Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Проблема формирования представлений о методах и приемах научного познания в теории и практике преподавания интегрированных естественнонаучных курсов в 5-6 классах 12
1.1 Классификация методов научного познания 12
1.2 Сравнительно- исторический анализ проблемы в преподавании естествознания 32
1.3 Состояние проблемы в теории и практике преподавания современных вариативных интегрированных естественнонаучных курсов 39
1.4 Учет психолого-педагогических особенностей младшего подросткового возраста при решении проблемы исследования 64
Выводы 70
ГЛАВА 2 Подходы к обучению учащихся методам и приемам научного познания на уроках естествознания в 5-6 классах 72
2.1 Основные этапы работы с информацией 72
2.2 Ознакомление учащихся с эмпирическим уровнем познания природы 78
2.3 Подходы к обучению учащихся приемам исследовательской деятельности, являющихся структурными элементами научных методов познания 86
2.3.1 Выбор способа измерения (сравнения) 99
2.3.2 Выбор условий проведения опыта или наблюдения 108
2.3.3 Выявление свойств объекта путем поиска информации 118
2.3.4 Фиксация результатов исследования 132
2.3.5 Представление результатов исследования 148
Выводы 157
ГЛАВА 3. Организация и итоги педагогического эксперимента 159
3.1 Организация и методы фиксации результатов педагогического эксперимента 159
3.2 Анализ результатов педагогического эксперимента 163
Заключение 195
- Классификация методов научного познания
- Основные этапы работы с информацией
- Организация и методы фиксации результатов педагогического эксперимента
Введение к работе
В соответствии с дидактическим принципом научности учащихся необходимо не только знакомить с системой современных научных знаний, но и показывать процесс познания, в ходе которого добывается это знание. В документах и материалах Министерства образования России по основным направлениям обновления содержания общего образования /98, 169/ освоение школьниками естественнонаучного метода познания выделяется в качестве одной из важнейших целей изучения естественных наук.
Проверки качества подготовки учеников основной школы, проводимые в последние годы, показывают, что наши учащиеся недостаточно владеют методологическими знаниями, общеучебными и общенаучными умениями, связанными с проведением исследований и интерпретацией данных. /197,198/
Общий анализ гносеологических проблем учебного познания проведен в педагогических исследованиях Ю.К. Бабанского, Н.К. Гончарова, М.А. Данилова, И.Д. Зверева, Э.И. Моносзона, М.Н. Скаткина и др. Анализ дидактических условий, обеспечивающих усвоение школьниками методов и приемов научного познания в процессе обучения предметам естественного цикла, отражены в работах В.Ф. Ефименко, Л.Я. Зориной, СЕ. Каменецкого, В.А. Кондакова, Н.В. Мощанского, В.В. Мултановского, ВТ. Разумовского, Б.И. Спасского, Л.С. Шапоринского и др.
Проблема ознакомления учащихся с методами научного познания в курсах естественных наук была предметом ряда диссертационных исследований: В.И. Гриценко, Л.В.Гурьевой, Э.Т. Изергина,
Ю.А. Коварского, А.А Никитина, Ю.В.Сенъко и др. Все они базируются на концепции о существенном сходстве процессов учебного и научного познания и на положении о необходимости введения в школьный курс в качестве программного материала методологических знаний. Так, исследования А.В. Сергеева и Н.М. Беляковой были посвящены овладению учащимися методом наблюдения; Л.В. Гурьевой, Э.Т. Изергина, Ю.В. Сенько - методу физического эксперимента; П.И. Афанасьева и Н.П. Петровых - методу мысленного эксперимента; Ю.А. Коварского и Н.А. Солодухина - методу моделирования, Е.А. Румбенпы - методам теоретического познания, А.А. Никитина — системе методов эмпирического познания на первой ступени обучения физике.
Практически все перечисленные работы касаются методики ознакомления учащихся с методами научного познания в систематических курсах 7-11 классов, только исследование Беляковой Н.М. посвящено формированию у учащихся умения вести наблюдения в курсе природоведения 5 класса. Эта работа была выполнена в 1976 году, преобразования же, произошедшие в российской школе с того времени, привели к тому, что практически все содержание того курса природоведения в настоящий момент рассматривается в рамках предмета «Окружающий мир» 4-х летней начальной школы.
Быстрое развитие в последнее десятилетие в России средств коммуникации и вхождение страны в мировую информационную сеть привели к повсеместной информатизации образования. Решение стоящей перед школой задачи подготовки учащихся к жизни в новом глобальном информационном пространстве влечет за собой процесс изменения содержания, методов и организационных форм общеобразовательной подготовки школьников. Переход к образованию в условиях неограниченного доступа к информации приводит, на наш взгляд, к
расширению понятия «процесс учебного познания», включению в него этапов сбора информации, проверки ее достоверности, переработки, хранения и представления с использованием новых информационных технологий. Проблему формирования у школьников приемов работы с информацией необходимо рассматривать в одном ряду с проблемой ознакомления с методами научного познания, так как обе они являются неотъемлемыми частями учебного познания.
При обучении предметам естественнонаучного цикла работе с информацией уделяется недостаточное внимание, поскольку формирование коммуникативной культуры, частью которой является работа с информацией, традиционно относилось к сфере гуманитарных предметов. Комплексные подходы к решению поставленной задачи подготовки учащихся к жизни в информационном обществе были сформулированы Л.С. Зазнобиной в концепции практического медиаобразования. Проблемы обучения учащихся отдельным приемам работы с учебной и дополнительной литературой нашли свое отражение в диссертационных исследованиях по методике преподавания биологии (М.З. Васильева, А.И. Калугин), географии (A.M. Зимина, И.С. Матрусов, А.В. Осипова), химии (А.А. Журин, И.Н. Рыбкин) и физики (Л.В. Баранова, И.Г. Кириллова, А.А. Фадеева, Л.Н. Хуторская,). В рамках преподавания естествознания как интегрированного курса этот вопрос не рассматривался.
Интегрированные пропедевтические курсы естествознания для младшего подросткового возраста, целью которых является подготовка учащихся к изучению систематических курсов физики, химии, биологии и географии прочно вошли в практику преподавания российской школы. Опыт преподавания позволяет говорить, что эффективность освоения школьниками предметных знаний каждой из естественных наук зависит не столько от объема полученной в пропедевтических курсах информации,
сколько от меры владения разнообразными способами деятельности, необходимыми для приобретения новых знаний.
Интеллектуальное развитие учащихся, формирование особенностей мышления, характерных для естественнонаучной деятельности, невозможно без усвоения методов познания. Поэтому особенно важно сформировать у младших подростков соответствующие возрастным особенностям приемы исследовательской деятельности, которые могли бы эффективно использоваться при изучении систематических курсов естественных наук.
Сказанное выше позволяет сделать вывод о том, что дальнейшая разработка проблемы ознакомления учащихся 5-6-х классов с методами и приемами научного познания в процессе обучения естествознанию является актуальной.
Объект исследования: познавательная учебная деятельность учащихся 5-6-х классов на уроках естествознания.
Предмет исследования: процесс формирования представлений о методах и приемах научного познания у учащихся 5-6 классов.
Цель исследования: разработать и теоретически обосновать модель формирования представлений о методах и приемах научного познания в процессе изучения в 5-6-х классах интегрированных естественнонаучных курсов.
В ходе исследования была выдвинута и сформулирована гипотеза: Ознакомление младших подростков с методами и приемами научного познания будет осуществляться успешно, если: ^ формирование представлений об эмпирическом уровне познания
природы осуществлять на основе модели, демонстрирующей
взаимосвязь методов; S обучение методам осуществлять посредством формирования
специально отобранных приемов исследовательской деятельности.
Для достижения цели исследования и проверки выдвинутой гипотезы потребовалось решить следующие задачи:
Изучить состояние проблемы ознакомления учащихся с методами и приемами научного познания в научных исследованиях и практике школьного обучения в рамках преподавания интегрированных естественнонаучных курсов в 5-6-х классах. На основе проведенного анализа выделить методы научного познания и приемы работы с информацией, знакомство с которыми целесообразно осуществлять в курсе естествознания.
Разработать модель учебного процесса для ознакомления младших подростков с эмпирическим уровнем научного познания с учетом взаимосвязи методов.
На основе структурного анализа эмпирических методов познания выделить приемы исследовательской деятельности, обучение которым целесообразно осуществлять в курсе естествознания.
Разработать последовательность обучения отдельным приемам исследовательской деятельности.
Обосновать и определить систему заданий и уроков, способствующих формированию выделенных методов познания и одновременно усвоению программных требований.
6. Провести экспериментальную работу констатирующего, поискового, обучающего и контролирующего характера для проверки основных положений исследования.
Решение поставленных задач потребовало привлечения следующих методов исследования: анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования, результатов экспериментальной части исследования; наблюдение учебного процесса в ходе посещения уроков; анкетирование учителей, преподающих различные курсы естествознания; экспериментальное обучение учащихся и проведение проверочных работ.
Научная новизна исследования.
Предложена модель учебного процесса, которая позволяет ознакомить учащихся с эмпирическим уровнем научного познания с учетом взаимосвязи различных методов и приемов работы с информацией.
Проведен структурный анализ методов познания, используемый в курсах естествознания и на основе общности отдельных структурных элементов определены приемы исследовательской деятельности, доступные для учащихся 5-6 классов.
Определены отдельные операции приемов, характерных для физической составляющей естествознания, разработана последовательность их усвоения.
Практическая значимость исследования заключается в разработке рекомендаций по формированию выделенных приемов исследовательской деятельности и системы заданий для учащихся, способствующих формированию представлений о методах и приемах научного познания; основные положения работы могут быть использованы для
совершенствования учебных и методических пособий по курсу естествознания для младшего подросткового возраста.
На защиту выносятся следующие положения:
Освоение приемов работы с информацией является неотъемлемой частью процесса ознакомления младших подростков с методами научного познания. Модель учебного процесса, созданная на основе плана исследования природного объекта, позволяет ознакомить учащихся с эмпирическим уровнем процесса познания и показать взаимосвязь различных научных методов в сочетании с приемами работы с информацией.
Обучение учащихся методам познания осуществляется посредством формирования приемов исследовательской деятельности, которые являются структурными элементами методов.
Последовательность обучения учащихся таким приемам исследовательской деятельности как выбор способа измерения, выбор условий проведения опыта или наблюдения, выдвижение гипотез- предположений, поиск информации, фиксация результатов исследования.
Обоснованность и достоверность основных положений и выводов обеспечивается опорой на фундаментальные психолого-педагогические исследования; детальным анализом процесса обучения; данными педагогического эксперимента.
Апробация работы.
Основные положения диссертационного исследования докладывались на научно-практической конференции молодых ученых «Проблемы перехода к 12-летней системе обучения» в ИОСО РАО, на ежемесячных семинарах по проблемам преподавания естествознания в
рамках курсов повышения квалификации учителей г. Москвы, на заседаниях учебно-методической лаборатории естествознания Московского института открытого образования.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и библиографии, включающей 248 источников. Объем работы составляет 216 машинописных страниц.
Классификация методов научного познания
Традиционно методология существовала как раздел философии. Однако в 50-60 годах начинает быстро развиваться технология, под которой философы понимают «не только описание практики и деятельности, приемов и методов, но и сложную реальность, которая в функциональном отношении обеспечивает те или иные цивилизационные завоевания (т.е. является механизмом новаций и развития)» /179/. В это время формируются такие новые дисциплины как философия техники, праксиология и методология, которая «складывается как одна из областей современной технологии - технологии мыслительной работы (деятельности)» /179/
Огромную роль в научном познании играют различного рода научные средства, методы и приемы. Под методом понимают «способ достижения какой- либо цели, решения конкретной задачи; совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения (познания) действительности». /195/ Научный метод - это способ исследования науки, возникающий из самого процесса научного исследования. «Метод есть отражение не объекта, а практики научного познания» /8/
Научный метод естествознания вырабатывался в течение многих столетий, как результат «обобщения всего пути научного познания, итог долгих исканий и величайших достижений науки и, в не меньшей степени - итог анализа различных заблуждений и ошибок, имевших место в истории науки, а также способов, которыми преодолевались трудности, встававшие на пути научного процесса» /88/ Структура научного метода включает в себя систему знаний и систему познавательных действий, а их единство реализуется в цикле научного познания. «Практическая природа научного метода проявляется в осуществлении его основных функций: функции регуляции научной познавательной деятельности и функции приращения нового знания.» /8/
Проблема упорядочивания научных методов до сих пор решена не до конца, их классификация - это этап на пути возможного создания теории научного метода. Классификация - этап универсальной научной процедуры - систематизация данных, под которой понимают разбиение множества (класса) объектов на подмножества (подклассы) по определенным признакам./225/ Классификация выражает различные связи между фактами, устанавливает принцип их соединения в системе. Поэтому классификации различаются принципами, которые лежат в ее основании. Для всего многообразия научных методов выделяют /182, 127, 107, 18, 92 и др./ три основных принципа классификации в зависимости:
1) от сферы их действия;
2) от уровня научного познания;
3) от структуры метода.
В зависимости от сферы действия научные методы делят на
специальные,
региональные,
общенаучные и
всеобщий диалектический метод.
Специальные приемы и методы представляют собой самую многочисленную группу средств в науке. Они формируются в практике научного познания как многократное повторение познавательных операций при изучении одних и тех же форм связи явлений. Это методы специальных наук. Они формулируются на языке и понятиях соответствующих наук и жестко связаны с содержанием изучаемого объекта.
Общенаучные методы не связаны жестко с объектами познания отдельных наук, а относительно самостоятельны по отношению к нему. Они формируются в процессе обобщения повторов познавательных операций. Постепенно вырабатывается общая схема действий и последовательность таких операций, утрачивается предметная направленность и они становятся общенаучными формами мышления. Однако, несмотря на широту своего действия, они не являются применимыми во всех науках без исключения.
Основные этапы работы с информацией
Для метода моделирования в качестве определения и цели использования приводится понимание модели как наглядного пособия. В таком контексте и вводятся модели в данном курсе: в 5 классе при изучении географического материала используется глобус - модель Земли, в 6 классе при изучении строения вещества и химических реакций - шарик - модель атома, в 7 классе - схема модели атома. /123/ Очевидно, авторами курса не ставилась задача познакомить учащихся с процессом создания моделей, а только научиться работать с перечисленными выше образцами для обеспечения лучшей наглядности обучения.
В ходе изучения отдельных тем знания о методах изучения природы развиваются, поскольку учащиеся знакомятся с новыми методами: сейсмическая разведка, бурение скважин, микроскопирование. Так, предусматривается проведение практических работ по наблюдению за небесными телами, распространением плодов и семян, особенностями передвижения животных в воздухе и воде, строением клеток растений и животных, свойствами веществ в трех агрегатных состояниях, явлением диффузии.
Метод измерения используется при определении температуры воды и воздуха, расстояний по карте, глубин морей и океанов, атмосферного давления, массы и силы /трения и архимеда/. В рамках выполнения практических работ у учащихся формируются навыки работы с такими приборами как микроскоп, гномон, термометр, рычажные весы, динамометр.
Опыты используются с целью выделения веществ из растворов и взвесей, распознавания кислорода и углекислого газа, определения крахмала в муке, условий прорастания семян, зависимости силы трения от состояния и рода трущихся поверхностей /без измерения/, условий плавания тел. Формулировка целей работ и приведенные инструкций по их выполнению позволяют говорить о том, что обучающий акцент в перечисленных работах сделан на наглядную иллюстрацию теоретических положений, а не на освоение учащимися приемов проведения опытов.
Текст учебника содержит достаточно большое количество описаний демонстрационных опытов, выделенных шрифтом. Например: поглощение воды корневой системой фасоли, выделение кислорода в процессе фотосинтеза, передвижение воды по стеблю, рост корней на семенах фасоли и т.п. Кроме того, предусмотрено выполнение домашних практических заданий для учащихся. Среди них можно выделить наблюдения и опыты. Практически все наблюдения даны на биологическом материале, а, следовательно, требуют больших затрат времени. Например, наблюдения за ростом растения, их движением к свету, развитием корней лука, прорастанием семян фасоли, укоренением растений, геотропизмом растений, наблюдение за поведением жука плавунца. Поскольку дополнительного учебного времени на представление результатов и обсуждение этих работ не предусмотрено, то вряд ли и выполнение перечисленных заданий может носить массовый характер.
Опыты, предлагаемые учащимся для выполнения в качестве домашнего задания, являются, как правило, продолжением изученного в классе теоретического материала. Например, испарение воды из сосудов с разной площадью поперечного сечения, плавание коробочки и определение ее водоизмещения и т.д. Ко всем заданиям даны подробные объяснения в учебниках или рабочих тетрадях /79, 80/, которые определяют порядок действий. Таким образом, выполнение данных практических заданий служит материалом для закрепления основных фактов и понятий, а не методики проведения опытов. В материал географических разделов включено ряд заданий исследовательского характера. Например, исследование водоема родной местности, одновременное описание рельефа, природной зоны, животного и растительного мира и полезных ископаемых местности, окружающей населенный пункт школьников. К сожалению, к этим заданиям не дано никаких указаний по объему, глубине и длительности исследования. На наш взгляд на выполнение каждой такой работы в исследовательском режиме следует отводить не менее месяца, поэтому данные задания вряд ли можно использовать в качестве кратковременной домашней работы.
Организация и методы фиксации результатов педагогического эксперимента
Для выявления состояния проблемы ознакомления учащихся с методами и приемами научного познания при преподавании интегрированных естественнонаучных курсов в 5-6 классах общеобразовательных учреждений, проверки исходной гипотезы исследования и эффективности разработанной нами методики был проведен специально организованный педагогический эксперимент, который осуществлялся в три этапа.
На первом этапе (1996/97 учебный год) проводился констатирующий эксперимент, целью которого являлось изучение состояния применяемой в курсах естествознания методики ознакомления учащихся с методами научного познания. В ходе констатирующего эксперимента решались следующие задачи: выявление знаний учащихся о методах и приемах научного познания; выявление умений учащихся самостоятельно пользоваться отдельными элементами методов научного познания в учебном процессе.
На втором этапе (1997/98 и 1998/99 учебные года) проводился обучающий эксперимент. Целью этого этапа эксперимента являлась проверка возможности усвоения учащимися знаний о взаимосвязи отдельных методов познания в сочетании с приемами работы с информацией и овладение ими отдельными приемами исследовательской деятельности, являющимися структурными элементами методов познания. Задачами этого этапа эксперимента были следующие: а) апробация и корректировка разработанной нами методики ознакомления учащихся с информационным подходом к изучению объектов природы и обучение их приемам исследовательской деятельности, являющимися структурными элементами методов научного познания;
б) проверка эффективности разработанных нами методических подходов и их усовершенствование;
в) определение критериев уровня обученности учащихся отдельным приемам исследовательской деятельности.
В процессе проведения этого этапа эксперимента вносились необходимые коррективы в методику, перерабатывались и дополнялись учебные задания для учащихся.
На третьем этапе (1998-2000 г.г.) проводился контрольный эксперимент, в задачу которого входило изучение влияния различных подходов к обучению учащихся методам и приемам научного познания и приемам работы с информацией на качество знаний о выделенных методах познания и самостоятельность владения учащимися отдельными приемами исследовательской деятельности а) при обучении по предлагаемой нами методике и б) при обычном обучении.
Педагогический эксперимент проводился на базе школ № 710, №1929 и №143 г. Москвы. В эксперименте принимало участие около 400 учащихся. Учителя, участвующие в эксперименте, по базовому образованию являлись учителями физики. При составлении проверочных работ для учащихся мы использовали различные методические пособия для учителей /123, 124, 125, 126, 226 и т.д./ и специально разработанные нами учебные задания. На всех этапах педагогического эксперимента нами были использованы следующие методы фиксации результатов: - проведение и анализ проверочных работ с последующей статистической обработкой результатов; наблюдение за выполнением учащихся заданий учителя в процессе урока.
На первом этапе педагогического эксперимента учащимся шестых классов во втором полугодии предлагался ряд специально подобранных заданий. Работа проводилась как в рамках тематических контрольных работ (в них включались отдельные задания), так и специально организованной самостоятельной работы.
В ходе обучающего эксперимента корректировка используемой нами методики осуществлялась в процессе текущего контроля знаний учащихся. Определение критериев уровня обученности тем или иным приемам познания и проверка эффективности отдельных методических подходов к их изучению проводились в ходе подготовки и последующего анализа самостоятельных работ.
