Содержание к диссертации
Введение
Глава I. УЧЕБНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАЧИ В ШКОЛЬНОМ ОБУЧЕНИИ 11
1. Учебные задачи, их место и функции в системе обучения 11
2.Специфика учебных расчетных задач и трудностей, возникающих при их решении 20
3.Анализ существующих подходов к решению учебных расчетных задач 24
4.Структура учебной задачи в ее значении к выбору способа решения 4 9
Глава II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ. 60
1. Проблема, методы и задачи исследования 60 2.Выбор учебного материала для экспериментального обучения. Системная организация учебной задачи 64
3.Особенности формирования ориентировочной основы умения решать расчетные задачи с помощью системного анализа их условий 7 8
4 .Констатирующий эксперимент 85
5.Ход экспериментального обучения 90
6 .Контрольный эксперимент 114
Глава III.АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ 118
1. Констатирующий эксперимент. Характеристика исходного уровня учащихся 118
2.Анализ результатов контрольного эксперимента 126
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138
ЛИТЕРАТУРА 145
- Учебные задачи, их место и функции в системе обучения
- Проблема, методы и задачи исследования 60 2.Выбор учебного материала для экспериментального обучения. Системная организация учебной задачи
- Констатирующий эксперимент. Характеристика исходного уровня учащихся
Введение к работе
Одной из характерных особенностей XX века является невиданное ранее ускорение научно-технического прогресса и обусловленная этим перемена образа жизни и основного вида деятельности на протяжении жизни даже одного поколения . Конкретные знания в определенных областях устаревают нередко уже к моменту окончания учащимися учебного заведения. Человек должен быть подготовлен к тому, чтобы учиться и переучиваться всю свою жизнь, непрерывно пополняя запас знаний и умений. Эта тенденция сохранится, по-видимому, и в будущем. В нашей стране на этот процесс накладывается и смена общественного строя, сопровождающаяся реорганизацией целых отраслей промышленности, сельского хозяйства, армии и т.д., в результате чего огромные массы людей должны быть переориентированы и переобучены на другие виды деятельности. Исключительно важным становится в новых условиях формирование как грамотных специалистов-исполнителей, так и руководителей и предпринимателей, способных ответственно, инициативно, творчески и глубоко осмысливать и анализировать происходящие процессы, вскрывать имеющиеся проблемы и находить оптимальные методы их решения в быстро меняющемся и все усложняющем мире. Поэтому одной из целей современной системы обучения на всех ее уровнях, и, в особенности, на этапе базового среднего образования, является не только усвоение учащимися определенной суммы знаний, сколько формирование теоретического способа мышления - способа, который позволял бы самостоятельно приобретать знания, ориентироваться в самой разнообразной информации, строить целостный образ складывающейся ситуации, видеть анализируемый объект во всех его связях и отношениях.
В цикле психолого-педагогических исследований, проведенных под руководством З.А.Решетовой (57,81-89,113) изучаются возможности и условия формирования у учащихся на разных уровнях обучения теоретического мышления с системным типом ориентировки. Так, исследовалось качество формируемых знаний при изучении объекта как системы, роль системных знаний в решении эмпирических, широкопрофильных, а также профессиональных задач, особенности процесса теоретического обобщения, преемственность в развитии знания при системном изучении предмета и т. д. Однако проектирование в учебную деятельность принципов системного анализа объекта определяет также и систему учебных задач как способа организации усвоения учебного материала.
В предыдущих исследованиях, направленных на формирование системного мышления (88,89,113), выстраивалась система учебных задач по усвоению метода системного анализа объекта, выделялись: а) аналитические и синтетические задачи, б) задачи по усвоению отдельной процедуры системного анализа и по применению разных сочетаний этих процедур и их совокупности. Однако учебные задачи, и тем более учебные расчетные задачи, не выступали в указанных работах предметом специального исследования, хотя имплицитно содержались во всех учебных курсах для организации деятельности по усвоению системных знаний. Мы избрали предметом исследования процесс решения расчетных задач в обучении не из прагматических установок, а из теоретических соображений: соединить качественный анализ объекта и его количественное выражение. Для этого требуется определенный способ ориентации в исследуемом объекте, теоретические средства организации его анализа, способные придать
5 процессу анализа определенную направленность и выводящие непосредственно на решение задачи.
Проводя наши исследования в рамках большого цикла психолого-педагогических исследований по формированию системного мышления учащихся, которыми руководит 3.А.Решетова, мы подошли к проблеме учебных расчетных задач с точки зрения организации системного анализа объекта, представленного условиями задачи, попытались выявить структуру задачи и ее значение для способа ее решения, показать возможность метода системного анализа для формирования ориентировочной части деятельности по решению учебных расчетных задач, выявить содержание, структуру и средства деятельности по решению задач при системном типе ориентировки в предмете. Социальный заказ на формирование у учащихся в процессе обучения теоретического мышления и дидактическая неразработанность при этом проблемы усвоения теоретически обобщенных умений решат;-, учебные расчетные задачи придает нашему исследованию актуальность.
Объект исследования - учебные расчетные задачи, способы их анализа и решения.
Предмет исследования - системный анализ учебной расчетной задачи, построение классификации задач по типам их структур и выявление особенностей процесса формирования ориентировочной основы умения (ОСУ) решать задачи каждого типа.
Проблема исследования - установить связь типа структуры расчетной задачи и способа ее решения.
Гипотеза исследования: 1.Трудности, возникающие у учащихся при решении расчетных задач, связаны с неадкватной ориентировочной деятельностью по анализу их условий - учащийся не в состоянии разобраться во всей системе внутренних отношений задачи,
установить ее структуру и составить план ее решения. Обучение учащихся методу системного анализа условий задачи, открытие связи между структурой задачи и способом ее решения, анализ основных типов структур и программ деятельности по их решению должны устранить обычные трудности и привести к адекватному выбору способа решения -2.Системный анализ условий задачи как способ исследования, выделение инвариантной структуры и ее особенностей в частных случаях дает возможность разработать типологию задач по их структурным особенностям. Такая типология должна иметь существенное значение для выбора способа решения учебных задач и формирования обобщенных умений их решать.
3.Структура ориентировочной деятельности в ее регулятор-ной функции включает в себя разный компоненты - исследовательский, планирующий, контрольно-оценосный и коррекци-онный, - следовательно, ее формирование в процессе обучения предполагает выделение соответствующих стадий. Особое значение для решения задачи имеет исследовательская стадия - анализ условий задачи, установление типа ее структуры и открываемых ею "ходов" решения.
Методологической и теоретической основой исследования являются:
диалектическая теория познания {принцип единства знания и деятельности) ;
методология системных исследований в науке;
3} психологическая теория деятельности и деятельностный подход к обучению (теория планомерного формирования умственных действий);
4) психолого-педагогические исследования по формированию теоретического мышления с системной ориентацией.
7 В соответствии с гипотезой в исследовании поставлены следующие задачи:
проанализировать представленные в психологической, педагогической и методической литературе подходы к описанию организации усвоения деятельности решения учебных расчетных задач, структуры таких задач и значения их особенностей для выбора способа решения.
выделить инвариантную структуру расчетной задачи и ее варианты, построить модель ее решения с программой организации ориентировочной деятельности в процессе усвоения (на основе системного анализа условий задачи);
выделить новые критерии классификации и подбора типов учебных расчетных задач;
на основе новых критериев разработать классификацию расчетных задач в рамках школьного курса химии (для последующего экспериментального обучения);
разработать методику экспериментального обучения по формированию обобщенного умения решать учебные расчетные задачи (с системным типом ориентировки в их условиях);
проанализировать характер распределения типов расчетных задач (согласно нашей классификации), содержащихся в существующих задачниках разного уровня;
7) экспериментальным путем проверить эффективность вы
строенной модели обучения и нового подхода к классифика
ции типовых учебных задач.
Методы исследования. Использовались следующие методы: 1)метод теоретического моделирования (при разработке программ деятельности по решению расчетных задач в соответствии с их структурой); 2)метод экспериментального обучения (апробация теоретической модели в практике обучения); 3)сравнительный метод (сравнение полученных результатов экспериментального обучения с контрольной группой);
4)метод системного анализа (при выделении инвариантной структуры учебной расчетной химической задачи, составлении классификации таких задач и программы деятельности по
их решению).
Научная новизна исследования:
использован системный подход к анализу расчетной задачи и выделению ее структуры;
выдвинут новый критерий классификации задач - их структурные особенности, разработана типология расчетных задач в рамках школьного курса химии;
составлена программа деятельности по решению расчетных химических задач с новым принципом ее организации;
разработана методика обучения умениям решать задачи в соответствии с составленной программой деятельности
Теоретическое значение исследования. Разработан новый подход к анализу задачи, выделению ее структуры, к классификации задач. Реализован новый принцип организации деятельности по решению задач, включающий следующие стадии формирования 00У: исследовательскую, планирующую, контрольно-оценочную и коррекционную. Это имеет значение для дальнейшего развития теоретических основ и методики обучения решению задач.
Практическое значение исследования:
на основе системного анализа условий учебных расчетных задач можно формировать обобщенные методы их решения для разных учебных предметов;
на основе предлагаемых критериев классификации учебных задач можно разрабатывать новые виды школьных задачников с оптимальным соотношением задач разных типов;
3) составленная программа и методические разработки для
школьного курса химии могут значительно повысить эффек-
тивность обучения, особенно тогда, когда необходимо ускоренное корректирующее обучение.
На защиту выносится следующие положения:
Использование принципов системного подхода к анализу условий задачи позволяет выделить инвариантную структуру задачи и особенности ее вариантов в частных случаях.
Выделение в качестве критериев структурных особенностей задачной системы дает возможность построения классификации учебных расчетных задач, имеющей значение для адекватного выбора способа их решения.
Обучение учащихся системному анализу условий задачи, определению типа ее структуры и способа решения является важнейшим условием формирования обобщенных умений решать расчетные задачи.
Разработанная модель решения учебной задачи включает в себя все стадии формирования ориентировочной основы деятельности - исследовательскую, планирующую, контрольно-оценочную и коррекционную, - на каждой из которых идет формирование соответствующей функции. Формирование ориентировочной основы деятельности умения решать задачи предполагает анализ предметного содержания деятельности, ее функциональной структуры и интериоризацию ориентировочной части деятельности - ее поэтапный перевод из внешней формы во внутреннюю.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Основные результаты работы были доложены и обсуждены на методических конференциях в Удмуртском государственном университете, Ижевской государственной медицинской Академии, на научно-методических конференциях (Ижевск, 1994, Краснодар, 1995, Донецк, 1997), на заседании кафедры пе-
дагогической психологии и педагогики факультета психологии МГУ им. М.В.Ломоносова, в статье (Москва, 1997).
Апробация имела следующие формы: 1) экспериментальное обучение учащихся 8 и 10 классов в 1996-1997 учебном году; 2) использование методических материалов при проведении занятий с учителями средних школ в 1996-1998 годах. Результаты апробации положительные.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 172 страницы машинописного текста, 2 схемы, 15 таблиц. Список литературы включает 128 наименований (из них 120 отечественных и 8 зарубежных источника).
Учебные задачи, их место и функции в системе обучения
Одним из важнейших понятий в современной теории и практике учебной деятельности является понятие учебной задачи. Функции и место учебной задачи различные исследователи определяют по-разному в зависимости от теоретических представлений о процессе учения. Здесь можно выделить два основных направления - традиционное, реализуемое в настоящее время в большинстве случаев в практике образования, и так называемое инновационное, теоретические основы которого строятся исходя из основных положений современной педагогической психологии.
Традиционное направление исходит из того, что процесс учения является пассивным процессом. Общая схема процесса усвоения складывается из трех ступеней: восприятие - запоминание - воспроизведение. Показателем усвоенных знаний являются: а) воспроизведение полученных, «готовых» знаний, то есть формальное репродуцирование учебного материала; б) практическое применение знаний для решения учебных задач. Содержание и форма организации решения задачи могут стать средством повышения мотивации учащихся к деятельности учения, средством формирования организационных, коммуникативных или иных умений, однако основная функция учебной задачи при таком подходе - диагностическая, когда решение или не решение задачи выступает критерием, по которому оценивается результативность обучения .
Другое направление, так называемое инновационное, исходит из того, что процесс учения - процесс активный, представляющий собой особый вид деятельности, целью которого является усвоение знаний, умений, развитие способностей и формирование творческого мышления - От способов организации этой деятельности зависит содержание и характеристика усваиваемых знаний и умений, способностей, тип формируемого мышления. Весь учебный материал должен быть представлен для усвоения системой учебных задач. Поэтому решение учебных задач учащимся, организация его деятельности являются исходным моментом обучения. Учебная задача в таком случае является единицей усваиваемого содержания: и объективного содержания знаний, и самой деятельности по превращению его в субъективную форму - усвоенные знания. Как считают многие исследователи, учебная деятельность осуществляется только через решение учебных задач: «Задача является той всеобщей и обязательной формой изложения материала, в которой он только и может быть включен в процесс обучения» (80, с. 3) . Учебный материал становится предметом обучения в случае представления его в виде учебных задач - «процесс усвоения на любой стадии происходит в форме решения задач» (82, с. 31) „
Понятие «учебная задача» - основное для дидактики и педагогической психологии. Именно учебную задачу как средство достижения учебных целей выделяют в качестве главного компонента структуры учебной деятельности (39). Трудно переоценить роль задач в обучении: «Эта роль определяется с одной стороны тем, что в значительной своей части конечные цели обучения любому предмету сводятся к овладению учащимися методами решения определенной системы задач. С другой стороны, эта роль определяется тем, что полноценное достижение цели обучения возможно лишь с помощью решения учащимися системы учебных задач. Таким образом, решение задач в обучении выступает и как цель и как средство обучения» (104, с.1).
Важнейшая особенность учебной задачи определяется сущностью учебной деятельности, в результате выполнения которой идет становление школьника как субъекта осуществляемой им деятельности, происходят изменения в самом уче нике (его познавательной, волевой, эмоциональной и других сферах). Основное отличие учебной задачи от всяких других задач, согласно Д.Б.Эльконину, заключается в том, что ее цель и результат состоят в изменении самого субъекта, а не в изменении предметов, с которыми действует субъект (119). Это изменение заключается в овладении определенными способами действия, которые, как подчеркивает Л.В.Берцфаи, являются «прямым объектом усвоения, . . . обнаружение и анализ внутренних условий действия выступает как основная и главная цель учащихся» (10, с.4) . Таким образом, учебная задача выступает как форма организации деятельности по овладению способами действия, приводящая к развитию субъекта.
Проблема, методы и задачи исследования 60 2.Выбор учебного материала для экспериментального обучения. Системная организация учебной задачи
Понятие задачи сегодня можно считать одним из понятий, приобретающих статус категории. Им оперирует любая сфера социально-исторической практики. Объективная реальность, которую отражает это понятие - это целенаправленная человеческая деятельность по изменению объектов и их преобразованию в предметы человеческих потребностей. По предмету разрешаемой потребности и, следовательно, по предметному содержанию деятельности, различают и виды задач : практические, познавательные, эстетические, этические, коммуникативные и т.д. Отношение исходных характеристик объекта к конечным характеристикам уже преобразованного объекта - предмета потребности,- выступает задачей в самой общей форме. Целеполагание и достижение цели вне деятельности невозможно: цель и результат - основополагающие характеристики деятельности. В таком случае задача выражает отношения между субъектом и объектом через деятельность субъекта и ее внутренние отношения: связи цели и результата посредством промежуточного звена. Это звено разные исследователи называют по-разному: «условиями достижения цели» (А.Н.Леонтьев) , «средствами достижения» (Н.Н.Трубников), «способами деятельности» (В.В.Давыдов). Главным моментом в решении задачи является анализ этого промежуточного звена - раскрытие условий задачи как системы внутренних отношений, связывающих цель и результат деятельности. Скрытая заданность этих связей придает задачный характер ситуации, которую субъект должен разрешить своей деятельностью. Таким образом деятель ность субъекта является опосредствующим звеном между целью и результатом. Осознанное решение задачи предполагает исследование самой деятельности, ее внутренних отношений как условий превращения цели в результат. В исследованиях 3.А.Решетовой это осознание из синкретического образования становится структурным. Его элементами выделяются: цель деятельности, предмет деятельности, ее средства, программа деятельности и реализуемый ею операциональный состав. Все элементы связаны между собой «принципом соответствия» друг другу, являющимся условием достижения результата как реализованной цели. Субъективное отражение объективной задачи выполняет функцию регуляторного звена деятельности по ее решению и является ее ориентировочной основой. Характеристики сформированной у субъекта ориентировочной основы определяют выбор пути ее решения, ход решения задачи и его результат. Таким образом, решаемая субъектом задача выражает собой единство объективного и субъективного - реальность фактически исполняемой деятельности по достижению цели и психического отражения структуры задачи как внутреннего регулятива деятельности по ее решению.
Трудности в решении учебных задач, возникающие у учащихся, связаны с формируемой неадекватной ориентировочной основой. Дело в том, что обучение решению задач предполагает два момента: 1) формирование ориентировочно-исследовательской деятельности, строящей субъективный образ объективной задачи и деятельности ее решения - 00Д; и 2) использование этого образа в деятельности собственно решения задачи. Первый момент в методиках фактически не получает отражения. Второй - реализуется обычно в виде готового "рецепта" решения конкретного вида задач, либо в виде общих указаний "как решать задачу": прочитать внимательно условия, понять их, записать, составить план решения, выполнить его и т.д. Подобного рода указания не позволяют строить содержательный образ задачи, и тем более выделять всеобщий каркас ее строения с его вариантами в разных задачах для установления типа задачи и выбора соответствующего способа ее решения.
Субъективной же стороне задачи - построению ее ориентировочной основы - не уделяется внимания в педагогических исследованиях. Предметом анализа выступает задача в ее формально-логических отношениях, исключающих самого субъекта и его деятельность как условия ее решения.
Констатирующий эксперимент. Характеристика исходного уровня учащихся
Установить уровень умения анализировать химические объекты методом системного анализа, уровень отдельных предметно-специфических и общелогических умений. 2 . Выявить особенности деятельности учащихся при решении расчетных химических задач и степень успешности их решения .
3. Выявить степень осознанности выполняемых действий при решении задачи и возможность их переноса на ранее не изучавшиеся объекты.
Использовались следующие методы исследования: тестирование, беседа, анализ решения задач. Контрольный эксперимент проводился с учащимися 11 классов средней общеобразовательной школы №84 8 г .Москвы и гимназии №2 г.Железнодорожного (общее количество испытуемых - 63 человека) , а также с тем контингентом испытуемых, которые участвовали в экспериментальном обучении (6 учащихся 10 класса и 2 6 учащихся 8 класса школы №848). Контрольный эксперимент проводился в двух формах: в форме контрольной работы и в форме индивидуального собеседования по результатам выполнения контрольной работы. Опишем особенности заданий контрольного эксперимента (сами задания - в Приложении, стр.1+1) .
1. Для установления уровня умения анализировать химические объекты методом системного анализа предлагались задания, требовавшие проанализировать молекулу определенного вещества как систему, то есть выделить ее элементы, свойства элементов, связи между элементами в молекуле, свойства этих связей и целостные свойства молекулы. При выполнении такого задания учащиеся могли пользоваться составленной ими на этапе обучения опорной таблицей ОТ-1 «Молекула как химическая система». В объеме изученного материала ученики должны были рассчитать значения физических величин, характеризующих молекулу, ее элементы и связи. Для установления уровня отдельных предметно-специфических и общелогических умений требовалось по системе отношений найти искомую физическую величину, расклассифицировать представленные химические объекты и указать критерий классификации/ с помощью логических рассуждений определить характер изменения значений физической величины для ряда химических объектов.
2 . Для выявления особенностей деятельности учащихся при решении расчетных химических задач и степени ее успешности проводился анализ решения содержащихся в контрольной работе четырех расчетных задач, различающихся по структуре . Каждая из этих задач считается задачей «повышенной трудности» и для их решения необходимо использовать разные способы. Одна из предложенных задач не имела решения (тип 4 ).
3. Для выявления степени осознанности выполняемых действий при решении задачи учащимся предлагалось в контрольной работе определить тип задачи по особенностям ее структуры, описать критерии, которыми он руководствовался для определения типа задачи и способа ее решения. Далее, на собеседовании, выяснялись форма и особенности рефлексии учащимся своей деятельности, характер трудностей, возникающих при решении задач, отношение к различным способам обучения и методам решения задач и т.д. Кроме того, проверялась возможность переноса сформированной деятельности на другие объекты - сюжетные математические задачи. Сравниваемые показатели результатов обучения. При анализе результатов выполнения заданий оценивался уровень и особенности организации предметного знания, категорий системного анализа, уровень общелогических и предметно-специфических умений. При анализе результатов решения расчетных задач выяснялись особенности организации деятельности решения - характер ориентировки учащихся в условии задачи, правильность и последовательность выполнения всех стадий решения, выбор и использование средств решения, степень самостоятельности испытуемых. Проводилась классификация ошибок при выполнении познавательных действий (анализа, планирования, составления математического описания, вычисления и других) .
