Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема формирования общеучебных умений учащихся основной школы 17
1.1. Социально-педагогические предпосылки необходимости формирования общеучебных умений учащихся основной школы при изучении физики 19
1.2. Характеристика состояния практики формирования общеучебных умений в преподавании математики и физики в основной школе 28
1.3. Психолого - педагогические аспекты формирования общеучебных умений и методические требования к структуре дидактических материалов 45
1.4. Интерактивные компьютерные задания как средство формирования общеучебных умений 55
Глава 2. Разработка комплекса интерактивных компьютерных заданий по физике, направленных на формирование общеучебных умений 72
2.1. Психолого-педагогических принципы построения комплекса интерактивных компьютерных заданий 74
2.2. Реализация психолого-педагогических принципов проектирования структуры комплекса и отдельных модулей интерактивных компьютерных заданий к УМК по предмету 78
2.3. Разработка модулей интерактивных компьютерных заданий к курсу физики для 7-го класса (учебник А.В. Перышкина) 101
Глава 3. Исследование эффективности использования интерактивных компьютерных заданий по физике для формирования общеучебных умений 137
3.1. Критерии оценки эффективности формирования общеучебных умений 137
3.2. Характеристика этапов экспериментального исследования 147
3.3. Изучение эффективности использования интерактивных компьютерных заданий для формирования общеучебных умений время уроков физики и в ходе самоподготовки 150
3.4. Изучение влияния использования интерактивных компьютерных заданий на мотивацию к изучению физики 158
3.5. Методические рекомендации для учителей по использованию электронного издания «1С:Школа. Физика, 7 кл.» на уроке и во внеурочное время 165
Заключение 170
Библиографический список 173
Приложения 192
- Характеристика состояния практики формирования общеучебных умений в преподавании математики и физики в основной школе
- Психолого-педагогических принципы построения комплекса интерактивных компьютерных заданий
- Критерии оценки эффективности формирования общеучебных умений
- Методические рекомендации для учителей по использованию электронного издания «1С:Школа. Физика, 7 кл.» на уроке и во внеурочное время
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В «Концепции модернизации российского образования на период до 2010 г.» отмечено, что одной из важнейших задач, стоящих перед российской системой образования, является повышение ее конкурентоспособности среди систем образования передовых стран. Эффективность решения поставленной задачи во многом зависит от направления использования объективных данных, полученных в рамках международных сравнительных исследований качества общего образования и использования современных педагогических технологий в образовательном процессе. Важным следствием участия России в подобных программах стало понимание необходимости пересмотра требований к образовательным достижениям российских учащихся с учетом международных приоритетов. В современные образовательные стандарты по различным предметам внесены требования использования для решения познавательных задач различных источников информации, включая Интернет-ресурсы и различные базы данных. В документах также отмечена важность развития рефлексивной деятельности учащихся, чему в немалой степени могут способствовать специально разработанные интерактивные (диалоговые) компьютерные задания (ИКЗ), направленные на повышение эффективности процесса самообучения школьников.
Анализу состояния российского образования в последнем десятилетии, поиску новых путей его развития, разработке новых образовательных стандартов по естественнонаучным дисциплинам посвящены работы Ю.И.Дика, О.Ф. Кабардина, С.Е. Каменецкого, Г.С. Ковалевой, Г.Г. Никифорова, И.И. Нурминского, В.А. Орлова, Н.С. Пурышевой, В.Г. Разумовского, М.В. Рыжакова, А.А. Фадеевой и др.
По результатам международных исследований PISA-2003 и TIMSS-2003 был сделан вывод (Г.С. Ковалева и др.), что наши учащиеся, имея достаточно высокий уровень владения предметными знаниями по естественнонаучным дисциплинам, значительно отстают от своих сверстников из многих стран в умении применять эти знания на практике. Согласно результатам исследования PISA-2006 состояние математической (функциональной) грамотности 15-летних российских учащихся в 2006 г. осталось на том же невысоком уровне. Под функциональной грамотностью понимается способность личности использовать приобретенные знания для решения широкого диапазона жизненных задач в различных сферах человеческой деятельности, общения и социальных отношений (А.А. Леонтьев). Среди причин, лежащих в основе невысоких показателей российских школьников, был назван и недостаточно высокий уровень владения определенными общеучебными умениями (ОУУ).
Требования, предъявляемые российским школьникам в рамках международной программы оценки образовательных достижений учащихся PISA, не противоречат образовательным целям, отраженным в российском стандарте общего образования. Однако поставленная в 2004 г. перед основной школой цель подготовить выпускников к применению «полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни» не достигается на уровне требований международных тестов.
При анализе результатов мониторинга общеучебных достижений выпускников основной школы в программе PISA-2003 (А.Г. Каспржак и др.) отмечается, что есть проблема в четком определении понятия «общеучебные умения», хотя их формирование является задачей почти всех стандартов и учебных программ. «Обычно общеучебными принято называть такие способы учебной деятельности, которые применимы для многих школьных предметов…речь идет не об определении понятия, а о противопоставлении общеучебных умений – предметным». Существует различные варианты классификации общеучебных умений, которые приведены в работах С.Г. Воровщикова, А.Т. Глазунова, Н.А. Лошкаревой, Д.В. Татьянченко, Н.Ф. Талызиной, А.В. Усовой, Л.М. Фридмана, и др.
Важная информация о достижениях и пробелах российского естественнонаучного образования последних лет была получена и по результатам отечественных мониторингов в форме ЕГЭ и ГИА, а также всероссийского централизованного тестирования (ЦТ). Результатам государственной итоговой аттестации выпускников основной и средней (полной) общеобразовательной школ, недостаткам подготовки учащихся по физике (в том числе и констатации недостаточно высокого уровня сформированности определенных общеучебных умений) посвящены работы М.Ю. Демидовой, Е.Е. Камзеевой, Г.Г. Никифорова, Г.А. Чижова и др. Проблемам разработки контрольно-измерительных материалов для итоговой аттестации по физике посвящены работы Н.Е. Важеевской, И.И. Нурминского, В.А. Орлова, Н.С. Пурышевой, А.А. Фадеевой и др.
На основе анализа статистических данных ЦТ по физике разных лет было показано, что заметная доля учащихся 9- и 11-х классов не владеет на должном уровне некоторыми ОУУ, что мешает им получать правильные ответы при решении задач физического содержания. На основании результатов, полученных в ходе международных и всероссийских мониторингов, были сделаны выводы о необходимости поиска новых методических подходов, обеспечивающих формирование ОУУ учащихся при изучении физики в основной школе.
При традиционной методике обучения физике повышение качества освоения общеучебных умений неизбежно должно быть связано с усилением внимания со стороны учителя за действиями учащихся, что, в свою очередь, требует дополнительных учебных часов. Однако в связи с введением в 2004 г. новых элементов содержания в курс физики основной школы и сокращением учебного времени на его усвоение, выделить специальные учебные часы на формирование общеучебных умений представляется весьма затруднительным.
В настоящее время, когда реализована программа компьютеризации российских школ, для достижения учебных целей можно планировать использование информационных технологий (пока компьютеры в преподавании предметов задействованы больше как средство повышения наглядности). Разработка интерактивных учебных пособий является одной из базовых задач Национальной образовательной инициативы «Наша новая школа». При разработке образовательных продуктов на основе информационно-компьютерных технологий важно опираться не только на методические и технологические разработки специалистов, ведущих поиск путей и возможностей использования ИКТ в образовании (Д.В. Баяндин, В.П. Беспалько, В.В. Моторин, А.И. Савенков, А.Ю. Харитонов и др.), но и на результаты исследований в области дидактики российских и зарубежных ученых, изучавших процессы продуктивного обучения (М.И. Башмаков, М. Вертгеймер, Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, М.Н. Скаткин и др.). Разработку дополнительных дидактических материалов следует вести с учетом психолого-педагогических аспектов формирования обобщенных умственных действий, выявленных в исследованиях П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной и др.
Анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы, а также результаты констатирующего этапа эксперимента позволили выявить противоречие между:
объективной значимостью общеучебных умений как важного звена в процессе формирования функциональной грамотности учащихся и недостаточностью, разрозненностью содержательно-методических подходов к их формированию при изучении физики.
Актуальность и недостаточная разработанность проблемы обусловили выбор темы исследования: «Формирование общеучебных умений учащихся основной школы на основе интерактивных компьютерных заданий по физике».
Проблема, поставленная в диссертационном исследовании, рожденная означенным выше противоречием, заключается в поиске эффективных средств формирования общеучебных умений учащихся основной школы при изучении физики.
Гипотеза исследования: уровень сформированности общеучебных умений выпускников основной школы повысится, если в состав методической системы курса физики будет включен комплекс интерактивных компьютерных заданий, направленных на их освоение, и созданы условия для внедрения этого комплекса в процесс обучения физике.
Цель исследования: обосновать необходимость использования интерактивных компьютерных заданий в формировании общеучебных умений учащихся; выявить характеристики интерактивных компьютерных заданий, влияющие на эффективность учебного процесса; разработать комплекс таких заданий на предметном содержании физики.
Объектом исследования является процесс формирования общеучебных умений учащихся при изучении физики в основной школе.
Предмет исследования: формирование общеучебных умений учащихся основной школы с использованием интерактивных компьютерных заданий по физике.
Задачи исследования:
-
Определить и обосновать перечень общеучебных умений, требующих освоения на содержании курса физики основной школы.
-
Обосновать необходимость использования интерактивных компьютерных заданий по физике для формирования общеучебных умений.
-
Провести отбор принципов разработки комплекса интерактивных компьютерных заданий, обеспечивающего педагогическую поддержку формирования общеучебных умений. Разработать модули таких заданий для формирования общеучебных умений на содержании курса физики для 7-го класса.
-
Спроектировать модель организации учебной деятельности учащихся с использованием комплекса интерактивных компьютерных заданий, разработать методические рекомендации по их внедрению и проверить в ходе педагогического эксперимента.
Методологическую основу исследования составили:
психолого-педагогическая теория деятельности (П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф.Талызина и др.); основные принципы, законы и закономерности дидактики (Я.А. Коменский; И.Я. Лернер; И.И. Нурминский, М.Н. Скаткин; К.Д.Ушинский и др.); идеи личностно-ориентированного обучения, лежащие в основе современной концепции модернизации физического образования (Ю.И. Дик, О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, А.А. Фадеева и др.); идеи развивающего, продуктивного обучения (М. Вертгеймер, Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, Н.А. Менчинская, Д.Б. Эльконин и др.); методика обучения решению физических задач (С.Е. Каменецкий, В.П. Орехов, В.А. Орлов, Ю.А. Сауров, Н.Н. Тулькибаева и др.); труды по методологии педагогических исследований (В.В. Краевский, А.А. Кыверялг, В.М. Монахов, А.М. Новиков, Г.К. Селевко и др.); труды по дидактике обучения с использованием ИКТ (Д.В. Баяндин, В.П. Беспалько, А.А. Журин, Ч.Куписевич, Е.И Машбиц, В.В. Моторин, С. Пайперт, И.В. Роберт и др.) и методике использования ИКТ в физическом образовании (Г.А. Бордовский, А.С. Кондратьев, Е.В. Оспенникова и др.); теория создания и использования средств обучения (Т.С. Назарова, Е.С. Полат и др.).
Методы исследования использовались в соответствии с задачами исследования на его различных этапах:
теоретические — изучение и анализ психолого-педагогической и научно-методической литературы, нормативных и программно-методических документов, диссертационных исследований, проектирование структуры комплекса интерактивных компьютерных заданий для формирования ОУУ школьников и моделирование учебной деятельности учащихся с использованием этого комплекса;
экспериментальные — изучение опыта учителей физики, педагогическое наблюдение, беседы с учителями и школьниками, анкетирование учащихся, проведение проверочных и практических занятий; педагогический эксперимент, обработка и анализ результатов педагогического эксперимента методами математической статистики.
Логика исследования включает следующие этапы:
Первый этап (2002–2004 гг.) — констатирующий эксперимент ––посвящен изучению состояния проблемы в теории и практике: анализу психолого-педагогической и методологической литературы; анализу результатов международных и всероссийских мониторингов достижений учащихся в освоении естественнонаучных и математических дисциплин, знакомству с имеющимися электронными изданиями образовательного назначения и использованию их в личной практике преподавания физики в основной и старшей школе. Сформулирована тема, определены цель, объект, предмет, задачи исследования, выдвинута гипотеза.
На втором этапе (2005–2007 гг.) — обучающий эксперимент — была проведена систематизация и обобщение теоретического материала, экспериментальная проверка теоретических положений, сформулированы основные идеи и принципы создания комплекса, разработаны модули и отдельные интерактивные компьютерные задания по физике, направленные на формирование общеучебных умений, спроектированы модели и методики их использования в школьной практике.
Третий этап (2008 -2010 гг.) — контрольный эксперимент — включал в себя проверку выдвинутой гипотезы исследования и был связан с анкетированием и тестированием учащихся, завершением педагогического эксперимента, обработкой и обобщением результатов исследования, формированием выводов по проделанной работе, оформлением диссертационного исследования.
Научная новизна исследования состоит:
-
в выявлении причин низкого уровня сформированности общеучебных умений у выпускников основной школы. К ним относятся: отсутствие своевременного контроля за правильностью выполнения учащимися учебных действий, позволяющего избегать закрепления ошибочных представлений; недостаточное количество дидактических материалов, разработанных для формирования определенных общеучебных умений учащихся; отсутствие преемственности между содержательным наполнением дидактических материалов по математике и физике;
-
в обосновании и экспериментальном подтверждении эффективности использования интерактивных компьютерных заданий при формировании общеучебных умений, разработанных на предметном содержании физики с учетом следующих принципов обучения: доступности, наглядности, систематичности, последовательности, природосообразности, научности, активности учащихся в обучении, положительной мотивации, благоприятного климата обучения, развития познавательных способностей учащихся), а также психолого-педагогических требований: необходимость использования гомоморфных моделей; систематическое варьирование типов дидактических материалов; формирование общеучебных приемов на разных предметах с предъявлением специфических дидактических материалов.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
-
описаны и охарактеризованы типы общеучебных умений и отличие путей их формирования на предметном содержании в основной школе;
-
разработана технологическая схема проектирования структуры комплекса интерактивных компьютерных заданий по формированию ОУУ на основе выбранного УМК по предмету, позволяющая учесть психолого-дидактические принципы и межпредметные связи.
Практическая значимость исследования состоит в том, что в ходе исследования создана методика совместного использования интерактивных компьютерных заданий и заданий на бумажном носителе для формирования ОУУ на уроках физики в компьютерном классе с 10-15 компьютерами, включающая:
-
комплекс интерактивных компьютерных заданий для электронного издания и учебное пособие на бумажном носителе, в которых на материале курса физики для 7-го класса (учебник А.В. Перышкина) реализован принцип рационального сочетания формирования ОУУ и частных предметных знаний и умений по физике;
-
учебное пособие, содержащее средства контроля уровня освоения общеучебных и частных предметных ЗУН по физике в 7-м классе;
-
методические рекомендации использования учащимися комплекса интерактивных компьютерных заданий, направленного на формирование общих учебных и частных предметных ЗУН на уроках физики и при самоподготовке.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивалась анализом теоретических и экспериментальных работ по исследуемой теме, позволяющих сформулировать гипотезу и определить задачи исследования; согласованностью научных позиций с данными других исследователей; организацией опытно-экспериментальной работы в соответствии с целями, задачами и условиями проведения; использованием разнообразных методов психолого-педагогического исследования, адекватных предмету исследования; количественным и качественным анализом промежуточных и итоговых результатов исследования.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на заседаниях лаборатории физического образования ИСМО РАО, лаборатории дифференциации образования и Ученого Совета ИНИМ РАО, а также излагались на:
на курсах повышения квалификации учителей физики г. Иркутска и Иркутской области, г. Калуги и Калужской области, г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области, г. Старый Оскол Белгородской области; на всероссийском семинаре методистов по физике АПК и ППРО (г. Москва); на методических объединениях учителей физики г. Ногинска и Ногинского района Московской области, г. Ишимбая и Ишимбайского района Республики Башкортостан;
на региональных, всероссийских и международных научно-методических конференциях «Развитие тестовых технологий в России» (2003, 2004, 2007 гг., г. Москва); «Физика в системе современного образования» ФССО- 2005 и ФССО-07 (2005, 2007 гг., Санкт – Петербург); «Информационные технологии в образовании» (2005, 2006, 2007, 2008 гг., г. Москва); «Использование программ продуктов фирмы «1С» в инновационной деятельности учебных заведений» (2007, 2008, 2009 гг., г. Москва); «Обучение физике и астрономии в контексте современных педагогических технологий» (2007г., г. Иркутск.), «Новации и традиции в преподавании физики: от школы до ВУЗа» (2007 г., г. Тула).
Апробация результатов исследования осуществлялась в школах г. Москвы (МОУ СОШ №671) и г. Черноголовки Московской области, г. Ишимбая Республики Башкортостан. Результаты работы внедрены в учебный процесс нескольких школ: г. Черноголовки (МОУ СОШ №82 им. Ф.И. Дубовицкого), г. Ишимбая (МОУ СОШ №11 и гимназия №1).
Основные результаты исследования представлены в виде 24-х научно-методических работ и 1-го электронного издания.
Положения, выносимые на защиту:
1. Эффективность формирования общеучебных умений повышается при использовании интерактивных компьютерных заданий вследствие:
повышения мотивации учащихся к учебной деятельности (благодаря интересу школьников к современным средствам обучения; расширению разнообразия типов дидактических материалов и форм учебной деятельности, уверенности учащихся в правильности своих действий);
повышения эффективности (количество правильно выполненных заданий за единицу времени) самостоятельной работы учащихся (за счет возможности организовать своевременный «пооперационный» контроль за действиями учащихся и корректировку их действий с помощью подсказок);
улучшения качества усвоения учебного материала (благодаря расширению разнообразия типов дидактических материалов и форм учебной деятельности; мгновенной реакции компьютера, не позволяющей закреплять ошибочные представления; индивидуальному темпу работы учащихся);
смены функции деятельности учителя с контролирующей на консультационную (за счет появления возможности индивидуальных консультаций при классно-урочном ведении уроков);
развития рефлексивных умений учащихся (благодаря работе с подсказками и комментариями компьютера на свои действия).
2. При разработке комплекса интерактивных компьютерных заданий необходимо учитывать ряд психолого-педагогических и методических принципов обучения (использование гомоморфных моделей и содержания различных учебных дисциплин, варьирование типов дидактических материалов; обеспечение научности, систематичности, последовательности, доступности, наглядности, природосообразности; обеспечение быстрой реакции на действия учащегося и т.д.).
3. Создание интерактивных компьютерных заданий для формирования общеучебных умений на предметном содержании физики позволяет совместить процесс формирования общеучебных умений с процессом усвоения частных предметных ЗУН, что заметно увеличивает эффективность формирования последних в пределах отводимого учебного времени.
Характеристика состояния практики формирования общеучебных умений в преподавании математики и физики в основной школе
В последние годы возрождается интерес к общеучебным умениям и навыкам как универсальным для многих школьных предметов. Навыки и умения характеризуются разной степенью обобщенности и могут классифицироваться по различным основаниям. На сегодняшний день в педагогической литературе нет единой классификации ОУУ. Нами были проанализированы различные системы классификаций общеучебных умений учащихся, предлагаемые разными авторами. Например:
Г.К. Селевко по характеру преобладающих психических процессов выделяет среди умений: двигательные (моторные), чувственные (сенсорные) и умственные (интеллектуальные) [141, с.26];
А.В. Усова и А.А. Бобров, классифицируя учебные умения по характеру деятельности, выделяют следующие виды: 1) оценочные (оценивание достоверности экспериментальных работ; погрешностей, допущенных при ее выполнении и т.д.); 2) познавательные (работая с литературой, приобретать и углублять знания; проводя наблюдения, делать выводы; моделировать и строить гипотезы; объяснять явления на основе теоретических знаний и др.); 3) организационные (планировать свою работу, организовывать рабочее место и др.); 4) практические (пользоваться измерительными приборами; производить математическую обработку результатов опытов; построение и анализ графических зависимостей между физическими величинами; решение логических, графических, расчетных задач и др.); 5) самоконтроля (за выполнением действий и операций при измерениях, вычислениях, решении задач и т.д.) [158, с.3-10];
С.Г. Воровщиков и Д.В: Татьянченко [151] обосновывают деление всех общеучебных умений на три группы: учебно-управленческие (планирование, организация, контроль, регулирование, оценка процесса, и др.), учебно-информационные (работа с текстами и реальными объектами как источниками информации; нахождение, переработка и использование информации) и учебно-логические (решение задач на основе готовых знаний, выраженных в понятиях, суждениях и умозаключениях; обобщение и классификация, доказательство и опровержение и др.);
Лошкарева Н.А. [89, с.51] отмечает, что учебный труд школьников обеспечивается учебно-организационными, учебно-интеллектуальными, учебно-информационными и учебно-коммуникационными умениями.
Выделенные нами общеучебные умения (табл. 1) условно можно отнеСти к различным группам умений: умственным (или интеллектуальным, классификация Г.К. Селевко), практическим и познавательным (А.В. Усова и А.А. Бобров), учебно-интеллектуальным и учебно-информационным (Н.А. Лошкарева), учебно-логическим и учебно-информационным (С.Г. Воровщиков и Д.В. Татьянченко).
В нашем исследовании, посвященном процессу формирования конкретных общеучебных умений в школьной практике, важно, чтобы название подгруппы ОУУ отражало характер специфических знаний и процедур, лежащих в основе их формирования. ОУУ №№1-5 базируются на знаниях, являющихся частными математическими, поэтому их мы относим к умениям математического типа (или характера). В школе знакомство с соответствующими базовыми понятиями у обучающихся происходит на уроках математики, а формирование общеучебной «надстройки» происходит позднее: при изучении различных предметов естественнонаучного цикла. Процесс формирования этих умений схематически представлен на рис. 1.
Репродуктивный уровень формирования ОУУ Продуктивный уровень формирования ОУУ
В основе ОУУ №№6-8 лежат знания, тем или иным образом связанные с информацией (представление, интерпретация, интеграция и т.д.). Поэтому эти умения мы относим к умениям информационного типа. Знакомство школьников с базовыми понятиями этой группы умений в школе происходит при изучении предметов различных циклов (естественно-математического, гуманитарного, технологического и т.д.). Общеучебная «надстройка» появляется, когда эти умения используются при решении задач межпредметного характера или в повседневной жизни. Процесс формирования этих умений схематически представлен на рис.2.
Для каждого из умений следует выделить различные уровни усвоения.
Под уровнем усвоения умений понимается степень мастерства овладения деятельностью, достигнутую учащимся в результате обучения (В.П. Беспалько). По качеству усвоения информации различают репродуктивное и продуктивное усвоение. При репродуктивном усвоении учащийся лишь воспроизводит ранее усвоенную информацию (в речи или в уме) о методах деятельности и в практически неизменном виде применяет ее для выполнения типовых действий (воспроизведение по образцу или по инструкции). При продуктивном усвоении учащийся не только воспроизводит ранее усвоенную информацию и применяет ее в деятельности, но и преобразует ее для использования в нестандартных (нетиповых) условиях.
По методу исполняемой деятельности В.П. Беспалько выделяет четыре уровня формирования умения [12, с. 117-121]:
I. Знакомство — репродуктивная деятельность «с подсказкой», которой может являться любая помощь извне: справочник, инструкция, учебник, наставник, инструктор.
II. Воспроизведение — репродуктивная деятельность «воспроизведение по памяти», когда все необходимые правила действия воспроизводятся испытуемым самостоятельно, поскольку они надежно закреплены в долговременной памяти.
III. Эвристический— это продуктивная деятельность, при которой учащийся применяет усвоенную информацию в нестандартных ситуациях и при решении нетиповых задач «по аналогии». При этом учащийся преобразует исходные условия задачи, чтобы свести их к ранее изученным типовым методам решения. Этот уровень усвоения требует от учащегося не только хорошего запоминания информации, но и умения размышлять.
IV. Творческий — это творчество, учащийся демонстрирует умение выполнять исследовательскую и изобретательскую деятельность, которая приносит объективно новую информацию. Этот уровень является высшим уровнем развития человеческой способности к применению ранее усвоенной информации путем ее преобразования, совершенствования и создания "ее логически развивающихся продолжений.
Если рассмотреть ОУУ математического типа, то первое знакомство с ними происходит на уроках математики, а в дальнейшем они оказываются востребованными при изучении различных предметных дисциплин. В курсе математики 5-9-х классов отводятся учебные часы. В приложении к физике имеет смысл прибегать к использованию ОУУ математического характера только после того, как такое ознакомление на уроках математики уже прошло, поскольку на уроках физики для этих целей учебных часов не предусматривается, а программа освоения предмета насыщена. Нельзя не согласиться с мнением К.Д.Ушинского, который отмечал: оптимальное развитие ребенка возможно лишь в условиях организации посильного и последовательного обучения [160]. В противном случае средним и слабым ученикам многое будет непонятно и не освоено на должном уровне, несмотря на все усилия со стороны учителя.
Решение практико-ориентированных (прикладных) задач на содержании физики с использованием формально знакомых из курса математики умений всегда сложнее. Например, задания с использованием тригонометрических соотношений в заданиях по алгебре и геометрии основной школы, как правило, базируется на использовании уже заданного прямоугольного треугольника, и ученику дается задание вычислить конкретную тригонометрическую функцию обозначенного угла. В то же время при решении задач по физике ученик, как правило, самостоятельно должен среди реальных объектов отыскать прямоугольный треугольник и найти в нем угол, связанный с условиями задачи; затем самостоятельно понять, какую из четырех тригонометрических функций нужно использовать, чтобы в алгебраическое уравнение вошла искомая величина, которую в последствии и нужно будет вычислить. Ясно, что уровень трудности такого задания по физике значительно выше, чем тот уровень, которого достигают учащиеся при выполнении заданий на уроках математики, так как он требует выполнения дополнительных логических умственных операций.
Если дидактические материалы, направленные на формирование различных общеучебных умений, разрабатываются с учетом сроков и объема их освоения при изучении различных школьных предметов, то такие материалы еще более эффективны в достижении образовательных целей, так как четко отслеживают уже достигнутый учащимися уровень владения определенных ОУУ. Например, если с тем или иным умением школьники знакомятся на уроках математики уже в 5-6-х классах, то нет смысла использование этого умения откладывать на 8-9-ый класс на уроках физики. Угасание неиспользованных навыков является естественным свойством памяти.
Психолого-педагогических принципы построения комплекса интерактивных компьютерных заданий
В свете принципов деятельностного подхода к процессу обучения знания не могут быть ни усвоены, ни сохранены вне действий обучаемого. «Знать — это всегда выполнять какую-то деятельность или действия, связанные с данными знаниями. Качество усвоения знаний определяется лшогообразиелі и характером видов деятельнострі, в которых знания могут функционировать». С этой точки зрения, перед обучением вместо двух проблем - передать знания и сформировать умения по их применению стоит одна: сформировать такие виды деятельности, которые с самого начала включают в себя заданную систему знаний и обеспечивают их применение в заранее предусмотреннык пределах [32, с.9]. Согласно принципам теории деятельностного подхода к обучению предлагается разработать интерактивные компьютерные задания на содержании курса физики, которые обеспечили бы регулярное применение ОУУ. Интерактивные компьютерные задания способны расширить формы деятельности учащихся, а, следовательно, и повысить качество усвоения знаний.
Разработка сценариев интерактивных компьютерных заданий должна опираться а психологически обоснованную модель учебной деятельности, позволяющую по ответам обучаемых соотносить внешнюю деятельность с внутренней, сопоставлять реальную деятельность с нормативной [95, с.7].
Принципы обучения - это нормативные требования к организации и проведению дидактического процесса. Эти принципы рождаются на основе научного анализа обучения, соотносятся с закономерностями процесса обучения, устанавливаемыми дидактикой. В современной дидактике существует система принципов, которую составляют как классические давно известные, так и появившиеся в ходе развития науки и практики. В основу выделения системы принципов положены личностно-деятельностный и управленческий подходы, отраженные в работах Я.А Коменского [72], И:Я. Лернера [86], П.И. Пидкасистого [121], М.Н. Скаткина [143] и др. Создание комплекса интерактивных компьютерных заданий, как и любая система дидактических материалов для школьников, должна строиться на основе общедидактических прингщпое обучения. Среди них нами были отмечены как наиболее значимые следующие: 1. Принцип доступности, который требует, чтобы, обучение строилось на уровне реальных учебных возможностей учащихся- без интеллектуальных, физических, моральных перегрузок, отрицательно сказывающихся на физическом и психическом здоровье. При слишком усложненном содержании понижается мотивационный. настрой на учение, быстро ослабевают волевые усилия , резко падает работоспособность, возникает чрезмерное утомление. Вместе с тем принцип доступности не означает, что содержание обучения должно быть упрощенным, предельно элементарным. Опыт показывает, что при упрощенном содержании снижается интерес к учению, не формируются необходимые волевые усилия, не происходит желаемого развития учебной работоспособности. Упрощенное содержание обучения снижает его развивающее влияние. Я.А. Коменский сформулировал несколько правил этого принципа: переходить от простого к сложному, от известного к неизвестному.
2. Принцип наглядности, являющийся старейшим и важнейшим в дидактике, означает, что эффективность обучения зависит от целесообразного привлечения органов чувств к восприятию и переработке учебного материала. Виды наглядности по степени возрастания их абстрактности можно подразделить на: символическую и графическую наглядность (графики, схемы, карты, формулы); изобразительную (картины, фотографии, рисунки) и т.д. Однако, подчеркивая значение наглядности в обучении, нельзя, упустить из виду, что одновременно у учащегося, надо развивать и абстрактно-логическое мышление.
3. Принцип систематичности и последовательности требует, чтобы знания, умения и навыки формировались в системе, в определенном порядке, когда каждый элемент логически связывается с другими, последующее опирается на предыдущее, готовит к усвоению нового. Особое значение этому принципу придавал И.П. Павлов, который считал постепенность и тренировку важной физиологической закономерностью в педагогике. Психологи также считают, что при соблюдении логических связей учебный материал запоминается в большем объеме и более прочно. Систематичность и последовательность позволяют за меньшее время достичь в обучении больших результатов.
4. Принцип природосообразности предусматривает построение процесса обучения, сообразуясь с природой, внутренней организацией и способностями ребенка.
5. Принцип научности и связи теории с практикой опирается на закономерную связь между содержанием науки и учебного предмета. Он требует, чтобы содержание обучения знакомило учащихся с объективными научными фактами, понятиями, законами. В деятельности педагога принцип реализуется через раскрытие каждого явления во всех новых связях и отношениях.
6. Принцип активности учащихся в обучении — один из основных принципов современной дидактической системы. Согласно этому принципу обучение эффективно тогда, когда ученики проявляют сознательную активность, являются субъектами учебной деятельности, включаются в процесс самостоятельного получения знаний. Ученика невозможно научить, если он не захочет учиться. Только в процессе собственной активной деятельности ученик успешно овладевает знаниями и развивается.
7. Принцип положительной мотивации и благоприятного эмоционального климата обучения получил свое оформление на основе фундаментальных исследований и введен недавно. В противовес мотиву долженствования, согласно которому ученик обязан осознавать необходимость учения и беспрекословного выполнять все предписания педагога, гуманистический характер обучения предполагает сотрудничество и сотворчество педагога и обучающегося. Этот принцип предусматривает эмоциональный комфорт участников образовательного процесса.
8. Принцип развития познавательных способностей учащихся и прочности результатов обучения обеспечивается формированием позитивного отношения к учению и интереса к изучаемому предмету, учетом индивидуальных особенностей учеников, самостоятельным добыванием ими знаний, продуманным количеством упражнений на повторение. Принцип прочности знаний обеспечивается систематическим контролем над результатами обучения, проверкой и оценкой и осуществляется через упражнения в применении знаний, навыков и умений.
Нашей целью является разработка дополнительных дидактических материалов, направленных на формирования общеучебных умений. Разработку подобных материалов необходимо проводить с учетом методических приемов, сформулированных психологами по результатам своих исследований [32, с.298-299].
1) «Объект действия изображается гомоморфной моделью, с помощью которой выделяются его существенные (для этого действия) черты. Такая модель должна быть отлична от оригинала во всем, кроме тех черт, которые она воспроизводит; только в этом случае черты ясно выделяются из прочих и условность самой модели становится вполне очевидной». Другими словами, при формировании обобщенных умственных действий полезно использовать определенные психологические модели, которые помогают по ряду характерных признаков быстрее усвоить ориентировочную основу действия.
2) Систематическое варьирование типов материала.
Специально-предметные типы материалов должны, во-первых, учитываться в полном объеме и, во-вторых, «предъявляться в порядке сначала все более резких противопоставлений, а затем переходить ко все более тонким различиям». Этим обеспечивается заданное обобщение действия.
Общелогическнй тип материалов содержит задания: с полным набором только необходимых условий; с недостатком некоторых из них; с наличием всех необходимых и с добавлением избыточных, лишних условий и с недостатком некоторых необходимых условий, с одной стороны, и с избытком ненужных «данных» — с другой.
Критерии оценки эффективности формирования общеучебных умений
В качестве показателя сформированности ОУУ использовалась успешность выполнения учащимися определенной выборки заданий из итогового теста [173]. Эти задания, как и весь-тест в целом, проверял уровень-подготовки учащихся, по физике в конце учебного года. Однако при выполнении именно этих заданий учащиеся должны были продемонстрировать не только частнопредметные ЗУН, но и уровень сформированности определенных общеучебных умений. Именно успешность выполнения подобных "заданий, на наш взгляд, дает возможность судить о сформированности у школьников общеучебных умений на продуктивном (прикладном) уровне, т.е. о том, способны ли они совершать ту или иную интеллектуальную операцию без специального выделения этой операции из совокупности этапов решения физической задачи. Например, при вычислении работы силы — перед тем как подставить длину пути в формулу — необходим перевод единиц измерения длины из приведенных в условии (например, сантиметров) в метры, и этот перевод должен осуществляться автоматически, без всякой подсказки или напоминания, только тогда можно говорить, что общее учебное умение, связанное с использованием единиц СИ при решении задач, сформировано.
Информация подобного рода была получена и при анализе результатов тематического тестирования, которое проводилось в течение учебного года и также включало задания, требующие использования общеучебных умений математического и информационного типов. С помощью тематических тестов проверялся уровень сформированности общеучебных умений у учащихся 7-х классов еред вхождением в эксперимент (в январе), во время эксперимента (февраль-май) и после завершения эксперимента (конец мая).
И итоговый, и тематические тесты представляют собой набор заданий с выбором ответа (один из четырех равнопривлекательных вариантов) [173]. Они были разработаны согласно требованиям Федерального компонента государственного стандарта основного общего образования по физике (2004 г.). Данные тесты соответствуют содержанию и уровню изложения материала в учебнике А.В. Перышкина «Физика. 7 класс», по которому и проходило обучение физике в обоих МОУ. Тематические и итоговый тесты по» физике содержат по три равнотрудных варианта, что позволяет максимально снизить возможность списывания.
Под успешностью выполнения теста (или определенной выборки заданий) мы подразумеваем: для одного учащегося - это доля правильно выполненных им заданий в тесте; для группы учащихся - это средьяя успешность выполнения теста в группе (выраженная в процентах). Под понятием успешности выполнения требований стандарта физического образования подразумевается средняя отметка за триместр в определенной выборке учащихся, выставляемая учителем по совокупности отметок за разные виды работы на уроках (устный опрос, письменные самостоятельные и контрольные работы, результаты выполнения лабораторных работ и т.п.).
Исходный уровень качества усвоения ЗУН по предмету для любого учащегося— участника педагогического эксперимента — был оценен исходным параметром, за который была взята отметка учащегося по физике за I триместр («удовлетворительно», «хорошо» или «отлично»), т.е. успешность освоения стандарта физического образования за указанный период. В каждой из школ в качестве экспергшентальной группы был выбран самый слабый класс (МОУ гимназия №1) или два самых слабых класса (М0У Є01И. №11) из: седьмой" параллели по- среднему исходному уровню качества ЗУНшо предмету.
Критерием эффективности- использования- интерактивных компьютерных заданий является г положительная динамика... изменения! соотношения между успешностью освоения образовательного стандарта физического образования? и успешностью выполнения различных тестов двумя независимыми выборками учащихся в- каждой школе на различных этапах эксперимента. При этом, сравнивая соотношения успешности освоения стандарта; и выполнения различных тестов (или блоков заданий), для каждого конкретного случая для анализа использовались данные только тех учащихся, которые приняли участие в тестировании. В некоторых случаях соотношение успешности выполнения того или иного теста В; конце эксперимента сравнивалось с успешностью выполнения, теста по ОУУ перед началом: эксперимента. В этом случае для анализа были использованы данные только тех учащихся, которые участвовали в обоих тестированиях. Отметим, что выборки считаются независимыми, если результаты измерения некоторого свойства у объектов первой выборки не оказывают влияния на результаты измерения этого свойства у объектов второй выборки.
Эффективность методики будет показана достаточно убедительно, если изначально более слабая (экспериментальная) группа к концу эксперимента догоняет (или обгоняет) по различным показателям изначально более сильную (контрольную) группу. Однако: при этом нужно быть уверенными; что экспериментальная группа оказалась: более слабой,, чем контрольная, не только по успешности освоения стандарта физического образования; но и. по измеряемому показателю.
Поскольку в; первом триместре-у семиклассников, идет начальный этап усвоения понятийного аппарата курса физики, то сформированносгпь общеучебных умений (умение: их применить на содержании физики первого полугодия) в начале второго триместра можно было проверить только на репродуктивном уровне. С учетом этого обстоятельствабыли разработан тест (см. Приложение 3) для. выяснения, в каких классах двух школ наиболее слабо сформированы ОУУ, освоение которых было начато при изучении математики в 5-6-х классах и в дальнейшем продолжено на уроках физики в первом триместре 7-го класса. В тест были включены задания, связанные с переводом физических величин из одних единиц в другие (ОУУ №6, табл. 1). Сопоставление между собой результатов тестирования учащихся из разных классов седьмой параллели в каждом из учебных заведений, а также сопоставление между собой успешности освоения ими стандарта физического образования по результатам первого триместра позволило выявить, что самые низкие показатели по обоим направлениям принадлежат одним и тем же классам, из которых и были составлены экспериментальные группы. Остальные (более сильные) классы составили контрольные группы. На рис. 67 приведены, диаграммы, демонстрирующие успешность выполнения теста по ОУУ (январь) и успешность освоения образовательного стандарта перед вхождением в эксперимент (итоги I триместра) в экспериментальной и контрольной группах МОУ гимназия №1.
Как видно по диаграммам (рис. 67, справа), экспериментальная группа имела более слабую успеваемость по физике по результатам первого триместра: заметно большее количество учащихся, чья работа учителем оценена на «удовлетворительно», примерно одинаковое количество «хорошистов» и заметно меньшее количество «отличников» по сравнению с контрольными группами тех же учебных учреждений. Отметим, что неуспевающих семиклассников по физике в, обеих школах обнаружено не было.
Экспериментальная группа оказалась значительно слабее контрольной также и по уровню сформированности общеучебных умений перед началом педагогического эксперимента. Такой результат совпадает с представлениями о том, что классы «сильные по математике», оказываются «сильными и по физике», хотя, конечно, в зависимости от педагога и применяемой методики, в дальнейшем это соотношение может меняться.
Методические рекомендации для учителей по использованию электронного издания «1С:Школа. Физика, 7 кл.» на уроке и во внеурочное время
Методика использования электронного издания, в котором реализован комплекс интерактивных заданий для 7 класса, предполагает обеспечение параллельного освоения ОУУ, знакомство с которыми происходит на уроках математики в 4-6 классах, и усвоение требований Стандарта физического образования в рамках содержания учебника А.В. Перышкина «Физика 7».
Для этого необходимо выполнить минимум методических требований:
- обеспечить самостоятельное выполнение учениками интерактивных заданий;
- обеспечить регулярную работу с комплексом интерактивных заданий;
- обеспечить контроль объема и регулярностью самостоятельной работой с комплексом.
Так как среди школьников могут быть учащиеся с низкой информационной компетентностью, следует провести одно ознакомительное занятие с электронным изданием, продемонстрировать архитектуру комплекса и основные технологические типы заданий, которые предстоит выполнять ученику. Небольшому числу самых слабых учащихся, возможно, и в дальнейшем понадобятся содержательные консультации.
Легче всего самостоятельная работа ученика с контролем обязательного выполнения запланированного числа интерактивных заданий реализуется при использовании ЭИ на уроке в рамках локальной компьютерной сети. При этом использование программных оболочек «1С» позволяет учителю вести журнал учета выполняемых учеником заданий. Если работа за компьютерами не может быть реализована на каждом уроке, так как существуют и другие образовательные цели, не реализуемые в компьютерном кабинете с локальной сетью (например, лабораторные работы), то возможно объединение работы с заданиями к нескольким параграфам учебника. Для выполнения 5-6 заданий к параграфу ученика в среднем требуется около 10-15 минут времени, поэтому при наличии-10-15 компьютеров в кабинете и при заполняемое класса около 25 человек всех учащихся следует разбивать на 2 группы, каждая из которых выполняет интерактивные задания поочередно. Для второй группы следует предусмотреть самостоятельную работу с полиграфическими дидактическими материалами, например, с рабочей тетрадью [194], которая по содержанию очень близка к электронному изданию [207].
В табл. 25-26 (Приложение 5) приведены в соответствие номера параграфов учебника А.В. Перышкина [124], заданий из рабочей тетради [194] и интерактивных компьютерных заданий электронного издания «1С:Школа. Физика, 7 кл.» [207].
При наличии у школьников компьютеров дома и приобретении электронного издания в личное пользование самостоятельное использование комплекса интерактивных заданий может быть реализовано в виде работы над интерактивными заданиями в ходе самоподготовки. Однако в этом случае при работе в классе должны быть предусмотрены процедуры, позволяющие проверить, выполнял ли ученик интерактивные задания дома. Как показала практика использования ЭИ, сколь бы ни были привлекательны интерактивные задания по форме, самосознание большинства учащихся 7-го класса при традиционной системе обучения оказывается недостаточным для выполнения, таких, заданий на домашнем компьютере. Контрольные процедуры могут включать актуализацию выполнения заданий с использованием того же электронного издания с проецированием задания на интерактивную доску или в виде кратких самостоятельных работ, в которых встречаются задания, направленные на проверку уровня освоения того же умения или элемента знаний, что и в блоке интерактивных заданий, выполняемых на домашнем компьютере.
Возможны и другие методики использования комплекса заданий. Так, например, учащиеся 8-11-х классов могут выполнить блок заданий, направленных на формирование определенных общеучебных умений (см. табл. 16), для подготовки к тестированию по физике в форме ЕГЭ, ГИА и др.
Такую методику можно рекомендовать также и учащимся 7-х классов для закрепления и повторения после прохождения одной или нескольких тем курса.
Эпизодическое использование заданий комплекса в качестве электронных дидактических материалов в классе, где имеется один учительский компьютер с интерактивной доской, возможно, но при таком использовании комплекса нельзя ожидать достижения образовательных целей (повышения уровня общеучебных умений учащихся), поставленных и реализованных в рамках данного исследования. Функция использования заданий комплекса в таком случае будет лишь являться функцией повышения разнообразия методических приемов и дидактических материалов учителя, которые он включает в план урока сообразно с методикой планирования курса.
