Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы формирования исследовательских компетенций студентов педвуза в обучении математике 18
1.1. Психолого-педагогический анализ сущности понятия «исследовательская компетенция» 19
1.2. Сравнительный анализ состава исследовательских компетенций и его интерпретация для математических дисциплин педвуза 37
1.3. Концепции формирования исследовательских компетенций студентов 43
1.4. Информационно-коммуникационная образовательная среда в профессиональной подготовке студентов 49
1.5. Технология образовательного портфолио 55
Выводы первой главы 59
Глава 2. Методика формирования исследовательских компетенций будущих бакалавров педагогического образования в обучении математике с использованием информационно-коммуникационной среды 61
2.1. Возможности современного содержания математики и использования информационно-коммуникационной среды в формировании исследовательских компетенций студентов 62
2.2. Фундирование исследовательских компетенций студентов педвуза 68
2.3. Особенности организации процесса обучения математике и формирование исследовательских компетенций студентов педвуза средствами информационно-коммуникационной среды 78
2.4. Формирование исследовательских компетенций студентов при изучении курса «Обобщение понятия производной» 96
2.5. Методика использования информационно-коммуникационной среды в процессе обучения математике будущих бакалавров педагогического образования 100
Выводы второй главы 124
Глава 3. Опытно-экспериментальное исследование проблемы формирования исследовательских компетенций будущих бакалавров педобразования при обучении математике 125
3.1. Диагностические методики оценки уровня исследовательских компетенций студентов 125
3.2. Методика проведения экспериментальной работы
Выводы третьей главы 171
Заключение 172
Библиографический список
- Концепции формирования исследовательских компетенций студентов
- Технология образовательного портфолио
- Особенности организации процесса обучения математике и формирование исследовательских компетенций студентов педвуза средствами информационно-коммуникационной среды
- Методика проведения экспериментальной работы
Введение к работе
Актуальность исследования. Реализуемый в педагогическом образовании ком- петентностный подход в качестве результата обучения студентов предполагает, с одной стороны, способность действовать в профессиональных ситуациях неопределенности, а с другой - умение использовать современные информационные технологии для реализации образовательных целей. Это, в комплексе с переходом вузов на двухуровневую систему «бакалавриат - магистратура» и внедрением ФГОС ВПО третьего поколения, влечет изменение функций профессионального образования, заключающихся не только в передаче знаний, формировании умений, но и в развитии способностей к самоопределению, подготовке будущих бакалавров к принятию важных решений, эффективной самостоятельной деятельности и ответственности за свои поступки. Способность решать жизненные и профессиональные проблемы во многом зависит от личностных качеств, совокупность которых обеспечивает развитие исследовательских компетенций (ИК) студентов. Кроме этого, требования творческой активности обучающихся и информатизации образования нашли свое отражение в государственной инициативе «Наша новая школа» и в «Концепции федеральной целевой программы развития образования на 2011 - 2015 годы». В то же время полученные в ходе проведенного нами эксперимента результаты анкетирования студентов педвуза, наблюдения за осуществлением ими учебной деятельности в начале первого года обучения выявили низкий уровень сформированности у них учебно- познавательных мотивов и мотивов творческой самореализации. В достижении поставленных задач и устранении отмеченных негативных проявлений может помочь целенаправленное формирование у студентов бакалавриата конкретного профиля ИК, в частности, с использованием возможностей виртуальных образовательных сред. Вместе с этим анализ традиционно выработавшихся форм, методов и средств организации и проведения занятий в вузе констатирует преобладание репродуктивности при освоении учебного материала. Традиционные формы, методы, средства обучения в большинстве своем рассчитаны на преподавателя-транслятора информации, нередко упускается, что успех в учении главным образом зависит от мыследеятельности студента. Все вышесказанное определяет необходимость формирования ИК будущих бакалавров педагогического образования, в частности, средствами информационно- коммуникационной среды (ИКС), тем новым в её структуре, что обусловлено изменением всех сфер жизни нашего общества. Рассматривая возможности применения в обучении ИКС, функционирующей на основе Moodle, можно ожидать, что современное образование откроет перед педагогом широкий выбор решений теоретических и практических задач.
Методические исследования В.В. Афанасьева, С.А. Генкина, В.А. Гусева, Д. Пойа, Г. Фройденталя, А.В. Ястребова и др. свидетельствуют о наличии огромного потенциала в формировании ИК на материале разных областей математики. Одновременно с этим дидактические работы ставят акцент на исследовательской деятельности педагогов (В.И. Загвязинский, Л.В. Занков, В.М. Монахов, М.Н. Скаткин, Е.И. Смирнов и др.).
В нашей стране примерно с 2003 г. появляются диссертационные исследования, в которых анализируется проблема формирования ИК обучающихся. Все эти исследования можно условно разделить на три категории. К первой - относятся работы, связанные с развитием ИК учащихся школы (Е.В. Феськова - 2005 г., С.Н. Скарбич - 2006 г., Т.В. Альникова - 2007 г., А.А. Ушаков - 2008 г., Н.А. Александрова - 2011 г. и др.). Ко второй категории можно отнести работы, ориентированные на профессиональную педагогическую подготовку (Т.М. Талманова - 2003 г., Н.А. Сухина - 2006 г., О.Г. Чугайнова - 2008 г., Л.А. Черняева - 2011 г., Е.Л. Макарова - 2011 г. и др.). К третьей - работы на базе подготовки кадров технических специальностей (П.Э. Шендерей - 2003 г., Г.М. Семенова - 2011 г., О.В. Федина - 2011 г. и др.).
ИК студентов неразрывно связаны с их исследовательской деятельностью, проблемой организации которой интересовались многие психологи и педагоги. В частности, философским аспектам теории деятельности уделяется огромное значение в трудах М.С. Кагана, П.В. Копнина, Э.Г. Юдина и др., психолого-педагогические стороны исследовательской деятельности изучались К.А. Абульхановой-Славской, Б.Г. Ананьевым, А.Г. Асмоловым, Л.И. Божович, Л.С. Выготским, М.В. Клариным, А.Н. Леонтьевым, Б.Ф. Ломовым, А.В. Мудриком, С.Л. Рубенштейном,
-
И. Савенковым, В.Д. Шадриковым и др. Вопросами организации исследовательской деятельности обучающихся занимались В.В. Афанасьев, А. Л. Жохов,
-
И. Загвязинский, И.Я. Лернер, П.И. Пидкасисный, Д. Пойа, Н.Ф. Талызина, Е.И. Смирнов, А.В. Ястребов и др. Кроме того, в последнее время разработке проблем исследовательской деятельности уделяется внимание и в диссертационных работах В.В. Коршуновой, Ю.А. Митенева, М.А. Осинцевой, Р.А. Сельдемировой,
-
С. Чикишевой и др.
По нашему мнению, эффективным может стать обучение на основе конструирования ИКС, в частности, с использованием возможностей виртуальной среды Moodle и ведения электронного образовательного портфолио студента, а также применения технологии фундирования ИК. Под информационно-коммуникационной образовательной средой И.В. Роберт понимает набор условий, «способствующих возникновению и развитию процессов учебного информационного взаимодействия между обу- чаемым(и), преподавателем и средствами информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) при определенных условиях». При этом в качестве определения ИКТ мы используем формулировку, представленную в Государственном стандарте «Информационно-коммуникационные технологии в образовании»: ИКТ - информационные процессы и методы работы с информацией, осуществляемые с применением средств вычислительной техники и телекоммуникации. Основной особенностью ИКС является введение в её структурные компоненты учебного материала, а также методики его изучения посредством системы локальных дидактических технологий и разнообразных возможностей информационных ресурсов. Технологические, психологические аспекты, методики внедрения ИКТ в учебный процесс, а также проблемы интеграции информационных и других наук исследуются С.И. Архангельским, В.П. Беспалько, П.Я. Гальпериным, А.А. Кузнецовым, Н.Д. Кучугуровой, М.В. Моисеевой,
-
-
М. Монаховым, Е.С. Полат, И.В. Роберт, В.С. Сековановым, Н.Ф. Талызиной,
-
А. Тестовым, Е.К. Хеннером и др. Вопросы организации дистанционного взаимодействия участников образовательного процесса, в частности, с использованием среды Moodle, обсуждаются в работах А.М. Анисимова, Т.В. Громовой, Н.В. Михайловой и др. Применению ИКТ в обучении математике посвящены диссертационные исследования В.В. Богуна, С.Ф. Катержиной, Ю.А. Митенева, М.А. Осинцевой,
-
А. Ярдухиной и др.
Отмеченные особенности теории и практики, а также проведенные констатирующий и поисковый эксперименты позволили выявить противоречия между:
-
явлениями в сфере образования, объективно вовлекающими учеников в исследовательскую деятельность, и недостаточностью, разрозненностью методико- содержательных подходов к формированию исследовательских компетенций будущих бакалавров в обучении математике в условиях многоуровневой профессиональной подготовки в педагогическом вузе;
-
потребностью современного общества в учителях, активно внедряющих ИКС в профессиональную деятельность на основе развитых исследовательских умений, и традиционной практикой их математической подготовки без ИКТ;
-
требованиями государственных образовательных инициатив по подготовке профессионально компетентных, творчески мыслящих педагогов и низким уровнем мотивации студентов к учебно-исследовательской деятельности.
В связи с указанными противоречиями, возникла проблема исследования: какова методика формирования ИК в обучении математике будущих бакалавров педагогического образования с использованием возможностей виртуальной среды Moodle и технологии образовательного портфолио, способствующая эффективному включению студентов в исследовательский процесс?
Цель исследования: выявить теоретические и методические основы формирования исследовательских компетенций в обучении математике будущих бакалавров педагогического образования с использованием среды Moodle и технологии образовательного портфолио студента.
Объект исследования - процесс обучения математике в педагогическом вузе будущих бакалавров педагогического образования с использованием ИКТ.
Предмет исследования - формирование исследовательских компетенций в обучении математике будущих бакалавров педагогического образования с использованием информационно-коммуникационной среды.
Гипотеза исследования - формирование исследовательских компетенций в обучении математике будущих бакалавров педагогического образования с использованием ИКС будет успешным и приведет к повышению качества их профессионально-математической подготовки, если:
-
в конструировании характеристик ИК у студентов будут выделены базовые компоненты, определяющие развитие ИК в целом;
-
интеграция математической и информационной деятельности студентов будет реализована в специально организованной компьютерной среде, функционирующей на базе разработанных интерфейсов курсов среды Moodle с использованием технологии портфолио;
-
с позиций современных подходов к организации обучения в вузе будут выявлены и реализованы принципы, условия и механизмы формирования исследовательских компетенций студентов, учитывающие специфику математики как учебного предмета и особенности педагогической профессии.
Для достижения цели и проверки выдвинутой гипотезы поставлены следующие задачи исследования.
1. Выявить на основе анализа психолого-педагогической и методической литературы современное состояние проблемы формирования ИК обучающихся; уточнить понятия «исследовательская компетенция», «исследовательские компетенции» и «исследовательская компетентность», определить состав исследовательских компетенций будущего бакалавра педагогического образования и их характеристики в рамках профессионально-математической подготовки в педвузе.
-
-
Разработать и обосновать модель и методику процесса формирования ИК студентов при обучении математике с использованием технологий портфолио, фундирования и возможностей виртуальной образовательной среды дистанционной поддержки очно преподаваемыгх математических дисциплин.
-
Определить структуру и функции студенческого образовательного портфолио с точки зрения эффективности развития ИК студентов педвуза.
-
Провести опытно-экспериментальную работу по проверке эффективности разработанной методики формирования исследовательских компетенций студентов при обучении математике в педвузе с использованием среды Moodle и технологии образовательного студенческого портфолио.
Теоретико-методологические основы исследования:
-
компетентностный подход в образовании (В. А. Болотов, И. А. Зимняя, О.Е. Лебедев, Дж. Равен, В.В. Сериков, А.В. Хуторской и др.), в частности, теория формирования исследовательской компетентности (Н.А. Александрова, С.Н. Скарбич, А.А. Ушаков, О.В. Федина, Л.А. Черняева, О.Г. Чугайнова и др.);
-
психолого-педагогическая теория деятельности и деятельностный подход к обучению (К.А. Абульханова-Славская, Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина и др.), в частности, методология исследовательской деятельности (В.В. Афанасьев, В.И. Загвязинский, М.В. Кларин, А.С. Обухов, А.И. Савенков, Е.А. Шашенкова и др.) и концепция моделирования исследовательской деятельности в учебном процессе А.В. Ястребова;
-
личностно-ориентированный подход в образовании (Е.В. Бондаревская, М.С. Каган, В.В. Краевский, И.Я. Лернер, В.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.);
-
системный подход и принципы изучения педагогических систем (В.П. Беспалько, Э.Г. Юдин, В.И. Загвязинский, Н.В. Кузьмина и др.);
-
теория, методика обучения математике и организации факультативных занятий по математике (С.А. Генкин, В.А. Гусев, Ю.М. Колягин, Д. Пойа, Н.Х. Розов, А.А. Столяр, И.Д. Пехлецкий, Л.М. Фридман, А.Я. Хинчин, П.М. Эрдниев и др.), в том числе концепция и технология наглядно-модельного обучения математике (Р.М. Асланов, Е.И. Смирнов, В.Н. Осташков и др.);
-
теория и методика математической подготовки в вузе, в том числе в педагогическом (В.В. Афанасьев, Л. Д. Кудрявцев, Н.Д. Кучугурова, В.М. Монахов,
-
Г. Мордкович, Г.И. Саранцев, Е.И. Смирнов, Н.Л. Стефанова, В.А. Тестов, Г. Фройденталь, Г.Г. Хамов, А.В. Ястребов и др.); психолого-дидактические особенности становления личности в процессе обучения математике (А.Д. Александров, Н.Я. Виленкин, А.Н. Колмогоров, Ю.П. Поваренков, А.Я. Хинчин, М.А. Холодная,
-
Д. Шадриков и др.);
-
теория фундирования опыта личности (В.В. Афанасьев, С.Н. Дворяткина, Ю.П. Поваренков, Е.И. Смирнов, В.Д. Шадриков и др.);
-
теория программированного обучения и концепция информатизации образования (С.И. Архангельский, В.П. Беспалько, П.Я. Гальперин, Т.В. Капустина, А.А. Кузнецов, Н.Д. Кучугурова, В.М. Монахов, Н.И. Пак, И.В. Роберт, Е.К. Хеннер и др.), в том числе теория и методика дистанционного обучения (A.M. Анисимов, Т.В. Громова, M.B. Моисеева, Е.С. Полат и др.);
-
теория образовательного портфолио (Е.В. Григоренко, С.И. Никитина, Т.Г. Новикова, М.А. Пинская, Е.С Полат, А.С. Прутченков и др.);
-
теория педагогического эксперимента и статистической обработки результатов (В.В. Афанасьев, Дж. Глас, В.И. Загвязинский, Д.А. Новиков и др.).
Методы исследования: теоретические (изучение и анализ философской, психологической, педагогической и учебно-методической литературы; анализ продуктов исследовательской деятельности студентов; моделирование; проектирование; логическое обоснование); эмпирические (социологические методы - опрос, анкетирование, педагогическое наблюдение за работой студентов и преподавателей в учебном процессе; педагогический эксперимент); применение специальных методик для изучения характеристик личности; статистические (обработка результатов педагогического эксперимента, их количественный и качественный анализ).
База исследования. Исследование проводилось в Пермском государственном гуманитарно-педагогическом университете (ПГГПУ) поэтапно с 2006 г. по 2013 г.
На подготовительном этапе (2006 - 2008 гг.) осуществлялся анализ психолого- педагогической, научно-методической литературы и практики обучения в связи с указанной выше проблематикой; выполнялись констатирующий и поисковый эксперименты; определялись объект, предмет; формулировались цель, гипотеза и задачи исследования; проводилось теоретическое исследование сущности ИК студентов в связи с использованием ИКС (в частности, среды Moodle).
В рамках основного этапа исследования (2008 - 2012 гг.) выявлялись и обосновывались принципы, педагогические условия и механизмы, разрабатывались модель и методика формирования ИК в обучении математике студентов педвуза на основе анализа различных теоретических и практических подходов к использованию ИКС, разрабатывались следующие учебные курсы с организацией онлайнового обучения: семестровый курс «Введение в курс математики (математический анализ)» для студентов первого курса математического факультета; двухгодичный курс «Математический анализ», изучение которого начинается со второго семестра, а также курсы по выбору «Обобщение понятия производной» и «Электронный образовательный портфолио» для старших курсов. Проводился формирующий эксперимент, разрабатывались варианты практического применения полученных теоретических и экспериментально подтвержденных положений. Проводился контрольный эксперимент, обобщенный анализ итогов экспериментальной работы, внедрение результатов исследования в практику.
На заключительном этапе (2012 - 2013 гг.) производилась систематизация и обобщение результатов, оформлялась диссертационная работа.
Достоверность и обоснованность результатов исследования достигается благодаря опоре на фундаментальные педагогические и психологические исследования, а также на работы в области методики обучения математике и информатике; непротиворечивостью использованных положений в области теории и методики; согласованностью теоретических и эмпирических методов, адекватных целям и задачам исследования; экспериментальной проверкой полученных результатов исследования на практике и использованием для их обработки стандартизованных математико- статистических методов.
Личный вклад автора заключается в разработке и обосновании методики использования ИКС на основе среды Moodle для формирования ИК при обучении математическим дисциплинам; выявлении дидактических условий и разработке методических средств формирования исследовательских компетенций будущих бакалавров пе- добразования с использованием Moodle; проведении экспериментальной проверки эффективности использования в обучении математике студентов педвуза разработанного механизма формирования ИК на основе Moodle.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись путем проведения лекционных, практических, индивидуальных занятий по дисциплинам «Введение в курс математики (математический анализ)», «Математический анализ», курсам по выбору «Обобщение понятия производной», «Электронный образовательный портфолио» и в ходе организации самостоятельной работы студентов ПГГПУ в период с 2006 по 2012 гг. Основные теоретические положения и результаты диссертационного исследования отражены в работах автора (статьи в научно-методических журналах), докладывались автором и обсуждались на заседаниях кафедры математического анализа (с 2011 г. высшей математики) ПГГПУ, научно-методических семинарах и конференциях: международных Колмогоровских чтениях - VI, VII (2008, 2009 гг., г. Ярославль), международной научно-практической конференции «Информационные системы и коммуникационные технологии в современном образовательном процессе» (2012 г., г. Пермь), международной научной конференции «Чтения Ушинского» (2013 г., г. Ярославль); Всероссийском семинаре преподавателей математики университетов и педагогических вузов (2008 г., г. Пермь), трижды на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы механики, математики, информатики» (2010, 2011, 2012 гг., г. Пермь), причем в 2012 г. по результатам доклада автор награжден дипломом за лучшую молодежную научную работу; трижды на региональных научно-практических конференциях - «Актуальные проблемы преподавания геометрии» (2009 г., г. Пермь), «Школьная информатика - 2011» (2011 г., г. Пермь) и конференции преподавателей и учителей математики, посвященной 90-летию математического факультета ПГГПУ (2011 г., г. Пермь); факультетском семинаре «Организация самостоятельной работы студентов» (2010 г., ПГГПУ), на итоговых научных конференциях преподавателей ПГГПУ (2006 - 2012 гг.).
Разработанные в рамках проведенного исследования материалы по организации проектной деятельности студентов с использованием ИКС были представлены на конкурс научно-практических работ ИНФ0-2012 (организован издательством «Образование и Информатика» совместно со Всероссийским научно-методическим обществом педагогов) и отмечены званием лауреата конкурса.
Научная новизна исследования:
Выделено инвариантное ядро понятия «исследовательская компетенция», сформулированы определения «исследовательской компетенции», «исследовательских компетенций» и «исследовательской компетентности», выделен состав исследовательских компетенций применительно к процессу обучения математике будущего бакалавра педагогического образования.
Предложена структурно-содержательная модель состава исследовательских компетенций бакалавров педагогического образования.
Разработаны интерфейсы курсов в виртуальной образовательной среде Moodle и структура индивидуальных портфолио студентов как средства формирования их исследовательских компетенций в процессе обучения математике.
На основе концепции фундирования, технологии образовательного портфолио и использования возможностей среды Moodle разработаны дидактическая модель и методика формирования исследовательских компетенций студентов, отражающая особенности математического образования в педвузе.
Теоретическая значимость исследования:
Обоснована методика формирования ИК будущих бакалавров педагогического образования при обучении математике с использованием возможностей виртуальной среды Moodle и технологии образовательного портфолио студента.
Выявлены возможности и показана эффективность использования разработанной ИКС на основе Moodle в формировании исследовательских компетенций студентов педагогического вуза при обучении математике.
Выявлены уровни, критерии, принципы и педагогические условия сформиро- ванности исследовательских компетенций будущих бакалавров педагогического образования при обучении математике.
Практическая значимость исследования:
Разработаны и апробированы курсы по выбору «Обобщение понятия производной» и «Электронный образовательный портфолио» для студентов математического факультета педвуза.
Созданы и реализованы учебные материалы (программы курсов, тематика проектов, банки заданий и др.), в частности, в электронном виде для формирования исследовательских компетенций студентов в процессе изучения математического анализа и указанных выше курсов по выбору.
Разработана и апробирована методика использования виртуальной среды Moodle для организации самостоятельной работы студентов при обучении математике в педагогическом вузе.
Содержание, структура и принципы проектирования ИКС могут быть использованы в качестве ориентира для внедрения виртуальных образовательных сред при организации самостоятельной работы студентов других специальностей.
Основные положения, выносимые на защиту:
Разработанная методика обучения математике с использованием возможностей виртуальной образовательной среды Moodle (цель, содержание предмета, принципы, педагогические условия, организация процесса обучения, информационно- образовательный ресурс студентов, образовательные и личностно значимые результаты) является эффективным средством и механизмом формирования исследовательских компетенций будущих бакалавров педагогического образования.
Организационно-методической основой формирования ИК является разработанный и обоснованный интерфейс математических курсов в среде Moodle в комплексе с блоком интегративных занятий при обучении математике.
Дидактические принципы (системной реализации исследовательской составляющей; поэтапности; субъектности деятельности; функциональной значимости и полноты формируемых характеристик ИК; профессиональной направленности, наглядного моделирования; открытости приемов осуществления исследовательской деятельности преподавателя; самостоятельности и рефлексии) и педагогические условия (интеграция деятельности преподавателей; информационная насыщенность интерфейсов курсов Moodle; целостность проектирования процедур разрешения учеб- ныгх ситуаций; организация творческого сотрудничества преподавателя и студента путем использования технологии портфолио, осуществление педагогической диагностики и коррекции уровня сформированности ИК) способствуют реализации процесса формирования ИК при обучении математике с использованием ИКС.
4. Дидактическая модель (принципы, педагогические условия, этапы) формирования ИК студентов педагогического вуза при обучении математике с использованием ИКС на основе системы Moodle создает целостность механизма развития личности будущего бакалавра в направлении исследовательской деятельности. В дидактической модели формирования ИК ведущая роль принадлежит фундированию исследовательского опыта обучающихся посредством включения их в рефлексию как вид учебно-познавательной деятельности. Базовыми элементами разворачиваемых спиралей фундирования выступают исследовательские компоненты содержания школьного математического образования.
Структура диссертации: работа включает введение, три главы, заключение, библиографический список из 262 наименований и 5 приложений. Общий объем диссертации 229 страниц, из них 174 страницы основного текста.
Концепции формирования исследовательских компетенций студентов
Проблема развития исследовательских компетенций обучаемых имеет глубокие истоки, связанные, прежде всего, с организацией исследовательской деятельности. Первым проведение экспериментальных исследований педагогических проблем предложил в 1803 г. И.Г. Песталоцци [153, с. 384]. Позднее зарубежные и отечественные педагоги (В.В.Афанасьев [21; 22], В.А. Далигнгер [54], Ф.А. Дистервег [260], Дж. Дьюи [61], Г. Кершенштейнер [261], И.Я.Лернер [107], Д.Пойа [144], А.И.Савенков [159; 160], И.И. Холодцова [234], А.В. Ястребов [259] и др.) неоднократно акцентировали внимание на идее организации познавательной деятельности обучаемого через исследования и открытия.
Несмотря на обилие существующих исследований педагогов и психологов, посвященных вопросам формирования ИК обучающихся (Л.Ш.Абдулова [3], А.А.Ушаков [223], О.В. Федина [226], Е.В. Феськова [227; 228], Л.А.Черняева [238; 239], О.Г. Чугайнова [242; 243], П.Э. Шендерей [248] и др.), в частности, ориентированных на математическое содержание (С.И.Абакумова [1], Е.Л.Макарова [113], Г.М.Семенова [166], С.Н. Скарбич [168] и др.), в настоящее время отсутствует единое мнение относительно сущности толкования исследовательской компетенции. В связи с этим имеет смысл провести психолого-педагогический анализ понятия «исследовательская- компетенция» путем рассмотрения его составных частей. Первая — «исследование» трактуется в словарях следующим образом: научный труд, в котором исследуется какой-либо вопрос, проблема и т.п.; действие по внимательному, тщательному осмотру кого-либо, чего-либо, знакомству с чем-либо для выяснения, установления чего-либо [35, с. 439; 109, с. 188; 219, с. 309]; научное изучение; научное сочинение, в котором исследуется какой-нибудь вопрос; подвержение научному изучению; внимательный, с тщательностью осмотр для выяснения, изучения чего-нибудь; ощупывание, выслушивание и т.п. [205, с. 515; 218]; процесс действия в области научного исследования чего-либо [131, с. 614]; процесс выработки новых знаний, один из видов познавательной деятельности, характеризующейся объективностью, воспроизводимостью, доказательностью, точностью [34, с. 542; 127, с. 168]; тщательное ознакомление с кем-либо, чем-либо для выяснения, установления чего-либо [221, с. 702];
Указанные формулировки свидетельствуют о том, что чаще понятие «исследование» связывают с научным познанием, которое, по мнению Е.А. Шашенковой, характеризуется объективностью, воспроизводимостью, доказательностью и точностью [246]. Она отдельно выделяет научное (процесс выработки новых научных знаний, один из видов познавательной деятельности), прикладное (решает обычно практические задачи или творческие вопросы практической направленности) и фундаментальное (направлено на разработку и развитие теоретических концепций науки, её научного статуса, истории и методологии) исследование [246]. Кроме указанных видов, для нас особое значение имеет педагогическое исследование, под которым понимается «процесс формирования новых педагогических знаний, вид познавательной деятельности, направленной на открытие объективных закономерностей обучения, воспитания и развития» [136, с. 54], и «результат научной деятельности, нацеленной на получение общественно значимых новых знаний о закономерностях, структуре, механизме обучения и воспитания, теории и истории педагогики, методике организации учебно-воспитательной работы, её содержании, принципах, методах и организационных формах» [153, с. 384].
По мнению В.И. Загвязинского, практически все прикладные исследования, связанные с функционированием и развитием образовательного про цесса и образовательных учреждений, носят комплексный психолого-педагогический характер. Даже когда речь идет о знаниевой концепции обучения [59], невозможно изучать образовательный процесс, не исследуя и не развивая внимания, памяти, мышления, эмоций, способностей к различным видам деятельности учащихся и воспитанников [64, с. 14]. При этом в психологических исследованиях ведется поиск наиболее эффективных для конкретной ситуации механизмов психического развития, психологической реабилитации воспитанников, умножения их творческого потенциала, создания условий самореализации; определяются исходные позиции для индивидуального и личностно-ориентированного подходов, для отслеживания результатов обучения и воспитания. Отмечается, что педагогическое исследование имеет неизменную специфику: в нем идет речь о педагогическом процессе, об обучении и воспитании, об организации и управлении процессом, в котором обязательно участвуют педагог и воспитанник, функционируют и развиваются педагогические отношения, решаются педагогические задачи [64, с. 14].
Второй составной частью рассматриваемой категории является «компетенция». Несмотря на то, что компетентностный подход укоренился в российской образовательной системе на законодательном уровне и уже сущест- „ вует целый ряд крупных научно-теоретических исследований по проблеме компетентностного подхода, понятийный аппарат, характеризующий смысл его ключевых компонентов, окончательно ещё не устоялся. При этом во многих педагогических статьях содержание словосочетания «компетентностный подход» раскрывается через противопоставление современным педагогическим сущностям [33, с. 8 - 14]. Лишь некоторые исследователи дают краткое определение подхода. Многообразие определений понятия «компетентность» представлено в диссертационном исследовании М.Л. Зуевой [73].
Технология образовательного портфолио
Возможности современного содержания математики в формировании всех четырех выделенных нами в предыдущей главе исследовательских компетенций достаточно четко описаны в работах Ж. Адамара [7], Л.Д.Кудрявцева [95], Д. Пойа [144], Е.И.Смирнова [207], А.Я. Хинчина [233]. Так, Л.Д. Кудрявцев в книге [95, с. 25] отводит центральное место математике не только в развитии интеллекта, но и в формировании характера, что свидетельствует о её важной роли в формировании мотивационно-целевой исследовательской компетенции студентов. В подтверждение сказанному можно указать и другие аргументы. Во-первых, математика способствует развитию умения целеполагания за счет наличия у каждого математического задания четкой определенности поставленной цели, желаемого и требуемого его результата [233]. В подтверждение этому Д. Пойа писал, что процесс решения задачи, в частности, математической, способствует развитию способности «поставить цель в центр ... внимания» [144, с. 262], а значит концентрировать его на существенных деталях. Эту же особенность отмечал Л.Д. Кудрявцев, говоря, что изучение математики требует настойчивости, «постоянного напряжения, внимания, способности сосредоточиться...» [95, с. 25]. Во-вторых, по мнению А.Я. Хинчина, процесс решения любой математической задачи становится творческим актом, а изведавший «благородную радость творческого достижения, никогда уже не пожалеет усилий, чтобы вновь ее испытать...» [233]; усидчивость и выдержка его в преодолении препятствий, сила порыва и устремления его будут крепнуть с каждым новым достижением, а временные поражения и ошибки обучающийся научится встречать, «не опуская перед ними руки, а черпая в них источник и стимул» к новым напряжениям «мысли и воли» [233].
Именно творческий, исследовательский характер математических заданий в совокупности с возможностями информационно-обогащенной ИКС более чего-либо другого «влечет к себе молодые силы растущего и крепнущего интеллекта» [233] обучающегося, развивая тем самым его потребность в формировании когнитивной исследовательской компетенции.
Математика играет важную роль в формировании деятельностно-оценочной исследовательской компетенции студентов, поскольку, во-первых, она, с одной стороны, использует общенаучные методы познания окружающей действительности, а с другой - сама является методом познания мира, и это обуславливает особенность процесса обучения математике, заключающуюся в овладении студентом методами познания в той или иной степени. По утверждению М.Л. Зуевой [73, с. 46], подобным методом, в частности, является математическое моделирование. Во-вторых, решение теоретических и практических математических задач учит студентов формулировать проблему, находить и реализовывать её решение и производить его оценку. Математика, как никакой другой предмет, позволяет не просто решать сформулированную задачу, а делать это различными способами. Д. Пойа акцентировал внимание на том, что в процессе решения математической задачи «приходится строить догадки или выдвигать предположения...» [144, с. 247], он подчеркивал важность планирования своей учебной деятельности, сравнивая процесс решения математической задачи со строительством дома, в ходе которого для получения желанного результата необходимо сложить воедино все части и организовать их в целое, пройдя последовательно ряд этапов [144, с. 250]. В-третьих, студент в процессе решения задачи, производя выбор среди большого объема нужной информации, в частности, необходимой теоремы, зачастую получает субъективно новый факт. Кроме этого, «в математике информация систематизирована, сгруппирована, что позволяет формировать соответствующие умения, а также умение эффективно сохранять полученную информацию» (цит. по [73, с. 50]).
В-четвертых, по мнению А.Я. Хинчина, «для стиля математического мышления характерна четкая расчлененность хода рассуждения, ... лаконизм, сознательное стремление всегда находить кратчайший, ведущий к данной цели логический путь, беспощадное отбрасывание всего, в чем нет абсолютной необходимости для безупречной полноценности аргументации [233]. В этом контексте Л.Д. Кудрявцев писал: «Изучение математики совершенствует общую культуру мышления, дисциплинирует её, приучает человека логически рассуждать, воспитывает у него точность и обстоятельность аргументации. Математика учит не загромождать исследование ненужными подробностями, не влияющими на сущность дела, и, наоборот, не пренебрегать тем, что имеет принципиальное значение для существа изучаемого вопроса. Все это дает возможность исследовать и осмысливать новые задачи, возникающие в различных областях человеческой деятельности» [95, с. 25].
В формировании коммуникативной исследовательской компетенции математика играет специфическую роль. Не возникает сомнений в том, что «математика обладает своим особым языком» (цит. по [73, с. 50]), которому свойственны, прежде всего, точность, конкретность, аргументированность, а это способствует воспитанию культуры общения, формированию умения логично и последовательно отстаивать истину. А.Я. Хинчин утверждал, что аргументация возможна лишь грамотная, полноценная; логическая полноценность аргументации является для человека мощным оружием в споре. «А раз почувствовав это, он неизбежно научится уважать это оружие, постарается, чтобы оно всегда было при нем» [233].
В заключение приведем мысль Л.Д. Кудрявцева о том, что «упражнение в математике», с одной стороны, способствует развитию воображения и таких рациональных качеств мысли, как ясности, порядка, сжатости и точности, с другой - привносит «чутье объективности, интеллектуальную честность, вкус к исследованию» и этим способствует «образованию научного ума» [95, с. 25]. Таким образом, математика, выполняя «важную роль, как в развитии интеллекта, так и в формировании характера» [92, с. 25], обладает потенциалом в отношении формирования всех выделенных нами исследовательских компетенций.
Особенности организации процесса обучения математике и формирование исследовательских компетенций студентов педвуза средствами информационно-коммуникационной среды
Из рисунка видно, что знакомство студентов со средой Moodle происходит на первом курсе в рамках освоения материалов дисциплины «Введение в курс математики (математический анализ)» при взаимодействии с «традиционным» интерфейсом (п. 2.5.1, рис. 7). Начиная со второго семестра, предусматривается проведение интегративных занятий с обучающимися. Рассмотрим в качестве примера фрагмент подобного занятия, проводимого в аудитории, оснащенной компьютерами с доступом к Internet.
Укажем этапы исследовательской деятельности студентов на инте-гративном занятии: на первом этапе происходит защита студентами заранее подготовленных исследовательских минипроектов, в которых детально освещаются образцы исследовательского поведения ученых; на втором этапе идет изучение предварительно размещенного преподавателем в Moodle блока теории в соответствии со списком вопросов, дается задание на актуализацию знаний; третий этап связан с процессом решения задач, предполагающим построение плана решения, вычленение данных и того, что требуется найти; выстраивание последовательности действий, при этом особое внимание уделяется способам проверки результата; на четвертом этапе студентам предлагается самостоятельно сформулировать аналогичные задачи, обменяться ими с сокурсниками, оценить их и в случае их корректности попытаться решить; последний этап связан с заполнением студентами электронной рабочей тетради материалами самоанализа своей деятельности.
Рассмотрим фрагмент интегративного занятия на тему «Некоторые прикладные аспекты производной и дифференциала» в рамках курса «Обобщение понятия производной».
Накануне проведения занятия в общий доступ в среде Moodle размещаются презентации студентов, подготовленные ими к защите проектов, тематику которых (Приложение 3.) они выбрали ещё на первом занятии курса. Предварительно преподавателем дается задание просмотреть работы сокурсников, сформулировать по вопросу относительно каждого выполненного проекта и задать их автору презентации путем отправления адресного сообщения в Moodle.
Этап 1. Интегративное занятие открывает речь студента в рамках защиты исследовательского проекта на тему «Задача о брахистохроне» (см. Приложение 3.). Обучающийся рассказывает о том, что понимается под брахистохроной, кто из ученых ввел данный термин; формулирует соответствующую задачу и приводит идею её решения. Далее происходит дискуссия участников образовательного процесса по теме проекта, включающая ответы на заранее заданные через Moodle и вновь возникшие вопросы.
В ходе обсуждения выясняется, что для решения поставленной доклад 117
чиком задачи необходимо отыскать соответствующее семейство интегралов. Преподавателем задается вопрос, с тематикой чьего проекта это связано?
Занятие продолжается выступлением следующего студента на тему «Нахождение экстремумов функционалов». На примерах демонстрируется, что нахождение экстремумов функционалов с помощью непосредственной проверки необходимого и достаточного условия оказывается не очень удобным. Делается вывод, что лучше, по возможности, использовать другой метод - находить экстремум функционала через решение уравнения Эйлера. Далее докладчик приводит его общий вид.
Этап 2. После дискуссии по вопросам, зафиксированным к данной тематике в среде Moodle, преподаватель просит студентов обратиться к электронной папке «Теория курса», найти в ней подробную информацию по интересующей проблеме.
Далее с целью актуализации математических знаний, необходимых для решения последующих задач, преподаватель дает студентам задание записать уравнение Эйлера F у F у = 0 в трех частных случаях: Этап 3. Преподаватель предлагает решить задачу. Студенты дискутируют о путях её решения, строят соответствующую математическую модель, намечают этапы решения задачи и др. Задача. Материальная точка перемещается из А(1,0) в В(2,Т) со скоростью V = х. Найти кривую, по которой время движения будет минимальным.
В процессе решения происходит построение математической модели (Время, затраченное на прохождение дуги кривой у = у(х), определяется ин 2Jl + y 2 тегралом t(y)= I- dx. Рассматриваемые кривые у(х) удовлетворяют
Откуда находим, что с = 75 и Cj = 2. Подставив полученные результаты, получим, что уравнением искомой экстремали является окружность {у - 2)2 + х2 = 5 с центром в точке (0,2) и радиусом V5 . Из физических соображений ясно, что максимума для времени движения по различным кривым не существует, функция _у = 2 - V5 - х2 дает минимум функционалу.
Этапы 4,5. Студенты составляют по одной подобной задаче на нахождение экстремалей, обмениваются ими друг с другом, анализируют условие задачи и в случае их корректности - пытаются найти решение. После чего открывают в интерфейсе курса среды Moodle свою рабочую тетрадь и заносят в неё свои записи.
Для организации взаимодействия всех участников образовательного процесса между собой и с интерфейсами среды Moodle составляется граф согласования учебной деятельности студента и работы преподавателя с использованием ИКС, фрагмент которого для использования в рамках курса по выбору «Обобщение понятия производной» представлен в табл. 18.
Заметим, что, кроме прочей информации, граф включает сведения о соответствующем содержимом студенческого портфолио. Важно понимать, что, наряду с указанной в таблице, её неотъемлемой частью деятельности преподавателя является конструирование учебного комплекса и разработка соответствующих заданий.
Подробнее о практической реализации подхода к управлению самостоятельной работой студентов педвуза с использованием информационно-коммуникационной среды описано в публикации автора [198].
Методика проведения экспериментальной работы
Это свидетельствует о наличии положительной динамики в уровнях сформированности ИК по когнитивному критерию у студентов экспериментальной группы по сравнению с контрольной. В то же время у студентов первого курса экспериментальной группы 111 отсутствуют существенные изменения в степени сформированности рассматриваемого параметра на начальном и завершающем этапах эксперимента. Это объясняется тем, что на первом курсе экспериментальная методика не предусматривает целенаправленное воздействие на формирование у обучающихся рассматриваемого параметра компетенции, а происходит осознание и правка целей реализации ИК, интуитивное накопление опыта (см. табл. 12, п. 2.3).
Статистический анализ результатов тестирования студентов в соответствии с методикой, описанной в п. 3.1.2, привел к следующим выводам (табл. 44). Из-за большого объема полученных данных в приложении приводим лишь информацию по «объединенным» группам (Приложении 2, табл. 9, 10). В третьем столбце указанной ниже табл. 44 приведены показатели эффективности методики по критерию Крамера-Уэлча (а=0,05) в сравнении с параметрами для экспериментальной группы на соответствующем курсе. Например, в строке «112» указаны данные для соответствующей экспериментальной группы 111; в строке «131» - для 132; в строке «ПМк» - для ПМэ. Как ранее, будем придерживаться описанной выше схемы A-B-C-D. В табл. 44. представлены результаты расчетов для пунктов А и С описанной выше схемы A-B-C-D. Из таблицы следует отсутствие статистически значимого различия между экспериментальными и контрольными группами по степени сформированности ИК по когнитивному критерию на начальном этапе эксперимента. Для завершающего этапа, напротив, установлено значимое различие в степени сформированности рассматриваемого параметра у студентов контрольных и экспериментальных групп, исключая первый курс (поскольку там, как отмечалось ранее, экспериментальная методика не была напрямую направлена на формирование данной характеристики у студентов). Укажем аналогичные данные для пункта В (табл. 45) и пункта D (табл. 46).
Результаты обследования студентов по когнитивному критерию для объединенной экспериментальной (гр. 111, 132, ПМэ) и контрольной (гр. 112, 131, 11Мк) групп наглядно представлены на диаграмме (рис. 26).
Динамика сформированности когнитивной исследовательской компетенции студентов групп 132, 11Мэ и 131, 11Мк
Описанный выше статистический анализ результатов эксперимента подтвердил эффективность разработанной методики применительно к формированию ИК по когнитивному критерию.
Сформированность умений для осуществления поисковой и творческой активности 3.1. Диагностика степени сформированности исследовательских умений
Средние показатели данных обследования студентов по методике «Владение исследовательскими умениями», описанной в Приложении 1, приведены в табл. 47 (используются следующие обозначения: Н - пониженный уровень, С - пороговый уровень, В - повышенный уровень).
Подробные статистические расчеты по методике «Владение исследовательскими умениями» приведены в приложении; причем из-за большого объема полученных данных в приложении приводим лишь информацию по «объединенным» группам (Приложении 2, табл. 11, 12). Укажем ниже (табл. 48, 49, 50) основные выводы по форме, аналогичной для случая когнитивного критерия.
Анализ степени сформированности исследовательских умений обучаемых позволил усмотреть четкую положительную динамику в их развитии у студентов объединенной (гр. 111, 132, ПМэ) экспериментальной группы (рис. 28). инамика уровней сформированности исследовательских умений студентов
Результаты академической успеваемости студентов анализировались до и после внедрения экспериментальной методики. В качестве базовых выбраны оценки в первую сессию студентов экспериментальной и контрольной групп по математическому анализу. Данные оценки сравнивались с оценками по соответствующим курсам, в рамках которых апробировалась методика.
Анализ результатов академической успеваемости (рис. 31) показал, что на начальном этапе эксперимента студенты «объединенной» экспериментальной и «объединенной» контрольной групп имели несущественные различия в академической успеваемости, а на звавершающем этапе эксперимента студенты экспериментальной группы имеют достоверно более высокий уровень математических знаний по сравнению со студентами контрольной группы (Приложение 2, табл. 18.).
Интегративная оценка уровней сформироеанности исследовательской компетентности будущих бакалавров педагогического образования Интегративная оценка уровней сформированности ИК основана на подходе А.В. Хуторского к оценке учебных результатов обучающихся, в ос нове которого лежит степень «личного образовательного приращения учени ка» [236, с. 291]. Автор приводит список критериев оценки учебных резуль татов обучающихся по исследованию фундаментальных образовательных объектов [236, с. 299]. С учетом данных критериев и их интерпретации А.А. Ушаковым [233, с. 186] нами была разработана методика интегративной оценки уровней сформированности исследовательской компетентности бу дущих бакалавров педагогического образования (Приложение 1).
Похожие диссертации на Формирование исследовательских компетенций в обучении математике будущих бакалавров педагогического образования с использованием информационно-коммуникационной среды
-
-
-
-
