем мире обеспечивается формированием единого понятийного аппарата, смысла и содержания терминов в различных естественных дисциплинах. Общие психологические аспекты образования научных понятий отражены в работах Д.И. Богоявленского, П.Я. Гальперина, В.В. Давыдова, Е.Н. Кабановой-Меллер, Н.А. Менчинской, С.Л. Рубинштейна, Ю.А. Самарина, Н.Ф. Талызиной, М.Н. Шердакова и др. Дидактические проблемы формирования фундаментальных понятий освещены В.В. Завьяловым, СИ. Ивановым, Д.Х. Рубинштейном, И.И. Сарро, М.Н. Скаткиным, Н.Н. Тулькибаевой, А.В. Усовой, С.Г. Шаповаловым и др. Особый интерес для нас представляет проблема межпредметных связей общенаучных понятий в работах Ю.И. Дика, Ю.И. Лукьянова, А.А. Зиновьева, СП. Злобиной А.А. Серякова, В.Д. Степанова, Б.Л. Тевлина, Е.В. Туркиной, И.К. Турышева, А.А. Черновой и др.
В исследованиях Е.А. Вайнера, A.M. Захарова, Д.А. Макар-ченко, А.В. Петрунько доказывается, что трудности при формировании учебных понятий снижаются при использовании специально организованного комплекса ТСО.
Теоретические основы использования новых информационных технологий в качестве средства обучения рассматривались в трудах Н.В. Апатовой, А.И. Берга, В.П. Беспалько, Б.С Гершунско-го, В.Г. Житомирского, В.А. Извозчикова, В.В. Лаптева, Н.Ф. Талызиной и других.
Вместе с тем, анализ педагогической литературы и собственная практика показывают недостаточную разработанность дидактических условий использования комплексов ТСО при формировании фундаментальных естественнонаучных понятий (особенно в старших классах). Деятельность учителей в данном направлении чаще всего носит бессистемный, спорадический характер, что не дает им возможности осуществлять педагогаческое руководство процессом формирования понятий (особенно на завершающем этапе), использовать ТСО как многофункциональный компонент вариативного учебного процесса.
Таким образом, усматривается ряд противоречий процесса применения комплекса ТСО в формировании фундаментальных понятий, приводящих в конечном счете к их формальному усвоению. К ним следует отнести противоречия между: необходимостью интеграции различных способов освоения мира и недостаточной дидактической их разработанностью в педагогической науке; технической готовностью многих школ к использованию ТСО и отсутствием понимания педагогами-практиками их дидактических функций и приемов организации комплексного применения; необходимостью формирования у учащихся фундаментальных понятий и неразработанностью дидактических условий применения комплекса ТСО в разных предметах естественного цикла, способного снизить при этом трудности интеллектуального характера.
Необходимость разрешения перечисленных противоречий обусловило актуальность проблемы исследования и выбор темы: "Комплекс ТСО как средство формирования фундаментальных понятий старшеклассников".
Цель исследования: научное обоснование дидактических условий эффективного использования ТСО при формировании фунда- ментальных понятий старшеклассников в процессе изучения естественнонаучных дисциплин.
Объектом исследования выступает образование старшеклассников, а предметом - комплекс ТСО как средство формирования фундаментальных понятий у старшеклассников (на примере естественнонаучных дисциплин).
Гипотеза исследования: применение ТСО будет способствовать успешному формированию фундаментальных понятий у старшеклассников, если: комплекс ТСО выступает посредником между учителем и учеником в их взаимодействии; структура и содержание комплекса ТСО смоделированы на основе синергетического подхода как внутреннеактивная система; технические средства обучения реализуют функцию управления и коррекции познавательной деятельности учащихся при усвоении фундаментальных понятий.
Для реализации поставленной цели и проверки гипотезы исследования намечены следующие задачи:
Раскрыть на основе системно-синергетического подхода педагогические возможности учебно-методического комплекса ТСО как посредника между учеником и учителем.
Обосновать структуру и содержание комплекса ТСО для формирования фундаментальных понятий старшеклассников с учетом его управляющих и корректирующих функций.
Экспериментально проверить выявленные дидактические условия.
В процессе решения поставленных задач были использованы следующие методы научно-педагогического исследования: анализ философской, психолого-педагогической, методической литературы по проблеме исследования; целенаправленное педагогическое наблюдение; диагностика уровня сформированности понятий; анализ педагогических возможностей современных ТС в сфере обучения школьников; изучение опыта учителей-практиков; педагогический эксперимент; системный анализ и статистическая обработка материала.
Методологической основой исследования являются: фундаментальные работы в области философии образования, психологии и педагогики, методологии педагогических иссле дований (Бабанский Ю.К., Беспалько В.П., Выготский Л.С., Загвязинский В.И., Лернер И.Я., Скаткин М.Н., Якиманская и.С); исследования по проблемам системного и синергетического подходов и, в частности, их применения к анализу педагогических систем (Арамова НЛ\, Архангельский СИ., Блау-берг И.В., Каган М.С., Князева Е.Н., Курдюмов СП., Лоскутов А.Ю., Садовский В.Н., Хакен Г., Юдин Б.Г.); исследования по вопросам когнитивной психологии и теории обучения (Гальперин П.Я., Голубева Э.А., Леонтьев А.Н., Лернер И.Я., Талызина Н.Ф.); работы по методологии, теории и практике информатизации образования (Гершунский Б.С, Зенкин А.А., Извозчиков В.А., Лапчик М.П., Моргунов Е.Б., Ревунов А.Д.); исследования по вопросам конструирования педагогического процесса (Ананьев Б.И., Оконь В.), концепции построения содержания образования (Беспалько В.П., Лернер И.Я., Леднев B.C.), методам обучения (Зверев И.Д., Лернер И.Я., Скаткин М.Н.).
В нашем исследовании можно выделить ряд взаимосвязанных этапов. В задачу первого этапа (1994-95 гг.) входил анализ реального учебного процесса с точки зрения современных требований, выход к пониманию необходимости включения в него ТСО и теоретическое обоснование значимости избранной проблемы; содержание его составило определение методических и теоретических основ исследования, разработка плана и программ, определение цели, гипотезы, задач и методики исследования.
Второй этап (1996 г.) был посвящен изучению процесса формирования фундаментальных понятий у старшеклассников, их психологических и дидактических особенностей, которые анализировались с новых позиций наглядности и возможностей современных ТСО (в сравнении с традиционными); проведению анализа типичных затруднений в формировании понятий такого рода. И на этой основе началась разработка структуры учебно-методического комплекса ТСО с учетом особенностей отдельных учебных предметов. Проводилась апробация автономных фрагментов комплекса, выявлялись системные связи отдельных частей комплекса, его включения в учебный процесс.
Третий этап (1997-98 гг.) составила опытно-экспериментальная работа, заключавшаяся в экспериментальной проверке всего комплекса и корректировке гипотезы исследования, обработке полученного материала, анализе и обобщении полученных результатов, оформлении выводов и педагогических рекомендаций, проверке их достоверности путем внедрения результатов исследования в практику учителей общеобразовательных школ Оренбургской области.
Четвертый, заключительный, этап (1999-2000 гг.) позволил провести отсроченную проверку результатов по формированию фундаментальных понятий; усовершенствовать учебно-методический комплекс методически и технически; направить дальнейшее исследование на совершенствование комплекса как компонента самоорганизации учебного процесса.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоит в том, что осуществлен синергетический подход к управлению комплексом ТСО и формированию дидактических условий эффективности его применения; проанализированы возможности дидактической системы "ученик - пособие" как самоорганизующейся; определены качества интерактивной наглядности и требования к ней; обоснована дидактическая фрактальность комплекса ТСО, предполагающая одинаковость конечных результатов познавательной деятельности для всех учащихся независимо от элементного состава комплекса.
Практическая значимость результатов исследования заключается в разработке конкретных рекомендаций по применению комплекса ТСО при формировании фундаментальных понятий у старшеклассников, позволяющего: обеспечивать вариативность результатов применения в зависимости от различных внешних педагогических воздействий и индивидуальных особенностей учащихся; актуализировать педагогические возможности посредством введения в комплекс дополнительного сервисного оборудования; обеспечить «базу данных», изменяющую характер познава- тельных действий ученика по мере усвоения формируемого понятия. В результате проведенных исследований на защиту выносятся следующие положения:
Специально организованный комплекс ТСО, выступающий посредником между учеником и учителем, должен представлять собой совокупность открытых дидактических единиц с подвижными вероятностными связями. Это позволяет обеспечить нелинейный эффект при любых изменениях педагогической среды урока.
Система «ученик - пособие» должна быть внутреннеактив-ной, что обеспечивается интерактивной наглядностью.
Комплекс ТСО выступает внутренним механизмом самоорганизации познавательного процесса, если способен переходить в состояние «дидактического хаоса». Роль учителя при этом связана с внешним инициированием необходимых дидактических единиц и их возможных связей с учетом конкретной педагогической ситуации.
4. Коррекция процесса усвоения понятий и расширяющийся ха рактер познавательной деятельности ученика возможны за счет дидактического и технического «спектра возможностей» учебно-методического комплекса ТСО. Вариативность изби раемых дидактических путей обеспечивает инвариантность результатов обучения («дидактическая фрактальность»). Достоверность и обоснованность полученных результа тов обеспечена опорой на современные достижения психолого- педагогической науки; реализацией комплексной методики исследо вания, в которой основное место занимала опытно-экспери ментальная работа, ее адекватность предмету и поставленным зада- чам; продолжительностью исследования; использованием разнообразных методик.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись: в процессе опытно-экспериментальной работы; на Всероссийских научно-практических конференциях "Методология, теория и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов" (Челябинск, 1998 г.) и «Теория и практика управления процессом адаптации студентов к профессиональной деятельности» (Орск, 1999 г.); Научно-практических конференциях Оренбургского госпедуниверситета (Оренбург, 1997, 1998, 1999 гг.); посредством публикаций в печати статей и тезисов докладов. По проблеме исследования автором опубликовано 8 работ.
Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка основной использованной литературы, приложений.
Характеристика понятийного аппарата исследования
Наше исследование, связанное с использованием специаль ных технических средств обучения носит интегративный характер. В изложении использовались психологические, педагогические, ди дактические, синергетические термины. Перед изложением работы, без ссылок на отдельных авторов (6, 15, 18, 34, 37, 50, 65, 78, 92, 95, "S 139, 152 и др.), уточним используемую нами терминологию. Основа нием для подобного рассмотрения мы считаем идею B.C. Библера (19) о непрерывном развитии всякого научного понятия по мере уг лубления знаний. Даже в плане новизны языка, тем более подхода, изменяется смысл и содержание уже известных понятий. Если эта оценка подтверждается современными педагогическими теориями и практикой жизни, то само по себе уточнение содержания понятий : может служить вкладом в познание сложной и многообразной педа гогической реальности. С учетом нашего видения проблематики ис следования данные понятия приобрели следующий смысл: Лудиобластеры (саундбластеры - СБ) обеспечивают воспроизведение через компьютер высококачественного стерефонического звука; в обучение особенно ценны для организации общения ребенка с компьютером на естественном языке. Бифуркационное состояние - состояние системы, при кото ві ром малое воздействие на нее приводит к существенно новому результату.
Видеобластеры работают с видеосигналами и позволяют ввести в компьютер видеоизображение с телевизора, видеокамеры, отредактировать его, ввести компьютерные вставки; воспроизводят статические экранные изображения; без бластеров невозможно соз , дание программных продуктов из серии "виртуальная реальность".
. Видовое понятие - понятие, отражающее свойства отдель ных предметов (явлений), входящих в объем родового понятия.
Внутрипонятийная генерализация заключается в том, что из всего комплекса признаков понятия выделяются лишь некоторые, "более сильные" признаки, что приводит к установлению непра-вильных соотношений между отдельными признаками понятий.
Восприятие - это отражение в сознании окружающих пред метов и явлений, действующих на наши органы чувств, в совокупности их свойств и частей в данный момент при непосредственном воздействии их на органы чувств.
Дидактика - часть педагогики, изучающая закономерности общего, политехнического и профессионального образования.
К дидактическим условиям мы относим те условия, которые
сознательно создаются в обучении для обеспечения наиболее эффективного формирования и протекания нужного процесса. Дидактическая фрактальность комплекса ТСО - инвариантность конечных результатов познавательной деятельности для всех учащихся независимо от элементного состава комплекса. Дидактические функции средств обучения: - познавательная (обогащение процессов мышления многими деталями, утраченными в абстрактных понятиях, и помощь в раскрытии внутренних свойств изучаемого объекта или явления;
- управления познавательной деятельностью учащегося.
Дидактический хаос - совокупность открытых дидактических единиц с подвижными вероятностными связями.
Законы сохранения предполагают существование физических величин, которые обладают замечательным свойством - не изменяться во времени.
Интерактивность ученика - возможность вмешиваться в ход обучения (задавать вопросы, осуществлять контроль, получать пояснения).
Информационные технологии - все технологии, использующие специальные технические информационные средства (ЭВМ, аудио, кино, видео).
Комплекс ТСО - основа образования системы взаимосвязанных и взаимнообусловленных ТС обучения, взаимодействие которых приобретает характер "взаимосодействия" на получение запрограммированного в его содержании и структуре дидактического результата.
Компьютерная анимация - одно из основных средств создания медиасообщений; незаменимый инструмент для моделирования двумерных и трехмерных объектов (например, в геометрии) и процессов (в естественных науках).
Компьютерные технологии обучения - это процессы подготовки и передачи информации обучаемому, средством осуществления которых является компьютер.
Личностно ориентированная педагогика выводит на первый план самого человека, его ценности, его личную свободу, его умение прогнозировать и контролировать себя.
Межпонятийная генерализация проявляется в неправомерно широком влиянии одного понятия (усвоенного верно) на другие.
Мультимедиа - использование при программировании предметных учебных сред различных средств представления информации: трехмерной компьютерной графики, высококачественного стереоизображения и стереозвука, "искусственной реальности", интерактивности, качественного статического изображения, мультипликации и др.
Обучение - резонансное возбуждение внутренних потенций личности, нелинейная ситуация открытого диалога, равноценности прямой и обратной связи, выражаясь синергетически, попадание учителя и ученика в один согласованный темпомир.
Общедидактическими функциями ТСО, проявляющимися независимо от конкретных целей их использования мы считаем:
1) функцию организации - соотнесения отдельных элементов содержания обучения и деятельности на основе ТСО в единое целое, обеспечивающую достижение учебных целей;
2) функцию мотивации, способствующую активности учащихся в обучении;
3) логическую функцию, обеспечивающую отражение логики изучаемого материала и логики усвоения в учебной деятельности;
4) функцию обеспечения высших уровней мыслительной деятельности учащихся.
Объем понятия - количество объектов, охватываемых данным понятием (или отражаемых в сознании с помощью данного понятия).
Основными характеристиками понятия как логической категории являются следующие:
В. 1) содержание понятия;
2) объем понятия;
3) связи с другими понятиями.
Психолого-педагогические особенности формирования фундаментальных естественнонаучных понятий старшеклассников
Понятия составляют центральное ядро системы научных знаний, от качества их усвоения, в конечном итоге, зависит качество усвоения системы научных знаний. Чем лучше закреплены понятия в сознании учащихся, тем легче им строить суждения, умозаключения, тем совершеннее у них та основа, которая связана с развитием творческого мышления. Все это явилось фактором, обуславливающим огромное внимание к проблеме научных понятий представителей различных наук - философов, логиков, педагогов, психологов.
Ряд логиков рассматривают понятия как форму мышления. Строгович М.С. понимает понятие как форму мышления, отражающую и фиксирующую существенные признаки вещей и явлений объективной действительности (144). Асмус В.Ф. (10) рассматривает понятие как мысль о предмете, выделяющую в нем существенные признаки. Бакрадзе К.С. (14) представляет понятие как мысль, отражающую существенные признаки предмета. По Войшвилло Е.К., понятие есть "мысль, представляющая собой результат обобщения (и выделения) предметов или явлений того или иного класса по более или менее существенным ( а потому и общим для этих предметов и совокупности специфическим для них, выделяющим их из множества других предметов и явлений) признакам" (31). Поспелов Н.Н. и Поспелов И.Н. в своей работе (127) пишут: " Понятие - продукт мышления, оно отражает реальный мир, предстает в познании как средство общения, т.е. специфически человеческой активности, выражается посредством речи, записи или символом. Понятие - это вывод, итог познания реальных процессов и явлений". Среди философов и логиков нет однозначного мнения о первичности суждений и понятий - одни считают, что исходными являются понятия, а суждения являются более высокой формой мышления (это обосновывается тем, что суждения выражаются через понятия); другие - наоборот, считают, что так как само понятие образуется в результате суждений и умозаключений, и само содержание понятий раскрывается с помощью суждений, то понятие является высшей формой мышления (82). Так Кондаков Н.И. (83) дает следующую характеристику понятия: "Высшая ступень мышления достигается в форме понятия, которая есть целостная совокупность суждений, ядром которой являются суждения о существенных признаках, свойствах исследуемого объекта". Обобщая вышесказанное, можно охарактеризовать понятие так. Понятие логическая, гносеологическая категория. Это продукт (результат, итог) развития наших знаний об объектах. Возникнув, понятие уже само является объектом познания. С другой стороны, понятие является одной из форм мышления, и в этом смысле оно выступает как средство познания. Понятие являясь одной из высших форм мышления, форм отражения действительности, выступает в виде знания существенных свойств предметов и явлений окружающей действительности, существенных связей и отношений между ними.
Прежде чем говорить об особенностях процесса формирования фундаментальных понятий, рассмотрим основные направления теории формирования понятий, существующие в психологии и педагогике. Выделим четыре основных направления решения проблемы формирования понятий.
Первое направление развито Рубинштейном С.Л., Самариным Ю.А., Богоявленским Д.Н., Менчинской Н.А., Кабановой-Меллер Е.Н. (22, 70, 135) и др. и опирается на учение Сеченова И.М. и Павлова И.П. о высшей нервной деятельности и условных рефлексах. Здесь исходным является утверждение, что усвоить какое-либо понятие фактически означает сформировать данное понятие в итоге определенной умственной работы. Таким образом, в рассматриваемом направлении процесс формирования понятий и усвоение его учеником не разделяются. Более того, сам процесс усвоения неразрывно связывается с формированием и развитием деятельности, мыслительных операций. При этом усвоение знаний (в том числе и понятий) происходит постепенно, по частям, т.е. представляет распределенный во времени процесс, происходящий с различной скоростью у разных учеников. Большое внимание на ход этого процесса (особенно в его начале) оказывают различные "донаучные", жизненные знания, иногда имеет место некоторое отношение тех и других, и вследствии этого в процессе формирования понятий появляется необходимость обеспечения забывания ненужных признаков, их отделения от нужных признаков. Усвоение понятий возможно только в применении, в котором раскрываются новые стороны фактов и явлений и вырабатываются приемы умственной деятельности; процесс применения понятий и процесс его формирования неразрывны, протекают во времени слитно. Признавая, что процесс формирования понятий - постепенный процесс, представители данного направления, однако, считают, что усвоение понятий происходит в процессе применения, с чем многие ученые не согласны, полагая, что применение может начаться тогда, когда понятие уже сформировано до определенной степени, когда есть что применять.
Методика опытно-экспериментальной работы по проверке эффективности дидактических условий применения комплекса ТСО при формировании фундаментальных естественнонаучных понятий старшеклассников
Учебный процесс - многофакторный, поэтому для построения экспериментальной работы необходимо было выявить исходное состояние сформированности фундаментальных естественнонаучных понятий у учащихся. В ходе диагностики мы ставили задачи:
1) выявить начальный уровень сформированности энергетических понятий в параллельных классах с целью подтверждения мнения о возможности их деления на контрольные и экспериментальные;
2) рассмотреть зависимость коэффициента усвоения понятий от уровня их сформированности.
Для этого учащимся были разъяснены задачи эксперимента, проведена подготовительная работа по освоению ими новых форм проверки знаний; они ознакомлены с используемой аппаратурой, обращено внимание на важность полной самостоятельности каждого учащегося при выполнении контрольных заданий. Все это, по нашему мнению, привело к более сознательному отношению школьников к эксперименту.
Для оценки неконтролируемых условий проводилось установочное тестирование. Каждому учащемуся 9-11 классов предлагался соответствующий 0-тест (прил. 1). Содержание контрольных материалов предусматривало проверку усвоения понятий на следующих общепринятых уровнях (155):
1) Фактическом ("диффузно-рассеянное" представление о предмете, явлении). Ученик может отличать один предмет от другого, но отдельные их признаки указать не может.
2) Операционном (осуществление действий или логических операций по образцу). Учащийся может указать признаки понятий, но не может отделить существенные признаки от несущественных. Понятие еще не обобщено.
3) Аналитико-синтетическом (определение связей, нахождение аналогий отдельным понятиям, разделам, выделение основных идей). Понятие обобщено: не сковано отдельными конкретными образами, служившими опорой при образовании понятия.
4) Творческом (перенос знаний в новые ситуации, создание оригинальных алгоритмов познавательных и практических действий). Уровень характеризуется установлением связей между понятиями различных систем и предметов.
Содержание всех тестовых заданий было проанализировано в дидактическом плане и в каждом из было выделено необходимое число знаний и умений Xj как количественных критериев усвоения. В регистрационных таблицах их выполнение обозначалось - 1, невыполнение - 0 и подсчитывался для каждого учащегося коэффициент выполнения Kij=Xj/Xj, где Xj - число воспроизведенных элементов знаний j-того этапа,
Xj - полное число элементов знаний j-того этапа,
і - порядковый номер учащегося.
Аналогично подсчитывались коэффициенты выполнения заданий разных уровней, соответствующие количественным критериям.
Коэффициенты выполнения Кц для каждого учащегося служат характеристиками усвоения и поэтому составляют частную выборку "п" из генеральной совокупности "N" всех характеристик усвоения, основанную на выполненных учащимися элементах знаний и умений.
Для получения полного дидактического критерия качества сформированности понятий нами были установлены объективные статистические характеристики по следующему алгоритму оценки эффективности:
1) Определяется общий коэффициент выполнения К0Іэ= ZKyэ= SCX /Xj03); KoiK= SKg к= ЦХ K/XJ0K).
2) Находится среднее арифметическое значение для всего класса (коэффициент усвоения К0 ):
К0Э = 1/пэЕК0;э; К0К = 1/ПКЕКОІК, где п - число учащихся.
При анализе зависимости коэффициента усвоения понятий от уровня их сформированности мы получили следующие данные (рис. 2).
Как видно из таблицы 1, первичная сформированность энергетических понятий у учащихся экспериментальных и контрольных классов примерно одинакова на всех уровнях (разница от О до 18 %). Особенно низкое усвоение понятий на третьем (аналити-ко-синтетическом) и четвертом (творческом) уровнях.
Оценка и анализ результатов применения комплекса ТСО в формировании фундаментальных естественнонаучных понятий старшеклассников
Организация экспериментального исследования предполагала проведение обучающего эксперимента, в ходе которого предстояло оценить эффективность разработанного нами учебно-методического комплекса ТСО и его влияние на сформированность энергетических понятий у учащихся.
Основой нашего педагогического исследования и педагогического эксперимента являются общие рекомендации Воробьева Г.В., Грабарь М.И., Занкова Л.В., Краснянской К.А., Налимова В.В., Огородникова И.Т., Скаткина М.Н. и других.
При этом мы исходили из того, что новое построение учебного процесса может приобрести значение для массовой практики, когда вскрыта закономерная, общезначимая связь между изменениями, которые вносятся в процесс обучения и достигаемым результатом (49, с. 30). Теоретической основой нашего экспериментального исследования, выражающей такую связь, служат следующие положения:
- при всем разнообразии школьных предметов и систем обучения возможно указать общие дидактические условия создания и использования учебно-методического комплекса ТСО при формировании фундаментальных понятий;
- в конкретных условиях эксперимента это выражается в необходимости составления полного проекта учебного процесса по экспериментальной теме, включая содержательную и деятельностную стороны обучения на основе ТСО и предполагает: а) разработку и создание в соответствии с выдвинутыми в главе 1 теоретическими положениями комплекса аудиовизуальных пособий, используемого в формировании энергетических понятий; б) построение системы уроков физики с использованием данного комплекса, исходя из современных требований к обучению, обратив особое внимание на взаимодействие компонентов учебно-методического комплекса. В силу сказанного, главной задачей экспериментальной части данного этапа явилась проверка рабочей гипотезы о том, что применение ТСО положительно влияет на усвоение учащимися энергетических понятий в том случае, если: - комплекс ТСО выступает посредником между учителем и учеником в их взаимодействии; - структура и содержание комплекса ТСО смоделированы на основе синергетического подхода как внутреннеактивная система; - технические средства обучения реализуют функцию управления и коррекции познавательной деятельности учащихся при усвоении фундаментальных понятий.
В ходе эксперимента она решалась через ряд более частных задач исследования: оценку сформированности энергетических понятий при использовании комплекса ТСО и без него; выявление оптимальной дидактической структуры аудиовизуальных пособий, входящих в комплекс технических средств обучения; определение наилучшего сочетания ТС в комплексе ТСО на управление познавательной деятельностью учащихся.
Для проверки основной гипотезы и решения задач исследования на всех этапах эксперимента занятия в экспериментальных классах проводились с применением созданного комплекса аудиовизуальных пособий, в контрольных - без него, но общая структура урока, содержание, проблемный эвристический характер, по возможности поддерживались одинаковыми. В ходе эксперимента мы убедились, что в случае ТСО как вариативного, многофакторного компонента соблюдение тождественных условий в экспериментальных и контрольных классах невозможно, поэтому в дальнейшем использовали статистические методы обработки результатов. Оценка влияния комплекса на уровень сформированное понятий в контрольных и экспериментальных классах проводилась с помощью тестовых заданий, представленных в приложениях (прил. 1).
В период подготовки формирующего этапа эксперимента и его планирования были определены основные формы документирования и отчетности при проведении эксперимента: составлены по специальной форме план проведения экспериментальных уроков; определены формы отчета учителя о проведении экспериментального урока и экспериментатора о результатах педагогического эксперимента; разработана система контролирующих материалов (тестов) - "модель знаний" учащегося на каждом этапе формирования понятий как основной критерий определения эффективности экспериментального обучения.
Анкетирование учащихся для выяснения их отношения к комплексу ТСО как средству снижения трудностей интеллектуального характера при формировании энергетических понятий было проведено перед началом эксперимента и в конце. Всего опрошено 70 учащихся экспериментальных классов.
Экспериментальный комплекс ТСО может рассматриваться как система элементов с нежесткими вероятностными связями. Для него характерно свойство таких систем - вариативность результата даже при одинаковых внешних педагогических воздействиях.
Исходя из этого, обоснованность выводов об эффективности применения комплекса и соответствующей организации уроков могла подтвердиться только статистической обработкой результатов.
