Введение к работе
Актуальность исследования. Основным направлением современной образовательной политики Российской Федерации является комплексная модернизация образования на всех его уровнях и ступенях. В этой связи одной из приоритетных задач выступает повышение качества образования. В ее решении повышается роль учителя, педагога, преподавателя. Повышение профессионализма педагогов, формирование педагогического корпуса, соответствующего требованиям современной жизни, – необходимое условие модернизации всей системы образования. Подготовленные в системе педагогического образования специалисты призваны стать носителями идей обновления на основе сохранения и приумножения лучших традиций отечественного образования.
Изменения, произошедшие в социальной, информационной и технологической сферах, позволяют говорить о кризисе поддерживающего образования, которое явно не соответствует современным, а тем более перспективным требованиям, поскольку не может обеспечить полноценную подготовку человека к новым быстроизменяющимся условиям жизни. При этом традиционная передача и трансляция знаний только педагогом утрачивает свой смысл. Более того, темпы научно-технологического прогресса таковы, что многие знания устаревают уже в течение 3-5 лет, что необходимо учитывать в системе образования. В настоящее время основной задачей процесса образования выступает право выбора траектории своей учебной деятельности с учетом интересов личности студента, что предполагает единство образованности, воспитанности, общей и профессиональной развитости. Поэтому на современном этапе образования приоритетным является развитие самостоятельной учебной деятельности студента, предусматривающей возможность мобилизовать его личностный потенциал для решения различного рода проблем и разумного нравственно-целесообразного преобразования действительности.
Специфика развития учебной деятельности студентов заключается не в том, что осваиваются, прежде всего, кем-то переработанные готовые знания, кем-то предложенные к усвоению, а исследуются условия происхождения нового знания и приобретения нового опыта деятельности. В этом случае студенты самостоятельно осуществляют сбор, получение, обработку, преобразование и анализ необходимой информации об исследуемом объекте или явлении. В ходе такой учебной деятельности они приобретают новые виды опыта деятельности: выявление и идентификация проблемы, исследование и проектирование, сотрудничество, применение известных и создание новых технологий получения продукта, оценка качества результатов и т. д.
Проблемы организации самостоятельной (совместной и индивидуальной) учебной деятельности обучающихся рассматривались в трудах Ю.К. Бабанского, Б.П. Есипова, И.Я. Лернера, М.И. Махмутова, П.И. Пидкасистого, Е.С. Полат, Н.Ф. Талызиной, А.В. Усовой, Т.И. Шамовой, Г.И. Щукиной, Д.Б. Эльконина, И.С. Якиманской и др.
Главной задачей технологического образования является формирование технологической культуры молодежи, содействие в ее подготовке к самостоятельной профессиональной деятельности. «Технология» – интегративная образовательная область, синтезирующая научные знания из различных областей математики, физики, химии, биологии, технологии и показывающая их использование в системной, целенаправленной деятельности человека. Теоретико-методологические основы технологического образования разработаны в трудах П.Р. Атутова, П.Н. Адрианова, В.М. Жучкова, В.М. Казакевича, В.А. Полякова, В.Д. Симоненко, Ю.Л. Хотунцева и др.
Эксперимент и наблюдение являются экспериментальными методами исследования в процессе подготовки студентов направления «Технологическое образование». Конечно же, студенты имеют довольно значительный запас наблюдений, близких к изучаемым в общетехнических дисциплинах объектам и явлениям. Среди этих наблюдений имеются и наблюдения явлений самой природы, и наблюдения технических установок и машин, технических и технологических систем и процессов. Естественно, необходимо максимально использовать предшествующий опыт обучающихся, связать изучение общетехнических дисциплин с будущей профессиональной деятельностью, упорядочить и систематизировать то, что они приобрели в своей предыдущей деятельности. Но эти предшествующие наблюдения студентов могут в большинстве случаев служить лишь введением в изучение той или иной проблемы, а также быть заключительным элементом, но не основой для приобретения новых знаний и нового опыта деятельности. Только постановка учебного эксперимента, резко выделяющего для студентов то, что составляет существо познаваемого объекта или явления, дает возможность подвести их к полному пониманию или знанию. Эксперимент является важным средством для полного, всестороннего и глубокого познания объектов и явлений, технических и технологических систем, составляющих основу общетехнических дисциплин. Дидактические особенности системы учебного эксперимента, теории и методики обучения физики исследованы в работах А.И. Бугаева, В.А. Бурова, Ю.И. Дика, Б.С. Зворыкина, П.А. Знаменского, С.Е. Каменецкого, А.В. Перышкина, А.А. Покровского, Н.С. Пурышевой, Л.И. Резникова, И.М. Румянцева, А.А. Синявиной, Л.С. Хижняковой, Н.М. Шахмаева и др.
В настоящее время персональный компьютер является необходимым и неотъемлемым средством в системе учебного эксперимента, применение которого, с одной стороны, модифицировало класс технических средств эксперимента, а с другой, привело к появлению нового класса средств эксперимента – программного. Использование персонального компьютера в процессе обучения имеет широкий диапазон: от непосредственного сбора, обработки и преобразования полученной информации из мира физико-химических величин, моделирования реальных объектов и явлений, до осуществления контроля и самоконтроля усвоения студентами новых теоретических знаний и нового опыта деятельности. Проблемам теории и методики использования персонального компьютера и средств информационных и телекоммуникационных технологий в процессе обучения естественным и техническим наукам посвящены исследования Л.И. Анциферова, Г.А. Бордовского, А.Л. Бугримова, Я.А. Ваграменко, Ю.А. Воронина, С.Г. Григорьева, В.А. Извозчикова, А.С. Кондратьева, В.В. Лаптева, А.В. Смирнова и др.
При исследовании сферы эмпирического знания в процессе развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» одной из ведущих является проблема соотношения натурного и модельного эксперимента. Теоретические основы натурного и модельного эксперимента разработаны в трудах В.И. Аршинова, В.А. Веникова, Н. Винера, В.М. Глушкова, П.Л. Капицы, Я.Г. Неуймина, М.Э. Омельяновского, А.И. Ракитова, Г.И. Рузавина, А.А. Самарского, П.Е. Сивоконя, В.С. Степина, А.И. Уемова, Я. Хакинга, М.А. Храмовича, Р. Шеннона, В.А. Штоффа. Проведенный анализ показал, что на сегодняшний день учебный эксперимент в процессе обучения общетехническим дисциплинам практически сведен на нет, причем этот процесс характерен не только для лабораторного, но и для демонстрационного эксперимента при постановке общей дидактической цели и предъявлении учебного теоретического материала. Главным образом, это связано с неизбежным старением материально-технической базы средств эксперимента, их отсутствием или высокой стоимостью. Зачастую, как показывает практика, руководство ВУЗа предлагает профилирующим кафедрам вместо покупки необходимых технических средств для проведения эксперимента приобрести персональные компьютеры, не понимая при этом, что ни один персональный компьютер не может полностью заменить необходимые экспериментальные установки, приборы, инструменты и т. д. При этом натурный эксперимент искусственно заменяется компьютерным модельным экспериментом, чего быть не должно.
Таким образом, анализ использования современных педагогических технологий, подготовки студентов направления «Технологическое образование», исследование практики использования учебного натурного и модельного эксперимента в подготовке студентов направления «Технологическое образование» в различных педагогических вузах страны позволили выявить следующие противоречия между:
потребностью развития самостоятельной учебной деятельности студента, системного мышления, рефлексивных умений, творческих способностей и саморазвития, умений мобилизовать свой личностный потенциал для решения различного рода проблем и существующего на практике поддерживающего образования, ориентированного на трансляцию готового знания и репродуктивный характер приобретения знаний, умений и навыков обучающимися;
широким использованием натурного и модельного эксперимента, а зачастую их взаимной заменой друг друга в обучении и отсутствием методических основ взаимного дополнения натурного и модельного учебного эксперимента для более глубокого исследовании явлений и объектов и их применения в процессе развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование»;
потребностью развития коллективной, совместной и индивидуальной учебной деятельности студентов при выполнении натурного и модельного эксперимента и сложившейся традиционной практикой подготовки студентов направления «Технологическое образование» с использованием натурного эксперимента, ориентированной на «среднего» студента, а также вытеснением или окончательной заменой учебного натурного эксперимента компьютерным модельным экспериментом.
Решение выявленных противоречий определяет актуальность научно-методического исследования, заключающегося в развитии учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента. В связи с этим проблема исследования сформулирована следующим образом:
каковы теоретические основы развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента?
какие методические условия развития коллективной, совместной и индивидуальной учебной деятельности студентов необходимо реализовать при взаимном дополнении натурного и модельного эксперимента?
какие содержательные и процессуальные компоненты являются ключевыми в методике развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента?
Важность и актуальность рассматриваемой проблемы послужила основанием для определения темы исследования: «Развитие учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента».
Объект исследования – учебная деятельность студентов направления «Технологическое образование» в педагогическом высшем учебном заведении.
Предмет исследования – развитие учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
Цель исследования – обосновать концепцию и разработать модель и методику развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
Гипотеза исследования. Если развитие учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента осуществлять на теоретических основаниях, определяющих взаимосвязь целей, содержания, средств, методов и организационных форм обучения с учетом конкретного содержания данной подготовки и адекватных педагогических технологий, то разработанная методика развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента:
будет способствовать самостоятельному приобретению обучающимися субъективно новых знаний и нового опыта деятельности на личностном уровне, основанном на рефлексии их применения в новых и неизвестных условиях при переходе от репродуктивной к продуктивной учебной деятельности;
будет способствовать активизации и повышению уровня учебной деятельности студентов, формированию и развитию у них опыта исследовательской деятельности, системного мышления, рефлексивных умений, творческих способностей, самостоятельности и творческой активности, способности к саморазвитию;
позволит осуществить оптимизацию форм, методов и средств обучения, повысить их эффективность и качество подготовки студентов направления «Технологическое образование»;
позволит вывести на новый качественный уровень аудиторную (совместную и индивидуальную) и внеаудиторную самостоятельную учебную деятельность студентов направления «Технологическое образование»;
обеспечит дифференциацию самостоятельной учебной деятельности и будет способствовать построению индивидуальной траектории обучения студентов направления «Технологическое образование» при выполнении натурного и модельного эксперимента.
При этом эффективность методики развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента может быть оценена через такие показатели, как новые знания – уровень обученности студентов и новый опыт деятельности: уровень совместной учебной деятельности студентов при выполнении учебного натурного эксперимента и модельного эксперимента над материальными моделями, уровень индивидуальной самостоятельной учебной деятельности при проведении компьютерного модельного эксперимента.
В соответствии с целью и гипотезой поставлены следующие задачи исследования:
1. Провести теоретическое обобщение подходов к развитию учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
2. Разработать обобщенную систему учебного натурного эксперимента, отражающую содержание и этапы учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование».
3. Разработать систему модельного эксперимента, выявить ее функциональные возможности для развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование».
4. Обосновать концепцию и разработать модель развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
5. Разработать методику развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
6. Провести опытно-экспериментальную проверку эффективности разработанной методики развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
Методологическую основу исследования составляют: идеи, принципы деятельностного подхода (Б.Г. Ананьев, Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн и др.); идеи, принципы личностно-ориентированного обучения (Н.А. Алексеев, Е.В. Бондаревская, В.В. Гузеев, В.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.); основы личностно-деятельностного подхода (Б.Г. Ананьев, Л.С. Выготский, И.А. Зимняя, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн и др.); идеи проблемного обучения (Ю.К. Бабанский, И.Я. Лернер, Т.В. Кудрявцев, А.М. Матюшкин, М.И. Махмутов, В. Оконь и др.); педагогические исследования по проблемам профессиональной подготовки (С.И. Архангельский, Ю.К. Бабанский, С.Я. Батышев, В.С. Леднев, Э.Д. Новожилов, П.П. Пидкасистый и др.); теоретические основы научного эксперимента (В.И. Аршинов, П.Л. Капица, В.В Налимов, М.Э. Омельяновский, А.И. Ракитов, Г.И. Рузавин, П.Е. Сивоконь, В.С. Степин, Я. Хакинг, М.А. Храмович, В.А. Штофф и др.); теоретические основы модельного эксперимента, в том числе и компьютерного модельного эксперимента (В.А. Веников, Н. Винер, В.М. Глушков, А.Н. Кочергин, Б.А. Глинский, Б.С. Грязнов, Я.Г. Неуймин, И.Б. Новик, Г.И. Рузавин, А.А. Самарский, А.И. Уемов, Р. Шеннон, В.А Штофф и др.); дидактические особенности системы учебного эксперимента, теории и методики обучения физике (А.И. Бугаев, В.А. Буров, Ю.И. Дик, Б.С. Зворыкин, П.А. Знаменский, С.Е. Каменецкий, А.В. Перышкин, А.А. Покровский, Н.С. Пурышева, Л.И. Резников, И.М. Румянцев, А.А. Синявина, Л.С. Хижнякова, Н.М. Шахмаев и др.); теоретические и методические основы использования персонального компьютера и средств информационных и телекоммуникационных технологий в процессе обучения естественным и техническим наукам (Л.И. Анциферов, Г.А. Бордовский, А.Л. Бугримов, Я.А. Ваграменко, Ю.А. Воронин, С.Г. Григорьев, В.А. Извозчиков, А.С. Кондратьев, В.В. Лаптев, А.В. Смирнов и др.); теоретико-методологические основы технологического образования (П.Р. Атутов, П.Н. Адрианов, А.Н. Богатырев, В.М. Жучков, В.М. Казакевич, В.А. Поляков, В.Д. Симоненко, Ю.Л. Хотунцев и др.); основы построения и использования педагогических технологий (Ю.А. Воронин, М.В. Кларин, Т.С. Назарова, Е.С. Полат, А.Я. Савельев, Н.Ф. Талызина и др.); теория развивающего обучения (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, В.В. Рубцов, Д.Б. Эльконин и др.); дидактические особенности организации самостоятельной учебной деятельности обучающихся (Ю.К. Бабанский, Б.П. Есипов, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов, П.И. Пидкасистый, Е.С. Полат, Н.Ф. Талызина, А.В. Усова, Т.И. Шамова, Г.И. Щукина, Д.Б. Эльконин, И.С. Якиманская и др.).
Достоверность и обоснованность результатов достигались следующими методами исследования:
анализом литературы по философии и методологии, философским вопросам теории познания, научного эксперимента, педагогике и психологии, методике преподавания технологии, методике преподавания физики, учебного эксперимента с целью постановки конкретных задач исследования и определения путей и способов достижения цели исследования;
теоретическими методами исследования поставленных проблем (системный подход, анализ и синтез, проведение аналогий, обобщение, моделирование), при этом достижение цели исследования с их помощью привело к разработке концепции и построению модели развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента;
экспериментальными методами и формами работы (наблюдение педагогических явлений, исследование констатирующего и поискового характера, анкетирование, тестирование, опытная проверка и внедрение разработанной методики).
В целом исследование охватило период времени с 2000 по 2008 гг. и осуществлялось в три этапа.
На первом этапе с 2000 по 2002 гг. проводился констатирующий эксперимент – изучалось современное состояние в теории и практике использования натурного и модельного эксперимента для развития учебной деятельности при подготовке студентов направления «Технологическое образование», проводилась поисковая работа по разработке методики развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
Второй этап выполнения диссертационного исследования с 2002 по 2005 гг. был посвящен проведению поискового и обучающего эксперимента – обосновывалась концепция и разрабатывалась модель и методика развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента, осуществлялась экспериментальная проверка выдвинутой гипотезы. По результатам исследований осуществлялось внедрение и экспериментальная проверка разработанной методики в высших учебных заведениях Российской Федерации.
На третьем этапе исследования с 2006 по 2008 гг. осуществлялось обобщение и систематизация полученных результатов, публикация монографии и оформление докторской диссертации.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
1. Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
2. Обоснована концепция и разработана модель развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
3. Сформулированы теоретические основы построения методики развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
4. Обоснована и разработана обобщенная система учебного натурного эксперимента, отражающая компоненты и содержание учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование».
5. Обоснована и разработана система модельного эксперимента, положенная в основу структуры и содержания учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» при проведении модельного эксперимента над материальными моделями и компьютерного модельного эксперимента.
6. Разработана система средств натурного и модельного эксперимента, используемая для развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование», состоящая из двух классов: технические средства эксперимента и программные средства эксперимента.
7. Разработаны методические рекомендации по развитию учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента.
Теоретическая значимость исследования заклчается:
1. В обосновании концепции и разработке модели развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента, что позволяет осуществлять педагогический процесс на основе самостоятельного приобретения студентами субъективно новых знаний и опыта деятельности на личностном уровне при выполнении натурного и модельного эксперимента и обеспечивает развитие учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» на всех ее иерархических уровнях.
2. В развитии теории и методики обучения посредством исследования сущности использования средств натурного и модельного эксперимента при подготовке студентов направления «Технологическое образование».
3. В обосновании и использовании соотношения и взаимного дополнения натурного и модельного эксперимента в процессе развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование».
4. В решении проблемы использования натурного и модельного эксперимента для развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование», способствующей переходу от репродуктивной к продуктивной (исследовательской) учебной деятельности в обучении, самостоятельному приобретению обучающимися новых знаний и нового опыта деятельности на личностном уровне, формированию и развитию у них системного мышления, рефлексивных умений, творческих способностей и способности к саморазвитию, самостоятельности и творческой активности.
Практическая значимость исследования заключается в разработке комплекса дидактических и методических материалов, включающего:
учебные пособия для студентов педвузов по организации и развитию аудиторной и внеаудиторной самостоятельной учебной деятельности студентов при выполнении компьютерного модельного эксперимента;
систему лабораторно-практических работ, отражающую структуру и функции учебной деятельности студентов при выполнении учебного натурного и модельного эксперимента;
систему самостоятельных заданий, направленных на более глубокое исследование познаваемых объектов и явлений, позволяющих развивать учебную деятельность студентов направления «Технологическое образование»;
систему контроля и оценивания развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» при выполнении натурного и модельного эксперимента.
Методические разработки автора нашли широкое практическое применение. Результаты экспериментальной проверки свидетельствуют, что они могут использоваться не только для подготовки студентов направления «Технологическое образование», но и студентов естественнонаучных специальностей в педагогических вузах, а также в технических вузах и при повышении профессиональной квалификации учителей и обучении учащихся в учреждениях общего полного среднего образования.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные идеи, результаты и выводы исследования на различных этапах обсуждались и получили одобрение на международных, всероссийских и региональных конференциях, прошедших в г. Москве (2001-2006 гг.), г. Самаре (2000 г.), г. Глазове (2001, 2002 гг.), г. Кирове (2001 г.), г. Екатеринбурге (2001, 2002 гг.), г. Ярославле (2001 г.), г. Уфе (2001 г.), г. Шахты (2001 г.), г. Санкт-Петербурге (2002 г.), г. Туле (2002, 2004 гг.), г. Иркутске (2002 г.), г. Нижнем Новгороде (2002 г.), г. Комсомольске-на-Амуре (2002 г.), г. Курске (2003 г.), г. Новосибирске (2003 г.), г. Шадринске (2003, 2005 гг.), г. Брянске (2005 г.) и др. Результаты исследования обсуждались на кафедре педагогики, психологии и профессионального образования АНОО ВПО «Воронежский институт высоких технологий».
Основные результаты работы отражены в 75 публикациях по теме диссертации общим объемом 136 печатных листов, в том числе в 4 монографиях, 12 учебных пособиях и 10 публикациях в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Методика развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента прошла полную проверку и внедрена в учебный процесс в ГОУ ВПО «Воронежский государственный педагогический университет». Отдельные элементы методики были апробированы и внедрены в учебный процесс в ГОУ ВПО «Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого», ГОУ ВПО «Липецкий государственный педагогический университет», ГОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет», ГОУ ВПО «Коми государственный педагогический институт», ГОУ ВПО «Шадринский государственный педагогический институт».
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Развитие учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента представляет собой процесс самостоятельного приобретения обучающимися субъективно новых знаний и опыта деятельности на личностном уровне, основанного на рефлексии их применения в новых и неизвестных условиях при переходе от репродуктивной к продуктивной (исследовательской, творческой) деятельности в ходе обучения.
2. Концепция развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента: самостоятельное приобретение студентами субъективно новых знаний и опыта деятельности на личностном уровне при выполнении натурного и модельного эксперимента обеспечивает развитие учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» на всех ее иерархических уровнях.
3. Модель развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента включает в себя: элементы (информация, преподаватель, студенты, компьютеризированная система средств обучения) и компоненты (цель, содержание, компьютеризированная система средств обучения, методы и организационные формы обучения), на основе которых строится ее реализация.
4. Методика развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» средствами натурного и модельного эксперимента, предполагающая:
оптимизацию графика освоения общетехнических дисциплин для проведения учебного натурного и модельного эксперимента;
выбор технических и программных средств учебного натурного и модельного эксперимента;
выбор методов развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» при выполнении натурного и модельного эксперимента;
выбор различных форм аудиторной и внеаудиторной учебной деятельности студентов при проведении учебного натурного и модельного эксперимента;
систему лабораторно-практических работ, отражающую структуру и функции учебной деятельности студентов при выполнении учебного натурного и модельного эксперимента;
систему самостоятельных заданий, направленную на более глубокое исследование познаваемых объектов и явлений, позволяющих развивать учебную деятельность студентов;
систему контроля и оценивания развития учебной деятельности студентов направления «Технологическое образование» при выполнении учебного натурного и модельного эксперимента.
