Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЫШЛЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ УСВОЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ
1.1. Усвоение знаний как психологическая проблема
1.2. Усвоение знаний и мышление 2 9
1.3. Особенности мыслительной деятельности учащихся в процессе усвоения физического
знания 52
ГЛАВА 2.ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Организация исследования 81
2.2. Методы исследования 83
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Результаты констатирующего эксперимента 103
3.2. Результаты формирующего эксперимента 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Усвоение знаний как психологическая проблема
- Организация исследования
- Результаты констатирующего эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования обусловлена необходимо-стью определения оптимальных условий эффективного усвоения знаний и развития мышления школьников Одним из направлений в решении этой проблемы является разработка и внедрение в учебный процесс новых методов обучения, основанных на изучении психологических закономерностей взаимосвязи процессов усвоения знаний и развития мышления с учетом специфики конкретных учебных дисциплин. Применительно к обучению школьников-подростков актуальность исследования этих вопросов еще более обостряется, так как в подростковом возрасте формируется абстрактно-логическое мышление, закладываются основы научного мировоззрения .
Усвоение в процессе школьного обучения представляет собой одну из наиболее распространенных форм усвоения, предполагающих организацию специфических способов формирования учебной деятельности посредством постановки и решения учебных задач. При решении учебных задач у учащихся формируется познавательная деятельность, адекватная деятельности, необходимой для формирования понятий, относящихся к той или иной области знаний. Учебная работа школьников, направленная на усвоение знаний, состоит в выделении существенного содержания и мысленном воспроизведении объектов изучаемых понятий. Таким образом, процесс мышления, включенный в процесс усвоения знаний, составляет его центральный компонент.
Проблема развития мышления и усвоения знаний в процессе школьного обучения разрабатывалась в различных аспектах как в отечественной (П.П.Блонский, Л.С.Выготский, С.Л.Рубинштейн, Д.Н.Богоявленский, Н.А.Менчинская, П. Я.Гальперин, В.В.Давыдов, Д.Б.Эльконин, З.И.Калмыкова, и др.), так и зарубежной психологии (Дж.Брунер, М.Вертгеймер, Ж.Пиаже, Л.Секей, и др.).
В настоящее время в педагогической психологии достаточно глубоко изучены общие механизмы мышления в процессе усвоения, такие как анализ, синтез, обобщение, абстрагирование и другие мыслительные операции. В то же время существует сравнительно мало исследований, направленных на выявление особенностей и механизмов мыслительной деятельности учащихся при изучении ими конкретных учебных дисциплин, что является важным для решения проблемы совершенствования методов обучения, разработки новых методов, построенных в соответствии с психологическими закономерностями мышления и его особенностями, определяемыми спецификой учебного предмета.
Данное исследование направлено на поиск эффективных способов усвоения физического знания на основе выявления психологических закономерностей и механизмов мышления в процессе изучения физики.
Периодом, имеющим особое значение для развития мышления, является подростковый возраст (П.П.Блонский, Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, 3.И.Калмыкова, Ж.Пиаже, С.Л.Рубинштейн и др.) • Интенсивное формирование у подростка теоретического мышления, являющееся центральным психологическим образованием, определяет становление сознания и деятельности подростка. В этом возрасте учащиеся приступают к систематическому изучению основ наук, причем именно в подростковом возрасте развитие теоретического мьшіления в большой мере зависит от качества
обучения, включая организацию учебного материала как учителем, так и самими учащимися.
Такая особенность мышления как его предметность определяет зависимость характера и механизмов мышления от предмета познания. В этой связи важным становится выявление особенностей знания, влияющих на характер мыслительной деятельности. Применительно к физическому знанию проблема заключается в том, что оно выражается двумя основными формами представления информации - символьно-вербальной и символьно-формульной, выступающими как знаково-символические средства организации мышления при усвоении физического знания. Взаимосвязь речевой формы отвлеченного мышления и умения оперировать формулами с буквенными обозначениями С.Л.Рубинштейн выделял как «особо заостренную особенность» формирования мышления. Усвоение физического знания невозможно без овладения теми знаково-символическими средствами, в которых теоретическое знание фиксируется. Таким образом, проблема исследования заключается в определении психологических механизмов мышления в процессе усвоения физического знания с учетом специфики знаково-символических средств, отражающих содержание и структуру данной учебной дисциплины.
Цель исследования заключается в выявлении психологических механизмов мышления в процессе изучения школьного курса физики и установлении закономерностей их влияния на эффективность усвоения физического знания школьниками-подростками. Объект исследования: мыслительная деятельность школьников-подростков в процессе усвоения физического материала.
Предмет исследования: механизмы мышления школьников-подростков в процессе усвоения физического знания.
Гипотезы исследования:
1. Мышление школьников при изучении курса физики строится не только на основе общих психологических механизмов и операций, адекватных усвоению научного знания, но и включает формирование специфических механизмов, моделирующих существенные признаки и способы описания познаваемых объектов, выраженные в использовании символьно-вербальных и символьно-формульных способов представления информации.
2. Формирование символьно-вербального и символьно-формульного способов оперирования физическими объектами, а также их взаимодействие, выступает как психологическое условие повышения эффективности усвоения физического знания школьниками-подростками.
Для достижения поставленной цели и проверки гипотез были поставлены следующие задачи исследования:
1. Провести теоретический анализ проблемы мышления школьников-подростков в процессе усвоения физического знания;
2. Выявить психологические механизмы мышления, определяющие усвоение и применение физического знания при различных формах его представления - вербальной , формульной и комплексной;
3. Выявить особенности и динамику мыслительной деятельности учащихся в процессе изучения физики;
4. Разработать методические рекомендации по управлению процессом усвоения физического знания учащимися на основе формирования рациональных способов взаимосвязи символьно-вербального и символьно-формульного способов представления информации.
Методологические основы исследования: разработанные в отечественной психологии положения о закономерностях психического развития ребенка в системе деятельности (А.Н.Леонтьев, С.Л.Рубинштейн, В.В.Давыдов и др.), о роли мышления в процессе усвоения знания (Д. Н Богоявленский, П.Я.Гальперин, Н.А.Менчинская и др.), о мышлении как сложной многокомпонентной деятельности субъекта, обеспечивающей как усвоение известных знаний, так и познание нового (П.П.Блонский, Я.А.Пономарев, O.K. Тихомиров, Э.Д.Телегина и др.), о знаковой структуре высших психических функций и о влиянии характера используемых субъектом знаков на процесс и результаты мышления (Л.С.Выготский, А.А.Леонтьев, Г.П.Щедровицкий, Н.Г.Салмина и др.).
Методы исследования. Для решения поставленных в исследовании задач были использованы следующие методы: наблюдение и анализ педагогического опыта, в том числе собственного опыта работы со школьниками-подростками в качестве учителя-предметника, психодиагностические методы исследования уровня мышления школьников (групповой школьный тест умственного развития ШТУР), анализ ре 8
шения физических задач, констатирующий и формирующий эксперимент. При обработке результатов использовались методы математической статистики.
Положения, выносимые на защиту.
1. Усвоение физического знания, осуществляемое в процессе учебной деятельности школьников-подростков, определяется психологической структурой мышления, кото-рая включает как общие психологические механизмы и операции, адекватные усвоению научного знания, так и специфические, отвечающие логике и способам представления информации изучаемой дисциплины и основанные на формировании у учащихся комплексной структуры символьно-вербальных и символьно-формульных средств;
2. Специфика знакового опосредования мыслительных действий анализа, синтеза, обобщения, рефлексии в процессе усвоения физического знания определяет качественные и количественные различия в определении учащимися существенных свойств физических объектов и формирование уровня физического мышления: эмпирического, квазитеоретического и теоретического;
3. Специфическими механизмами, обусловливающими формирование у школьников более высоких уровней теоретического мышления, являются: построение моделей физических явлений в совокупности их вербальных и формульных характеристик; обратимость вербальных и формульных моделей на основе их связей с реальными объектами; взаимодействие символьно-вербальных и символьно-формульных знаковых средств; 4. Существует взаимосвязь между овладением символьно-вербальным и символьно-формульным способами представления информации и уровнем умственного развития учащихся - Переход к использованию комплексной структуры знаковых средств обусловливает повышение уровня умственного развития школьников-подростков.
Научная новизна работы определяется тем, что:
- выявлено влияние структурных особенностей физического знания, проявляющихся в специфике знакового опосредования мыслительных действий учащихся в процессе усвоения физики, на формирование уровня физического мышления;
- показано, что символьно-вербальные и символьно-формуль ные знаковые средства, исполь зуемые для представления физического знания, различным образом репрезентируясь в сознании человека, определяют состав и соотношение мыслительных действий;
- выявлена роль основных знаково-символических систем, используемых в физике, - символьно-вербальной и символьно-формульной, а также их взаимодействия - в усвоении физических знаний. Установлено, что психологическим условием повышения эффективности усвоения физического знания является переход от использования невзаимосвязанных способов знакового опосредования к овладению комплексным описанием физических объектов;
- определены условия, обеспечивающие овладение вербальным и формульным способом представления физического знания на основе изменения содержания и характера учебно-познавательной деятельности учащихся, целенаправленного формирования у них основных способов оперирования моделями физических объектов и основных структурных компонентов мышления.
Теоретическое значение работы состоит в углублении научных знаний о соотношении процессов мышления и усвоения в зависимости от свойств объектов, изучаемых в конкретной учебной дисциплине и специфики их знакового опосредования, в частности, относительно природы и психологических механизмов мышления школьников-подростков в процессе изучения физики Практическая значимость. Определены условия, обеспечивающие полное и глубокое усвоение физического знания; приобретение навыков широкого и осознанного применения полученных знаний для решения различных теоретических и практических задач. Разработаны методические рекомендации для учителей и методистов с целью их применения при обучении школьников.
Апробация работы. Результаты экспериментальных исследований докладывались на 1-ой московской конференции студентов и аспирантов «Психология на пороге XXI века: актуальные проблемы» (1999 г.); 3-ей всероссийской Школе молодых лингвистов «Актуальные проблемы лингвистики в вузе и в школе» (1999 г.); аспирантском объединении кафедры психологии МПГУ; заседании кафедры психологии МПГУ (1999 г. ) .
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. В диссертации содержатся 15 таблиц и 5 рисунков.
Усвоение знаний как психологическая проблема
Основной задачей обучения является создание условий, обеспечивающих эффективное усвоение учащимися системы знаний и овладение соответствующими навыками и умениями. Такой подход к пониманию роли усвоения, основанный на положениях, разработанных в трудах Л.С.Выготского, П. П.Блонского, С.Л.Рубинштейна, А.Н.Леонтьева, Д.Н.Богоявленского, Н.А.Менчинской, Л.В.Занкова, Д.Б.Эльконина, В.В.Давыдова и других, ставит задачу эффективной организации процесса усвоения.
В широком смысле слова усвоение можно определить как присвоение общественно-исторического опыта (А.Н.Леонтьев). Однако задача эффективной организации усвоения требует определенной конкретизации этого термина.
Процесс усвоение является предметом исследования различных наук, в частности, педагогики и психологии. В педагогике общепринятым положением является представление усвоения как процесса и результата превращения содержания образования (учебного материала) в достояние и качество личности обучающегося. Конкретизируя понятие усвоения, В.П.Беспалько описывает его как «сложный познавательный процесс, возникающий в ходе учебной деятельности и представляющий собой сознательное овладение учащимся опытом предшествующих поколений людей» (б, с.11); содержанием усвоения является отражение и моделирование мира человеческим мозгом. При этом усвоение рассматривается как сознательный, управляемый, информационный и результативный процесс. И. Я.Лернер, рассматривая усвоение как процесс - «превращение объективного содержания социального опыта, лежащего вне личности, в достояние личности, ее собственное содержание» (67, с.70), одновременно указывает, что результат этого процесса представляет собой усвоение как продукт.
Такое понимание усвоения ставит задачу выявления влияния на данный процесс определенной группы факторов
- выбора и построения учебного материала, метода его изложения, подбора дидактических задач, организации урока и пр. - т.е. «внешних» факторов. Это же определяет и выбор критерия усвоенности, принятый в педагогике
- наличие или отсутствие у учащихся определенных знаний. Так, В.П.Беспалько выделяет следующие уровни усвоения, соответствующие тем дидактическим задачам, которые учащийся способен решить:
1 уровень - уровень знакомства. Он характеризуется тем, что человек способен опознавать, различать изучаемые объекты в ряду других, подобных. Усвоение на этом уровне ограничено лишь общими представлениями.
2-й уровень - уровень репродукции. В этом случае возможно воспроизведение информации об изучаемом предмете, его свойствах, видах и пр. на уровне памяти. Человек способен описать предмет и действия с ним, проанализировать возможные результаты.
3-й уровень - уровень умений. Человек, усвоивший материал на этом уровне, способен применять усвоенную информацию для решения некоторого класса задач и получения субъективно нового результата. Однако в этом случае деятельность возможна лишь на основе усвоенного образца.
4-й уровень - уровень трансформации. Характерным отличием этого уровня является то, что степень владения материалом позволяет преобразовывать исходные сведения для решения задач различных классов; становится возможным перенос знаний и умений. Только при достижении этого уровня становится возможным принимать решение в творческой ситуации, отойти от сложившихся стереотипов.
Таким образом, можно констатировать, что рассмотрение понятия «усвоение» в педагогике подчинено решению основной задачи этой науки - изучению способов формирования у учащихся знаний, умений и навыков и способов создания условий, приводящих к эффективному усвоению знаний.
При разработке понятия «усвоение» в психологии акцент несколько смещается. Основная проблема заключается в выявлении психологических закономерностей построения, организации деятельности субъекта в процессе усвоения. Анализ психологической литературы показал, что существуют различные подходы к пониманию сущности усвоения.
При этом они определяют не только само понятие, но способы управления этим процессом. Так, усвоение определяется как «познавательная деятельность, включающая целый рад психологических процессов: восприятие, память , мышление» (Д.Н.Богоявленский, Н.А.Менчинская, 1959, с.15); «процесс учения, формирование познавательной деятельности учащихся» (П.Я.Гальперин 1977, с. 26); «процесс активной переработки учащимся общественно-исторического опыта, превращение общественно-исторического опыта в индивидуальное сознание» (И.С-Якиманская, 1985,с. 32) ; «процесс воспроизводства индивидом исторически сформированных способов преобразования предметов окружающей действительности, типов отношения к ним и процесс обобщения этих общественно выработанных эталонов в формы индивидуальной «субъективности» (В.В.Давыдов, 1996,с. 236); «процесс овладения знаковыми средствами и способами деятельности, представленными с их помощью» (Г.П.Щедровицкий, 1966,с. 16) .
Организация исследования
Экспериментальное исследование было направлено на проверку гипотезы о том, что эффективность усвоения физического знания обеспечивается параллельным существованием и взаимодействием двух знаково-символических систем - символьно-вербальной и символьно-формульной; данное взаимодействие и является тем специфическим механизмом мышления, который обеспечивает усвоение и применение физического знания совместно с общими механизмами; выполнение определенных действий с учебным материалом, содержанием которых являются мыслительные операции, приводит к формированию психологических механизмов теоретического мышления.
Сформулированная таким образом гипотеза определила следующие конкретные задачи экспериментального исследования:
1. Выявить психологические закономерности формирования физического знания на основе использования вербальных средств представления информации;
2. Выявить психологические закономерности формирования физического знания на основе использования символьно-формульного описания;
3. Выявить психологические закономерности формирования физического знания на основе комплексного описания реальности. Испытуемыми были учащиеся 7-9 классов УВК №1877 г. Москвы. Всего в исследовании приняло участие 199 человек. Исследования проводились с сентября 1996 по май 1999 год.
Исследование состояло из двух частей.
Первая часть (констатирующая) заключалась в эмпирическом изучении механизмов мышления у учащихся 7-9 классов и включала в себя определение уровня развития механизмов мышления учащихся; изучение особенностей мышления школьников при решении задач; изучение особенностей мышления школьников при восприятии текстов физического содержания.
Вторую часть исследовательской программы представлял формирующий эксперимент, направленный на формирование у учащихся умения использовать символьно-вербальное и символьно-формульное способы представления информации и переходить от одного из данных знаковых средств к другому.
Экспериментальное исследование проводилось в естественных условиях обучения физике по школьной программе . Материал эксперимента входил в учебный план, что позволяло не нарушать логику усвоения знаний по данной дисциплине.
Описание использованных методов и методик представлено в следующем параграфе.
Результаты констатирующего эксперимента
Проведение наблюдений за процессом усвоения физики школьниками 7-9 классов показало, что все учащиеся, независимо от возраста и длительности изучения данного предмета, испытывают схожие трудности.
Так, общим являлось как неумение давать вербальную интерпретацию формул так и составлять математическую модель физического явления. При этом учащиеся старались запомнить предлагаемый ход решения конкретной задачи и при решении следующей пытались воспроизвести известное им решение по памяти, не анализируя правомерность данного шага. Можно также отметить, что в процессе усвоения физического знания большинство учащихся ориентируются преимущественно на наиболее яркие, «очевидные» признаки объектов и явлений, а не на существенные.
Другим аспектом данной проблемы являлось стремление школьников оперировать житейскими понятиями, объяснять физические процессы и явления исходя не из основ теоретического знания, а из житейского опыта, что свидетельствует о неумении разделять эмпирическое и теоретическое знание. Этому способствует и то, что некоторые физические понятия, такие как «вес», «сила», «давление» широко используются в обыденной жизни, но их смысл отличен от строго научного смысла физических понятий.
Данные факты позволяют констатировать, что у большинства школьников-подростков практически не сформированы механизмы анализа, синтеза, обобщения, рефлексии. На это же указывает низкий уровень владения знаково-символическими средствами, используемыми в физике символьно-вербальным и символьно-формульным способами представления информации, поскольку качество владения знаковыми средствами есть один из показателей развития теоретического мышления.
Путям и способам устранения перечисленных трудностей и поиску способов формирования физического мышления был посвящен констатирующий эксперимент.
В ходе проведения констатирующего эксперимента были получены данные, характеризующие уровень развития мышления школьников (результаты теста ШТУР) и данные, характеризующие уровень развития физического мышления (результаты решения задач), между которыми устанавливалась корреляция. Рассмотрим последовательно полученные данные.
По результатам выполнения теста среди испытуемых были выделены группы учащихся с высоким (7 кл.-18 чел/36%, 8 кл.-15чел/30%, 9кл.-15чел/31%), средним (7 кл.-12чел/24%, 8 кл.-15 чел/30%, 9кл.-15 чел/31%) и низким (7 кл.-20 чел/4 0%, 8 кл.-20 чел/4 0%, 9кл.-18 чел/38%) уровнем развития мышления, что дает возможность сравнить особенности мышления в процессе изучения физики у данных групп учащихся.
