Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ литературных источников 8
1.1. Теоретические основы развития когнитивных способностей 8
1.2. Основные подходы к решению задач профессионального образования по предметам естественнонаучного цикла 25
1.3. Математические способности и их развитие 31
Заключение по главе 1 34
Глава 2. Задачи, методы и организация исследования 37
2.1. Задачи исследования 37
2.2. Методы исследования 37
2.3. Организация исследования 43
Глава 3. Предварительные педагогические эксперименты 45
3.1. Характеристика ошибок и затруднений, возникающих при изучении математики 45
3.2. Создание комплекса упражнений для развития внимания 47
3.3. Создание комплекса упражнений для развития мышления 55
3.4. Создание комплекса упражнений для развития памяти и 75
воображения 75
3.5. Приемы овладения математическим тезаурусом 82
Глава 4. Педагогический эксперимент по комплексному развитию когнитивных способностей студентов вузов физической культуры на занятиях по математике 86
4.1. Планирование практических занятий по математике с использованием разработанных упражнений по развитию когнитивных способностей студентов 86
4.2. Экспериментальная проверка предложенных методических подходов 109
Глава 5. Обсуждение результатов исследования 124
Выводы 135
Практические рекомендации 137
Литература 142
Приложение. Организация курса занятий по математике, включающего развитие когнитивных способностей учащихся 160
- Теоретические основы развития когнитивных способностей
- Задачи исследования
- Характеристика ошибок и затруднений, возникающих при изучении математики
Введение к работе
Характерное для нашего времени явление "информационного взрыва" требует значительного увеличения освоения объема знаний. В силу ограниченности сроков обучения и возможностей человеческой памяти усвоение этих знаний невозможно свести к их запоминанию. Кроме того, в последнее время отмечается снижение когнитивных способностей абитуриентов, а затем - студентов, связанное с проблемами экологического, экономического, социального характера. Поэтому перспективными являются такие методики обучения, которые позволяют мобилизовать и рационально использовать «познавательные ресурсы» человека: внимание, память, умственную работоспособность и т.д.
Согласно результатам международного тестирования, организованного Международной ассоциацией по оценке успешности обучения (TIMSS-R) [79], выпускники учебных заведений в нашей стране имеют низкие показатели по умению анализировать данные, не умеют применять свои знания в реальных жизненных ситуациях. Эти и другие исследования обуславливают необходимость выделения новых направлений по развитию способностей будущих специалистов, особенно в дисциплинах естественнонаучного цикла и, в частности, в математике.
Одной из причин сложившейся ситуации является то, что освоение программного материала происходит без должной умственной переработки учебной информации, не используя весь арсенал знаковых средств, выработанных в общественно-историческом опыте и признанных выполнять орудийную функцию в человеческом труде.
Необходимо учитывать, что значительная часть юных спортсменов -учеников школ в силу целого ряда причин не уделяли достаточного внимания изучению математики в довузовский период, а потому испытывает значительные трудности в вузовском учебном процессе. Зачастую математика не лежит в сфере интересов спортивной молодежи, что приводит к быстрому падению внимания в ходе занятий. Эти факторы затрудняют усвоение мате-
риала и ведут к снижению эффективности процесса обучения как самого предмета «математика», так и последующих учебных предметов, которые базируются на математическом аппарате (физика, биомеханика, метрология).
К настоящему времени выполнено большое число работ, посвященных развитию когнитивных способностей, особенно применительно к дошкольному и школьному периодам обучения [19,134,179,184,188]. Практически до последнего времени считалось, что развитие когнитивных способностей в студенческом периоде малоэффективно. В настоящее время появились исследования, посвященные развитию памяти, креативности и т.д. в студенческом возрасте [49,88,153,192].
Однако недостаточно решена проблема использования достижений когнитивной психологии в практике преподавания математики в ВУЗах физической культуры.
Таким образом, актуальность данного исследования обусловлена, с одной стороны, объективной необходимостью совершенствования методики обучения в условиях все возрастающего объема информации и развития математических способностей учащихся, а с другой - недостаточной разработанностью данной проблемы как на теоретическом, так и на практико-методическом уровне.
Цель исследования - обоснование, разработка и внедрение в учебный процесс методических подходов по повышению эффективности обучения высшей математике на основе развития когнитивных способностей студентов ВУЗов физической культуры.
Объект исследования - процесс обучения студентов учебным предметам естественнонаучного цикла.
Предметом исследования является содержание и методика преподавания курса высшей математики в ВУЗе физической культуры.
Гипотеза исследования - повышение эффективности процесса обучения математике в ВУЗах физической культуры может быть достигнуто за
6 счет внедрения такой технологии обучения, которая в процесс освоения программного материала курса включает в себя целенаправленное и систематическое развитие психических функций (внимания, мышления, воображения, памяти) и формирование понятий предметного тезауруса студентов. Методологическую основу исследования составляют:
ведущие принципы детерминизма, развития, единства сознания и деятельности, активности личности (Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, А.Н.Леонтьев, Б.Ф.Ломов, С.Л.Рубинштейн и др.);
идеи субьектно-деятельностного подхода применительно к анализу мыслительного процесса (С.Л.Рубинштейн, А.В.Брушлинский);
теория моделирования в знаково-символьной среде в целях развития интеллектуально-творческой активности (Дж.Брунер, Г.Н.Салмина);
- принципы развивающего обучения (В.С.Выготский, В.В.Давыдов,
Н.Ф.Талызина, Л.В.Занков, П.Я.Гальперин).
Научная новизна исследования заключаются в следующем:
освоение студентами программного материала по математике производится одновременно с развитием их мышления, внимания, памяти в символьно-терминологической среде предмета «математика»;
целенаправленное развитие когнитивных способностей студентов позволяет улучшить их математическую подготовку и повысить качество преподавания математики.
Теоретическая значимость исследования заключаются в том, что теория и методика преподавания математики в системе профессионального образования дополняется методическими подходами по развитию когнитивных способностей в рамках понятий, определений и взаимосвязей этого учебного предмета.
Практическая значимость исследования состоит в разработке и внедрении в учебный процесс методики преподавания курса математики для студентов ВУЗов физической культуры с использованием приемов развития
когнитивных способностей. Методика в практических приложениях:
- имеет интегрирующий характер - способствует формированию обще
человеческих, общедеятельностных умений (операций анализа, синтеза, реф
лексии, планирования и т.д.), необходимых для овладения другими предме
тами учебной программы, и в целом - для процесса познания;
- может строиться на материале различных дисциплин учебной про
граммы;
позволяет создавать для учащихся развивающую среду, в которой каждый студент работает в соответствии с индивидуальными способностями и интересами, создает благоприятные условия, для того, чтобы каждый обучаемый мог продвигаться дальше в процессе познания;
позволяет развить познавательные и математические способности студентов, повысить качество преподавания математики.
На защиту выносятся следующие положения.
Развитие когнитивных способностей учащихся является важным средством формирования математического мышления. Включение в учебный процесс занятий по целенаправленному и систематическому развитию психических функций способствует повышению уровня математической подготовки студентов.
Выявление индивидуальной динамики развития когнитивных способностей студентов с помощью применения выбранных методов диагностики в процессе периодического мониторинга обеспечивает дифференцированный подход к учащимся, позволяя проводить личностную коррекцию педагогического процесса развития когнитивных способностей и обучения математике.
Разработанная методика обучения математике, включающая развитие когнитивных способностей студентов и формирование понятий математического тезауруса в рамках основных разделов, позволяет повысить качество преподавания математики в ВУЗах физической культуры.
Теоретические основы развития когнитивных способностей
Когнитивная психология изучает то, как люди получают информацию о мире, как эта информация представляется человеком, как она хранится в памяти и преобразуется в знания и как эти знания влияют на наше внимание и поведение. Когнитивная психология рассматривает весь диапазон психических процессов - ощущения, восприятие, внимание, память, формирование понятий, воображение, мышление, распознавание образов, обучение, язык, эмоции и процессы развития [152,159,207]. Исходя из поставленной цели работы, остановимся более подробно на внимании, памяти, воображении и мышлении.
К числу важных психологических компонентов структуры личности следует отнести внимание. Его значение многогранно. Психолого-педагогические исследования отечественных и зарубежных ученых [8,35,101,151,154] показали, что от состояния внимания зависит точность, скорость и полнота восприятия на всех его этапах, причем ослабление внимания у человека приводит к значительным нарушениям перцептивных процессов и искажениям формирующегося образа восприятия. В мнемонических процессах внимание оказывает влияние на скорость, точность, прочность запоминания и длительность сохранения заученного материала [8,57,118,216]. От состояния внимания зависит также эффективность мыслительной деятельности человека [11,138]. Как показано в психолого-педагогических исследованиях [8,9,118,161], внимание имеет большое значение в процессах обучения и формирования различного рода навыков: учебных, спортивных, трудовых, изобразительных и т.д.
Анализ литературы показывает, что существует большое количество определений внимания, подчеркивающих его разные стороны. К проблеме многозначности внимания обращались многие ученые [56,58,93,115,117,144] с целью доказательства существования или отрицания этого феномена. Результатом их работы явился целый ряд теорий [16,33,44,60,93,114,210,219 и др.]. Как подчеркивал Н.Ф. Добрынин, попытки объяснения явления внимания и, тем самым, возможность овладения им зависит от правильного определения внимания [56].
В современной психологии внимание определяется как направленность и сосредоточенность психической деятельности человека. Под направленностью понимается избирательный характер деятельности и сохранение этой выбранной формы деятельности, а под сосредоточенностью - углубление в данную деятельность и отвлечение от всего остального, не имеющего отношения к этой деятельности (Н.Ф. Добрынин [57]). Таким образом, определение внимания использует критерий избирательности, выражающийся в разделении поля ясного сознания от периферии сознания, в возможности активно воспринимать только часть поступающей информации, и делать только одно дело, в запоминании только части воспринятых впечатлении, в установке органов чувств и реагировании только на ограниченный круг внешних сигналов. Этот критерий выделялся многими исследователями (например, [45,55,61,93]), а его общепризнанность выражается в том, что термины "внимание" и "селективность" часто употребляются как синонимы [23,60,96,114,117].
Основное функциональное назначение внимания заключается в регулировании психической деятельности человека соответственно целям и задачам, стоящим перед ним, в зависимости от общественной или личностной значимости деятельности. "Регулирующая функция внимания, - пишет Н.Ф.Добрынин, - проявляется в том, что с помощью внимания выделяется та цель, которая является для личности в данный момент наиболее значимой. Все прочее устраняется" [59, с. 10]. В процессе психической деятельности "внимание регулирует постепенное развертывание возможных умственных процессов, связанных с деятельностью, пользуясь личностной информацией " [59, с. 10].
Задачи исследования
В целях научной проверки выдвинутой гипотезы и реализации поставленных задач были использованы следующие методы исследования:
- социально-педагогические: педагогические наблюдения, беседы с учащимися и преподавателями математики, наблюдение за процессом обучения, анализ работ студентов и характерных ошибок в них;
- экспериментальные: психологическое тестирование динамики развития психических способностей студентов, педагогический эксперимент, направленный на проверку правильности выдвинутых идей и эффективности методики организации их использования в учебном процессе;
- методы математической статистики.
В ходе наблюдения за процессом обучения и проведения консультаций с преподавателями естественнонаучных дисциплин выявлялись характерные, наиболее общие трудности, с которыми сталкиваются педагоги и студенты при изучении математики в ВУЗах физической культуры. Беседы использовались для разъяснения сущности разработанной методики преподавания математики, конкретизации задач, стоящих перед учащимися, их мотивации и выяснения отношения к применяемым методам. Объяснялись цели диагностического тестирования и способы его проведения.
Вопрос об экспериментальных методиках психологического исследования является важнейшим вопросом, раскрывающим общую направленность исследования в целом и соответствие приемов исследования специфике изучаемого явления. Соответственно целям исследования нами был подобран комплекс методик из числа тех, которые в настоящее время широко применяются в отечественной и зарубежной педагогике и психологии. Так для изучения устойчивости внимания использовалась методика «корректурная проба» [108,119,135], избирательности - методика Г. Мюнстенберга [125,140], переключаемости внимания - методика подсчета терминов, относящихся к двум заданным темам [108,135], мышления - с помощью теста Ай-зенка [5,6], памяти - [119,125,135], состояния математического тезауруса - по количеству понятий.
Для изучения данной характеристики внимания использовалась методика под названием «корректурная проба» [108,135]. При оценке устойчивости внимания в качестве стимульного материала испытуемому предлагается бланк бумаги среднего размера с рядами строчных букв, расположенных в случайном порядке без интервалов. Задание состоит в том, чтобы искать и вычеркивать из текста какую-либо букву (например, «к»). Выполнение задания продолжается 10 минут. При выполнении 10-минутного теста по корректурному бланку оценка вычислялась следующим образом - определялось количество обработанных символов, а затем за каждую допущенную ошибку (пропущенную или неверно зачеркнутую букву) из полученного числа вычиталось 20, а за пропущенную строку - 60.
Характеристика ошибок и затруднений, возникающих при изучении математики
Предварительные эксперименты были направлены на выявление и классификацию сложностей, испытываемых как студентами, так и преподавателями при обучении математике, подбору типов упражнений для развития когнитивных способностей учащихся и наполнению их символьно-терминологическими материалами курса "математика".
При изучении самостоятельных и контрольных работ студентов первого курса РГУФК был проведен анализ ошибок, допущенных учащимися, и возникающих трудностей в процессе учебной деятельности. Наиболее характерными ошибками являются:
ошибки при переписывании,
отсутствие решения,
арифметические ошибки в вычислениях,
незнание правил применения формул,
установление неправильных связей между объектами задания,
непонимание условий текстовой задачи,
незнание алгоритмов решений,
неэквивалентные преобразования,
ошибки геометрических построений,
незнание математических формул,
незнание свойств математических объектов,
логические ошибки.
Наблюдения за учебной деятельностью и беседы со студентами позволили выявить наиболее значимые трудности, с которыми сталкиваются студенты при изучении курса математики:
непонимание значений математических терминов,
трудности в понимании математической символики,
трудности в восприятии учебного материала при одновременном конспектировании и прослушивании лекций,
длительный период включения в процесс учебной деятельности в начале занятий,
утомляемость и рассеянность внимания во второй половине занятий,
трудности при запоминании формул, алгоритмов решений,
трудности при запоминании математических текстов,
быстрое забывание выученного материала,
трудности в построении ответа на вопрос и его аргументировании,
неумение использовать и применять выученные правила и формулы на практике,
низкая скорость выполнения заданий, как следствие - невозможность выполнения самостоятельных и контрольных работ в полном объеме,
неумение выделять существенные и второстепенные признаки понятий, классифицировать, обобщать и сравнивать объекты, находить взаимосвязи между ними,
отсутствие интереса к занятиям.
Выявленные проблемы учащихся можно условно разделить на четыре категории: проблемы, связанные с недостаточной сформированностью математического тезауруса и особенностями развития внимания, памяти и мышления.
Специфика ВУЗов физической культуры обусловлена, прежде всего, требованиями Государственного образовательного стандарта к объему и структуре знаний. На основе личных наблюдений и бесед с педагогами были выявлены трудности преподавания естественнонаучных дисциплин. Одна из них связана с тем, что в отсутствии вступительного экзамена по математике и формировании групп по спортивной специализации, состав групп является очень неоднородным по своей математической подготовке. Следовательно, в одной группе встречаются как студенты, отлично знающие предмет в объеме средней школы, так и имеющие серьезные пробелы в своем математическом образовании. Это одна из специфических особенностей ВУЗов физической культуры. Другой особенностью является отсутствие достаточной мотивации в изучении дисциплин естественнонаучного цикла, так как значительная часть студентов не видят возможности применения математики в своей будущей профессиональной деятельности. Третья обусловлена активной спортивной деятельностью студентов и связанной с этим необходимостью участвовать в учебно-тренировочных сборах и соревнованиях, что является причиной периодического прерывания учебного процесса. Необходимо помочь этим учащимся быстро войти в процесс обучения, освоить пропущенные темы и научить эффективным приемами самостоятельной работы с учебным материалом.
