Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Теоретические предпосылки организации процесса усвоения знаний, способствующего эффективному формированию у учащихся начальных классов элементов исследовательских умений на уроках математики 10
1.1. Сущность и специфика исследовательской познавательной деятельности 10
1.2. Психолого-дидактические основы процесса усвоения знаний, способствующего формированию элементов исследовательских умений у учащихся начальных классов 24
1.3. Характеристика возможностей формирования элементов исследовательских умений у младших школьников на уроках математики 40
ГЛАВА II. Методика формирования элементов исследовательских умений у учащихся начальных классов на уроках математики 61
2.1. Пути и средства формирования у младших школьников элементов исследовательских умений в процессе обучения математике 61
2.2. Система учебных заданий, способствующая эффективному формированию элементов исследовательских умений у учащихся начальных классов на уроках математики и методика ее реализации 82
2.3. Организация и результаты обучающего эксперимента 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 131
- Сущность и специфика исследовательской познавательной деятельности
- Психолого-дидактические основы процесса усвоения знаний, способствующего формированию элементов исследовательских умений у учащихся начальных классов
- Пути и средства формирования у младших школьников элементов исследовательских умений в процессе обучения математике
Введение к работе
Как известно, формирование исследовательских умений должно осуществляться одновременно с усвоением знаний. Познание сущности вещей и явлений осуществляется с помощью приемов умственной деятельности, которые лежат в основе исследовательских умений, поэтому они должны входить в содержание образования. В школьной же практике приемы умственной деятельности не выступают как предметы специального усвоения, их формирование идет стихийно, по ходу изучения отдельных предметов. В традиционном начальном обучении распространенным остается организация действий по образцу, что не способствует развитию самостоятельности и активности мышления, а, следовательно, и формированию исследовательских умений.
Анализ содержания психолого-педагогических работ, посвященных теории и практике развития мышления учащихся, показал, что, с одной стороны, результаты многих исследований уже могут служить основой для разработки условий, обеспечивающих успеш-
ное решение проблемы формирования у учащихся средней образовательной школы элементов исследовательских умений в процессе обучения математике. Это - результаты психологических исследований, в которых показана психологическая сущность различных механизмов усвоения знаний, закономерности протекания познавательных процессов (С.Л.Рубинштейн, Л.С.Выготский, А.Н.Леонтьев, Ю.А.Самарин, П.Я.Гальперин, Е.Н.Кабанова-Меллер, Н.А.Менчин-ская, Н.Ф.Талызина, Л.Н.Ланда и др.); это дидактические исследования, в которых выявлены и обоснованы многие требования к системе построения учебного процесса (П.Ф.Кантеров, М.А.Данилов, Л.В.Занков, И.Я.Лернер, М.Н.Скаткин, Я.М.Ганелин, И.К,Гончаров, Г.И.Щукина, С.И.Архангельский и др.); это также различные исследования, посвященные обучению приемам умственной деятельности (М.Н.Шабунин, Я.И.Груденов, Н.Б.Истомина), развитию мышления (И.Я.Лернер, Е.Е.Белокурова, А.К.Артемов, В.А.Сластенин, В.Ю.Гуревич, В.И.Крупич, Ю.М.Колягин), математических способностей (Ю.М.Коляган, И.В.Дубровина, А.К.Насыбулина), развитию творческих умений (А.А.Столяр, Т.Б.Раджабов, В.Ю.Гуревич, Т.К.Горобец), самостоятельности и активности в познавательной деятельности (А.Я.Савченко, В.И.Лозовая, Т.А.Капитонова). С другой стороны, проблема формирования у учащихся начальных классов элементов исследовательских умений на уроках математики остается в дидактическом и методическом планах не достаточно полно решенной.
Таким образом, тема исследования достаточно актуальна и ее разработка своевременна. Полученные в ходе исследования результаты могут скорректировать некоторые теоретические положения, касающиеся реализации методов, способов и приемов обучения математике, обеспечивающих эффективность умственного развития
учащихся, и сформулировать научно-обоснованные рекомендации для практиков по созданию методик обучения, позволяющих в ходе усвоения учебного материала целенаправленно формировать у учащихся начальных классов элементы исследовательских умений.
В качестве проблемы исследования выступает выявление путей и определение условий целенаправленного формирования у младших школьников элементов исследовательских умений в процессе усвоения математических знаний.
Цель исследования - разработка методики формирования у младших школьников элементов исследовательских умений в процессе обучения математике.
Объектом исследования является процесс усвоения учащимися начальных классов математических знаний.
Предмет исследования - методы, способы и средства, способствующие формированию элементов исследовательских умений у учащихся начальных классов на уроках математики.
Гипотеза исследования заключается в предположении о том, что внедрение в практику обучения специальной системы учебных заданий и соответствующей методики способствует целенаправленному формированию элементов исследовательских умений у учащихся начальных классов и повышению качества их математической подготовки.
В соответствии с целью и гипотезой в исследовании решались следующие задачи:
провести анализ специфики умственных действий, характерных для исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения;
выявить психолого-дидактические предпосылки и на их основе определить возможности и условия формирования у младших
школьников элементов исследовательских умений в процессе усвоения знаний;
обобщить результаты реализации проблемы формирования элементов исследовательских умений в процессе обучения математике в начальных классах;
сформулировать и обосновать требования к системе специальных учебных заданий, целенаправленно формирующих у учащихся элементы исследовательских умений, разработать систему учебных заданий по разделам начального курса математики;
разработать методические рекомендации по использованию в процессе математической подготовки учащихся начальных классов предлагаемой системы учебных заданий;
проверить эффективность внедрения в учебный процесс разработанной системы учебных заданий и методики их реализации.
В качестве методологической базы исследования выступили психолого-педагогические теории учебной деятельности и развивающего обучения (Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, В.В.Давыдов, И.Я.Лернер, Д.Б.Эльконин и др.), философско-психологическая теория познания и анализа мыслительной деятельности учащихся при изучении математики (Е.Н.Кабанова-Меллер, В.А.Крутецкий, С.Л.Рубинштейн, Н.А.Менчинская, А.М.Матюшкин и др.), частно-дидактические и методические основы обучения решению различных математических задач (Я.И.Груденов, В.А.Гусев, Ю.М.Колягин, Г.Л.Луканнкин, П.М.Эрдниев и др.).
Теоретическую основу исследования составили теория поэтапного формирования умственных действий, теория системного подхода к анализу педагогической действительности, а также теории педагогической интеграции и творческого развития и саморазвития личности.
В нашей работе были использованы следующие методы исследования:
теоретический анализ методологической и психолого-педагогической литературы по проблеме;
изучение и обобщение педагогического опыта;
диагностические методы;
прямое и косвенное наблюдения;
оценивания (рейтинг);
педагогический эксперимент.
Работа над диссертационным исследованием проводилась в несколько этапов.
На первом этапе (1998-1999 г.г.) исследования проводился анализ литературы по проблеме, выявлялись психолого-педагогические подходы к организации процесса усвоения знаний, способствующего формированию у учащихся элементов исследовательских умений, проводился констатирующий эксперимент.
На втором этапе (1999-2001 гг.) разрабатывалась и частично апробировалась система учебных заданий по разделам математической подготовки учащихся начальных классов, способствующая эффективному формированию у них элементов исследовательских умений.
Третий этап (2001-2004 г.г.) включал педагогический эксперимент, обработку и оформление результатов исследования.
Экспериментальной базой исследования служили школы № 1, 11, 8, 38 г. Махачкалы.
Научная новизна работы определяется тем, что:
- обоснованы методы усвоения приемов умственной деятельно
сти, составляющих основу исследовательских умений;
- разработана специальная система учебных заданий по разделам начального курса математики и методика их использования, направленная на формирование у учащихся начальных классов элементов исследовательских умений.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что обоснована возможность и определены пути и условия формирования у учащихся начальных классов математических знаний, способствующие эффективному формированию элементов исследовательских умений.
Практическая значимость исследования состоит в том, что реализация разработанной системы учебных заданий приводит к значительному повышению качества приобретаемых учащимися математических знаний, придает их познавательной деятельности осознанный, активный характер, обеспечивает положительный трансфер аналитико-синтетического метода познания на различные виды познавательной деятельности учащихся начальных классов. Реализованные в исследовании подходы к созданию системы учебных заданий могут быть использованы при разработке дидактических материалов по самым различным разделам начального курса математики.
Достоверность полученных результатов обеспечивается избранной методологией и комплексной методикой исследования, соответствующих природе изучаемого педагогического явления, а также репрезентативности анализируемых данных.
Апробация работы проводилась в ходе выступлений автора:
1) на научно-практических конференциях по проблемам на
чального образования (2000-2003 г.г.);
2) на внутривузовской научной сессии аспирантов, соискателей
и преподавателей ДГПУ;
3) на заседаниях научно-методического семинара кафедры
MHO ДГПУ (2001-2003 г.г.);
4) на семинаре учителей начальных классов СШ № 8, № 11 г.
Махачкалы (2002 г.).
На защиту выносятся:
система учебных заданий, способствующая эффективному формированию элементов исследовательских умений в рамках математической подготовки учащихся начальных классов;
методика организации работы с разработанной системой учебных заданий.
Сущность и специфика исследовательской познавательной деятельности
Для формулирования и обоснования требований к организации процесса усвоения знаний, способствующего эффективному формированию у обучаемых элементов исследовательских умений, рассмотрим, прежде всего, познавательные действия, характерные для человека, ведущего научное исследование.
Первое, что нужно отметить, - это то, что познавательные действия исследователя всегда направлены на изучение реальных конкретных объектов (они и являются исходным материалом для исследования).
Это предполагает наличие у исследователя умений включать эти объекты в собственно исследование, т.е. изучать и описывать объекты, представленные в виде конкретных данных или фактов на основе требований объективности, достоверности, точности и т.п. Исследователь должен уметь при этом, по мнению П.В.Копнина /70/, дифференцировать данные и факты в зависимости от методов их получения (выделять, например, данные и факты, полученные в эксперименте и путем наблюдений), обозначать данные и факты при помощи точных терминов и понятий, использовать различные семантические определения для установления однозначных отношений между применяемыми терминами (понятиями) и соответствующими изучаемыми объектами, выявлять конкретные познавательные действия, необходимые для получения того или иного результата и т.д. Поскольку в любом научном исследовании, как правило, возникает необходимость перехода от уже выявленных данных и фактов к новым, то исследователь, кроме вышеперечисленного, как указывает М.Арбиб /4/, должен уметь еще и распознавать новые данные и факты, сопоставлять известные и новые объекты, находить у них общее и то, что их различает (проводить наблюдения, эксперименты, измерения), идентифицировать объекты и классифицировать их.
Научные исследования всегда направлены на решение проблем, формулируемых обычно в виде целей, которые должны быть достигнуты исследователем. Характер этих целей и особенности изучаемых объектов, указывает В.В.Быков /17/, определяют характер и состав необходимых познавательных действий. В этой связи для выявления особенностей познавательных действий в науке имеет смысл показать специфику фундаментальных и прикладных исследований, а также решаемых в них задач, приводящих все действия исследователей в единую целенаправленную систему.
Научные проблемы, формулируемые и решаемые в фундаментальных исследованиях, как известно, предполагают поиск принципиально новых идей, путей и методов познания и объяснения. Это требует от исследователя умения анализировать имеющиеся системы научных знаний (теорий, законов, гипотез и т.д.), выделять необходимое из всего объема информации об изучаемых объектах, четко разделять проверенные и гипотетические знания, глубоко проникать в суть решаемой проблемы, критически изучать познавательные возможности имеющихся методов и средств исследования, осознавать и выявлять различные аспекты проблемы, определять необходимые методы их познания. Прикладные же исследования направлены на практическое использование сформулированных законов и теорий. Они предполагают поиск методов эффективного применения уже известного в науке. Это значит, что от исследователя требуется понимание критериев, согласно которым истинные научные знания можно отделить от мнений или спекулятивных рассуждений, умение соотносить знания с тем или иным кругом объектов и условий действия, аккумулировать опыт решения разнообразных задач, выбирать из ряда возможных решений именно то, которое необходимо для каждого конкретного случая, изыскивать необходимые средства решения.
Для решения фундаментальных и прикладных проблем, как видно, необходимы знания и умения самого различного плана. Их использование (для построения теорий, формулирования гипотез, законов, обоснования целесообразности методов их практического применения и т.п.) в научных исследованиях предполагает необходимость решения различных задач. В этой связи отметим, что ученые выделяют в научных исследованиях эмпирические, теоретические и логические задачи. Содержание этих задач предъявляет свои требования к составу познавательных действий как с изучаемым объектом, так и со знаниями о нем и обуславливает использование вполне определенных методов и средств познания. Так, решая эмпирические задачи, исследователь должен, опираясь на ту или иную теорию, сосредоточивать внимание на выделении и изучении фактов об изучаемом объекте, разрабатывать (или подбирать) методы и средства, позволяющие выявлять и однозначно определять существенные его характеристики и проверять полученные данные на независимой ни от чего основе. Здесь в качестве основного метода познания комплексно используют наблюдения, эксперимент и измерения.
Психолого-дидактические основы процесса усвоения знаний, способствующего формированию элементов исследовательских умений у учащихся начальных классов
Поскольку, как было показано в предыдущем параграфе, в основе мышления лежат анализ, синтез, абстрагирование и обобщение (в ходе анализа через синтез), то, видимо, имеет смысл, рассмотрев их сущность, показать, как характер процесса усвоения знаний, способствующего формированию у учащихся элементов исследовательских умений, определяется уровнем развития этих операций и характером взаимоотношений между ними.
Вначале подчеркнем еще раз то обстоятельство, что анализ, синтез, абстракция и обобщение, согласно С.Л.Рубинштейну /122, с. 30/, есть «...общие знаменатели познавательного процесса. Они относятся не только к отвлеченному мышлению, но и к чувственному познанию и восприятию».
Анализ - это процесс расчленения, различения, разбиения, установления элементов, составляющих компонентов чего-либо. Синтез - это соотнесение, сопоставление, установление связей, объединение различных компонентов. Абстрагирование - это отвлечение, выделение отдельных элементов из других, составляющих целое. Обобщение - это установление сходства, тождества объектов по свойствам или сущности, объединение объектов в соответствующие классы (индукция) и отнесение конкретных объектов к заданным классам (дедукция). В какой-то мере можно, видимо, считать, что абстрагирование является производной от анализа и возможна на основе полученных в анализе результатов, а обобщение есть непосредственное следствие синтезирования.
В восприятии анализ проявляется в избирательном выделении и различении объектов и свойств на фоне элементов, в создании их целостных конфигураций, структур, форм и интерпретации чувственных образов объектов и их свойств. Абстрагирование в восприятии зыступает как отвлечение от некоторых свойств чувственно представляемого объекта, выделение в первую очередь «сильных» раздражителей. Обобщение в чувственном отражении имеет вид простой генерализации, в процессе которой устанавливается сходство по чувственным признакам или отношениям между ними.
В мышлении на эмпирическом уровне анализ и абстрагирование приводят к выделению и фиксации в слове непосредственно познаваемых объектов и их свойств, к образованию таким образом формальных абстрагирований, не позволяющих получить истинное представление о познаваемом объекте. Синтез и обобщение на этом уровне мышления приводят к классификации и описательной систематизации познаваемых объектов и их свойств на основе формально сходных признаков. Общее, выделенное таким образом, еще не является существенным и может, вообще, им не быть. Дедукция в этом случае заключается в подведении под понятие.
На уровне теоретического мышления в анализе и абстрагировании отделяются существенные свойства от несущественных, необходимые от случайных, создаются содержательные абстракции. Происходит это не просто путем отбора свойств, а путем их преобразования. На этой основе производятся содержательный синтез и обобщение, по результатом которых в качестве общих берутся уже не формально сходные признаки познаваемых объектов и их свойств, а существенные признаки, лежащие в основе сущности этих объектов и свойств.
В этом случае путем синтеза осуществляется восхождение к конкретному. Роль дедукции здесь заключается не просто во включении познаваемых объектов и их свойств в определенный класс, а в выделении доказательств, в процесс которых эмпирические индукция и дедукция входят как органичные компоненты.
В мышлении как поиске неизвестного, поиске его сущности и объяснения психологи выделяют несколько основных фаз: возникновение и осознание проблемной ситуации, решение проблемы, фиксация достигнутого решения проблемы, проверка, уточнение и изменение первоначального решения проблемы.
Возникновение и осознание проблемы связывают с предыдущей работой мышления и полученными ранее знаниями. Решение проблемы может происходить в разных условиях и может идти разными путями: при наличии или отсутствии у субъекта знаний о способе решения. В любом случае процесс решения проблемы - это абстракции. В реальном мышлении всегда, подчеркивает А.М.Матюшкин /89/, имеет место их сочетание с преобладанием первого или второго пути. Продуктивное мышление, направленное на восполнение отсутствующих у субъекта тех или иных знаний, является сложным процессом, который включает выдвижение и проверку гипотез на основе сопоставления исходных условий с требуемым результатом, их переосмысливание (переформулирование) в связи с получаемыми в ходе решения новыми дополнительными данными. Все это осуществляется на базе аналитико-синтетических механизмов, суть которых показана выше. Затем найденное решение фиксируется в суждении и затем подвергается уточнению, отработке и выражению в полном и окончательном виде.
Пути и средства формирования у младших школьников элементов исследовательских умений в процессе обучения математике
Анализ результатов исследований последних лет, посвященных нашей проблеме, показывает, что формирование исследовательских умений в процессе обучения математике представляет значительные трудности даже для учащихся старших классов. Поэтому перед нами встал вопрос о возможности формирования у младших школьников элементов исследовательских умений. Для решения этого вопроса был организован специальный эксперимент.
Цель первого этапа эксперимента состояла в получении данных, которые позволили бы установить, проводится ли работа по формированию у учащихся начальных классов элементов исследовательских умений в процессе обучения математике.
На этом этапе мы использовали методы анкетирования, беседы с учителями школ, прямое и косвенное наблюдение, контрольные работы.
С учетом анализа полученных данных, состояния преподавания математики в начальных классах школ, где проводился эксперимент, было констатировано, что:
- целенаправленная работа по формированию у учащихся начальных классов элементов исследовательских умений не проводится (а если и проводится, то она недостаточно эффективна);
- у учащихся не формируются элементы исследовательских умений, основу которых составляют анализ, синтез, сравнение, абстрагирование, классификация, обобщение и др.
Результаты анализа методической литературы, изучение опыта работы учителей послужили основой для выдвижения приведенной выше гипотезы нашего исследования.
На следующем этапе осуществлялся поиск путей и средств формирования у младших школьников элементов исследовательских умений.
Мы проводили различные исследования, касающиеся этого вопроса. Результаты этих исследований приводятся ниже.
Нами были использованы методики, которые были разработаны А.З.Заком, Е.И.Роговым, Л.Брайтом, Н.И.Поливановой, И.В.Риви-ной, Р.Амтхауэром, Э.Ф.Замбацявичене. Они составлены с целью выявления уровня сформированности системного мышления у детей 6-9 лет, а также с целью исследования уровня развития и особенностей мышления, сформированности важнейших логических операций и элементов исследовательских умений.
Каждая отдельная методика имеет свою систему фиксации и отработки результатов. Рассмотрим теперь подробнее ход выполнения каждой методики в отдельности, В эксперименте было задействовано 180 учащихся вторых классов СШ № 8, 11, 38, 1 г.Махачкалы.
Для индивидуальной работы с каждым учеником по выявлению его уровня сформированности приемов умственной деятельности, составляющих основу элементов исследовательских умений, мы использовали комплекс психологических методик (тестов). В основе некоторых из этих методик лежат надежные и валидные тесты отечественных и зарубежных исследователей, модифицированные нами для целей нашего исследования. Все методики базируются на наглядном материале, что связано со спецификой возраста (6-9-летние дети).
После выполнения ребенком каждой методики мы проводили обработку результатов и выявляли уровень сформированное соответствующего компонента исследовательских умений.
Диагностика проводилась с каждым ребенком индивидуально. Экспериментатор раскладывает методический материал теста на столе, садится рядом с учеником и дает инструкцию. Только после того, как ребенок полностью усвоит инструкцию можно переходить к основным диагностическим заданиям.
Экспериментатор в специальном бланке фиксировал ответы ребенка по каждому заданию. На этом основании проводилась количественная обработка результатов.
Процедура проходила в стиле мягкой беседы, экспериментатор каждый раз произносил ребенку текст инструкции, давал необходимые пояснения, если этот текст был ребенку непонятен. Комплекс являлся диагностическим, поэтому подсказки ответов ребенку были недопустимы. Если ребенок категорически отказывался выполнять какую-либо из предлагаемых методик, мы не настаивали. Выполнение этой методики переносилось на следующий раз.
