Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы состояния проблемы методики обучения учащихся решению физических задач 16
1.1 . Теоретико-методологические основы изучения деятельности по решению задач 16
1.2. Состояния проблемы методики обучения учахщихся при решении физических задач 43
Глава IІ. Обоснование обобщённого действия по применению средств решения физических задач 73
2.1.Обобщённые схемы, модели и структуры в процессе решения физических задач 73
2. 2Формирование умения применять средства решения в процессе решения задач по физике 120
2.3. Обработка и анализ результатов педагогического эксперимента 125
Выводы по второй главе 132
Заключение 134
Библиография 137
- Теоретико-методологические основы изучения деятельности по решению задач
- Состояния проблемы методики обучения учахщихся при решении физических задач
- 2Формирование умения применять средства решения в процессе решения задач по физике
- Обработка и анализ результатов педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Решение задач является одним из наиболее сложных видов учебной деятельности. На решение задач отводится более половины учебного времени, решение задач является и целью, и средством обучения, поэтому неумение учащихся самостоятельно решать задачи является серьезной трудностью в изучении физики, математики и других дисциплин. Такое положение объясняется не только сложностью данного вида учебной деятельности учащихся, но и недостатками самой методики решения задач.
В силу сказанного, одной из важнейших целей, которая должна достигаться в процессе обучения, является формирование у обучаемых обобщённых умений, которые позволят учащимся решать любые задачи вне зависимости от их содержания. Большинство исследователей считают возможным (а в плане общей дидактики необходимым) формирование обобщённых умений решения задач. Сформированные в рамках одной предметной области, обобщённые умения решать задачи можно перенести в другие предметные области. Данное обстоятельство должно явно осознаваться всеми субъектами учебного процесса. Обобщённые умения решать задачи есть те универсальные умения, которые могут быть востребованными на протяжении всей последующей деятельности человека вне зависимости от избранной им профессии. Это то ценное, «...что остается, когда все выученное уже забыто»
Об актуальности достижения такой цели, конечно же, говорить не приходится.
Обычно учащимся предлагается решать огромное количество задач, используя в качестве ориентира примеры решения типовых задач, прорешенных учителем на занятиях, в надежде, что умение решать задачи сформируется в процессе их решения само по себе. Не имея развёрнутой операционной основы деятельности по решению задач, ученики вынуждены руководствоваться методом аналогий и методом «подгонки» под известный ответ, приведённый в конце задачника. Так, посредством проб и ошибок, без опоры на мыслительные структуры однозначно обуславливающие исполнение тех или иных операций, ученик пытается решать задачи не имея представления о том, как это следует делать. Вряд ли можно считать такой подход продуктивным.
Методические умения педагога слабо помогают конструированию когнитивной деятельности учащегося, так как в ныне действующих общеобразовательных программах не предусмотрено изучение теоретических основ решения задач, да и сама методика формирования умений решать задачи опирается в основном на эмпирическое мышление ученика. Очень часто педагог оказывается один на один с проблемой обучения решению задач, без соответствующей теоретической и методической поддержки. Имеющаяся литература по методике преподавания физики даёт главным образом ответ на вопрос, как решать те или иные задачи, и явно недостаточно отвечает на вопросы, что значит решить задачу и как обучить решению задач по физике. Особенность физических задач, их структура, сущность решения вне зависимости от их конкретных типов и видов исследуются и обобщаются пока слабо.
Среди задач, решаемых в методике обучения решению задач, выделяются две взаимосвязанные задачи:
1) исследование операционного состава действий по решению
задач;
2) формирование у учащихся обобщенных умений решать задачи. Взаимосвязь данных проблем заключается в том, что
формирование соответствующих обобщённых умений возможно
только на основе полного, развёрнутого операционного состава
обобщённых действий. Не имея полного набора операций, педагог
не может представить ученикам обобщённые действия для
освоения в развёрнутом виде, вследствие чего формирование
умения решать задачи происходит в значительной степени
стихийно и имеет низкую эффективность. Именно поэтому
проблема выявления операционного состава обобщённых действий
по решению задач представляется весьма актуальной.
Степень изученности проблемы. В большинстве исследований по методике решения задач (Т.А. Шукурова, Ф.Х.Хакимова, Т.Бобоева, А.Маджидова, Д. Шерматова, Н.Н. Пойя, А.В. Тулькибаева, Л.М. Усова, Д.И.Фельдштена и др.) обычно предлагаются четыре группы действий. Это действия, обеспечивающие: анализ задачи (ориентирование); планирование решения; осуществление решения (исполнение); прочерк решения (контроль). Проблема раскрытия операционного содержания этих действий становится важнейшей проблемой при разработке методик обучения решению задач различных видов и типов. В ряде работ (Л.А. Иванова, В.В. Кириллов, Г.П. Стефанова), ориентированных на данную проблематику, раскрывается операционный состав следующих действий: анализ задачи, планирование решения, проверка решения. Операционный же состав действий обучаемых на этапе «осуществление решения задачи» на сегодняшний день остаётся недостаточно разработанным.
Чаще всего осуществление решения задачи представляется исследователями как применение общих положений соответствующей области знания, как то: определения, правила, законы, формулы, условия задачи, однако содержание ориентировочной основы, операционный состав действия по применению этих общих положений теоретического материала остаётся нераскрытым.
Таким образом, к средствам решения автор относит такие элементы теоретического материала, как аксиомы, определения законы, формулы, теоремы и т. д.
Практика обучения показывает, что решение задач часто вызывает значительные затруднения даже у тех учеников, которые достаточно свободно владеют теоретическим материалом учебного предмета. Для успешного решения задач, кроме знания теоретического материала, необходимо также владеть специфическим умением, обеспечивающим в процессе решения применение средств решения, т.е. тех элементов теоретического материала, которые используются при решении задач.
Из-за отсутствия умений применять теоретические знания в решении задач учащийся испытывает значительные затруднения при попытках воспользоваться полученными теоретическими знаниями непосредственно в практической учебной деятельности. Вследствие этого, теоретический материал воспринимается как нечто обособленное от практики, неудобное в практическом использовании. Неумение применять средства решения в решении задач побуждает учеников запоминать большое количество частных формул, ориентированных на решение типовых задач, и это является основной причиной затруднений при решении задач даже незначительно отличающихся от типовых. Данные обстоятельства побуждают обратиться к проблеме развития у учащихся таких обобщённых умений, которые бы обеспечили возможность применения теоретического материала в решении задач.
Таким образом, с одной стороны, решение задач не обходится без применения теоретических знаний, а с другой, приходится констатировать отсутствие в методике решения задач развёрнутого операционного состава действия, обеспечивающего применение теоретических знаний в решении задач. Сказанное выявляет ряд противоречий, наиболее существенными из которых являются следующие:
между необходимостью применять теоретические знания в решении задач и отсутствием в методике обучения решению задач методов формирования обобщённых умений по применению средств решения;
между потребностью в разработке методов формирования у учащихся обобщённых умений решения задач и недостаточной разработанностью операционного содержания обобщённого действия, обеспечивающего возможность применять средства решения в решении задач.
Названные противоречия определили проблему и тему предлагаемого исследования. Проблемой исследования является разработка методов формирования у учащихся умений решать физические задачи, основанных на развёрнутом операционном составе деятельности по решению задач, а темой – определение операционного состава обобщённого действия по применению средств решения в решении физических задач и формирование соответствующего данному действию умения.
Цель исследования: обосновать обобщенные действия по применению средств решения физических задач, и на их основе сформировать у учащихся умение применять средства решения в процессе решения задач по физике.
Объект исследования: процесс обучения школьников решению задач по физике.
Предмет исследования: теоретико-методологические основы изучения деятельности по применению средств решения, методы и приёмы формирования умения применять средства решения в решения физических задач.
Гипотеза исследования: методика обучения учащихся решению задач будет успешной, если в состав деятельности по решению задач будет входить развёрнутый операционный состав действия по применению средств решения. Нормативный подход к изучению деятельности будет являться методологической основой разработки операционного состава. Состав операций при этом будет определяться на основе анализа системы предметов деятельности решающего субъекта: задача, решение задачи, средства решения.
В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой исследования были определены следующие задачи:
1. Проанализировать исторический, методический и педагогико-психологический аспект проблемы на основе изучения различных методов решения задач и разработать методику решения задач по физико-математическим дисциплинам.
2. Обосновать обобщённую модель и структуру процесса решения задач.
-
Разработать операционный состав решения задач (средства решения).
-
Обосновать структуру нормативной деятельности по решению физических задач и определить место, которое занимает в ней действие по применению средств решения.
-
На основе имеющихся структур разработать методику формирования у учащихся умения применять средства решения в решении физических задач.
7. Апробировать сформированные умения на предмет их эффективности для учебной деятельности по решению задач.
Теоретическую основу исследования составил ряд сложившихся и общепринятых психолого-педагогических теорий:
- теория деятельностного подхода в обучении (А.Н. Леонтьев, П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина и другие);
- психологические и дидактические закономерности формирования обобщённых умений (В.В. Давыдов, С.Л. Рубинштейн, В.А.Крутецкий, Н.А. Менчинская, Г.А. Дзида).
Методологическую основу исследования составили:
- нормативный подход к изучению деятельности (Л.М. Фридман, Д.И.Фельдштейн, Т.А.Шукуров, Ф.Х.Хакимов, Т.Бобоев, Б.К. Дамитров);
- общая теория и методика применения задач в обучении естественнонаучным дисциплинам (Е.Н. Кабанова-Меллер, Т.А. Шукуров, Ф.Х. Хакимов, Т.Бобоев. А.Маджидов, Н.А. Менчинская, Г.А. Саймон, Н.Н. Тулькибаева).
Важными для научной концепции исследования явились исследования по содержанию и структуре деятельности по решению физических задач (Г.Д. Бухарова, Д.И.Фельдштейн, Т.А. Шукуров, Ф.Х.Хакимов, Т.Бобоев, А.Маджидов, Дж.Шарипов, В.В. Кириллов, Г.П. Стефанова, Н.Н. Тулькибаева, Л.М. Фридман), работы по методике решения физических задач и методике обучения решению физических задач (П.А. Знаменский, С.Е. Каменецкий, В.П. Орехов, А.Н. Яворский и др.), работы по методике обучения учащихся решению физических задач (Г.А. Дзида, А.В. Усова). Определение содержания обобщенных умений решения задач связано с осмыслением и переработкой процесса решения задач, заложенного в кибернетике и информатике.
Общие вопросы методики решения задач, методики обучения учащихся решению физических задач, формирования обобщённых умений решения задач рассматривались также в исследованиях М.Е. Тульчинского, В.И. Савченко, Б.С. Беликова, Б.А. Гохвата.
Методы исследования. В работе применялась совокупность теоретических методов исследования, к числу которых относятся:
анализ литературных источников по рассматриваемой проблеме, позволяющий сформулировать исходные позиции исследования;
сопоставительный анализ действий вычислительных (кибернетических) систем и когнитивной деятельности учащихся при решении различных задач с целью выявления действий, инвариантных относительно формулировки задач и предметной области теоретического материала;
теоретическое обобщение и моделирование структур предметной деятельности учащихся при решении задач;
анализ и обобщение собственного опыта преподавательской деятельности по обучению решению задач в рамках общеобразовательных курсов физики и математики, а также курса общей физики (первый - второй курсы университета).
Использовался ряд эмпирических методов исследования, к которым можно отнести:
прямое и косвенное наблюдение за деятельностью студентов на лекционных практических и лабораторных занятиях по курсу общей физики, за деятельностью учащихся на уроках и посещающих подготовительные курсы для поступающих в вузы;
педагогический эксперимент по апробации сформированного обобщенного умения применять средства решения при решении физических задач,
Диссертационное исследование проводилось в период с 2005 г. по 2012 г. и включало в себя три основных этапа.
Первый этап (2005-2007) включал анализ существующих методик решения физических задач. Были выявлены основные ошибки, которые допускают обучаемые при решении задач, определены исходные условия исследования, существующие противоречия в формировании у учащихся умений решения задач, обоснованы подходы к разработке операционного состава обобщенных действий. Проводился констатирующий эксперимент.
На втором этапе (2008-2009) изучались и анализировались структуры деятельности обучаемых в процессе решения задач. Корректировались модели, описывающие процесс решения задачи, был теоретически обоснован операционный состав действия по применению средств решения и методики применения средств решения в решении физических задач.
На третьем этапе (2009-2012) проводились обучающие эксперименты. Апробировалась методика решения задач, корректировалась модель процесса применения средств решения при решении задач. Проводился комплексный анализ педагогического эксперимента.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
- дано теоретическое обоснование модели процесса применения средств решения в решении физических задач;
- сформирована структура средств решения;
сформирован объект задачи, релевантный средству решения,
выделен алфавит задачи, построена таблица замещения знаков;
- обосновано утверждение средств решения в высказывании решения задачи;
- уточнена структура средства решения, компонентами которой являются идентификатор, объект средства решения.
Теоретическая значимость исследования заключается:
в совокупности методологических подходов, положений, составляющих теоретическую основу для выявления операционного состава обобщённых действий по решению физических задач;
в уточнении определений понятий «условие задачи», «требование задачи», «решение задачи» и «процесс решения задачи» в терминах формальной логики;
- определены связи и отношения меду тремя объектами деятельности по решению задач, а именно задачей, решением задачи, совокупностью средств решения.
Практическая значимость исследования выражается в следующем:
теоретические положения доведены до уровня конкретных методических разработок, которые были внедрены в практику обучения общеобразовательным школ Хатлонской области;
подготовлены методические рекомендации по пропедевтике решения физических задач.
Достоверность результатов исследования обеспечивается систематическим и всесторонним анализом проблемы; применением методов, адекватных целям и задачам исследования; опорой на теорию деятельности и теорию формирования обобщённых умений, разработанных в отечественной дидактике; следованием теоретическому нормативному подходу в изучении деятельности; согласованностью основных результатов и положений с современной методикой решения физических задач; положительными результатами педагогического эксперимента; репрезентативностью и статистической значимостью результатов педагогического эксперимента.
Педагогический эксперимент включал:
- обобщение передового педагогического опыта учителей, основанное на теории деятельности и теории формирования обобщённых умений, разработанных в отечественной дидактике;
- проведение опытно-педагогической работы по соотнесенности основных результатов и положений с современной методикой решения физических задач.
Апробация исследования осуществлялась автором в публикациях, выступлениях на научно-методических семинарах и научных конференциях.
Основные положения и результаты исследования были представлены и обсуждались на республиканской научно-практической конференции, состоявшейся на базе Педвузов РТ, на региональной научно-практической конференции молодых учёных и специалистов Хатлонской области, на научно-практической конференции, проходившей на базе Курган-Тюбинского государственного университета (Курган-Тюбе, 2005-2011).
На защиту выносятся:
- обобщённая модель, структуры и схемы процесса применения решения задач по физике;
- операционный состав действия по применению средств решения в решении физических задач, включающий в себя:
- формирование объекта задачи, релевантного средству решения;
- выделение алфавита задачи; построение таблицы замещения знаков; преобразование утверждения средства решения.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы.
Теоретико-методологические основы изучения деятельности по решению задач
Для решения вопроса о выделении периодов исследователи используют 14 критериев периодизации, важнейшими из которых являются социально-экономические условия и возникновение крупнейших психолого-педагогических концепций, оказывающих влияние на проблематику методических исследований. В соответствии с данной периодизацией временной процесс развития методики обучения физике следует разбивать на семь периодов, сгруппированных по трём эпохам: -дореволюционная эпоха; -советская эпоха; -послесоветская эпоха. Рассмотрим состояние методики решения физических задач в каждом периоде. Дореволюционная эпоха включает три периода развития методики решения задач. 1. Первый период относится к первой половине XVIII в. - 60-е годы XIX в. Первоначально задача рассматривалась как методический приём обучения физике. Рождение такого приёма совпало с зарождением самой методики преподавания физики ещё в первой половине восемнадцатого века. Учебные задачи того времени носили качественный характер и относились к математическим задачам, не выделяясь в особый класс физических задач. 2. Второй период составляет промежуток времени 60-е — конец 90-х годов XIX в. В этот период произошло оформление физической задачи как самостоятельного типа задач, отдельных от математических. 3. Третий период — конец 90-х годов XIX в. - октябрь 1917 г.
Научная революция конца девятнадцатого - начала двадцатого века послужила мощным толчком к развитию отечественной методической мысли. Появляются первые классификации физических задач, задачи группируются по тематическим разделам курса физики и способам представления условия задачи. Происходит зарождение отечественных методик решения различных типов задач в виде методических рекомендаций, содержащихся в предисловиях к учебникам и задачникам по физике. К началу советской эпохи в номенклатуру физических задач входят логические, расчётные, графические, экспериментальные, абстрактные задачи. Решение задач начинает выполнять образовательные и мировоззренческие функции. Следующие три периода входят в советскую эпоху, охватывающую промежуток времени с 20-х до конца 80-х годов XX века. 4. С начала советской эпохи, 20-е годы XX века, решение задач постепенно становится самостоятельной методикой обучения физике. Важность введения решения задач в учебный процесс отмечал, например, А.В. Цингер. Таким образом, данный период можно считать начальным этапом развития методики решения задач. К номенклатуре задач прибавляются исследовательские, творческие задачи. В методике обучения физике проводятся поиски новых сюжетов физических задач, методов решения, требующих от обучаемых большей активности и самостоятельности. 5. В следующий период - 30-е - конец 50-х годов XX века -индустриализация страны обусловила возложение на задачи политехнических функций и появление задач с политехническим содержанием. В это время происходит интенсивное развитие специальных (частных) методик решения задач, появляется специальная литература по методике составления и решения физических задач. Первым методическим пособием по методике решения задач считают работу Д.А.Александрова и И.М. Швайченко [3], изданную в 1948 году, в которой приводятся этапы решения задач, требования к учащимся по оформлению решения, правила решения. В работах И.И. Соколова [114], П.А. Знаменского [48] производится анализ процесса решения задач, разделение его на этапы, выявление операционного состава деятельности по решению задач. Разрабатываются отдельные способы и методы решения задач: арифметический, алгебраический, графический. В методике физики появляется приём самостоятельного составления физических задач учащимися. В рассматриваемый в методике обучения физике период определяются роль, функции, значение решения задач, расширяется номенклатура (типология) задач. Физическая задача становится содержанием обучения и неотъемлемой частью методов обучения. В диссертационных исследованиях, выполненных С.С. Мошковым [82], М.Е. Тульчинским [130], А.Н.Яворским [151], Н.А. Якутовым [153], проводится дальнейшая разработка проблем решения задач в направлении создания методик решения отдельных видов задач, анализа ошибок, допускаемым учащимися при решении задач. 6. Третий период советской эпохи продолжается с конца 50-х до конца 80-х годов XX в. Результаты проведённых в предшествующий период исследований привели к разработке сборников задач и методических пособий, обеспечивщих учителя необходимым методическим инструментарием для внедрения в учебный процесс самых разнообразных задач. В качестве примера такого методического пособия можно привести книгу для учителя «Методика решения задач по физике в средней школе», написанную СЕ. Каменецким и В.П.
Состояния проблемы методики обучения учахщихся при решении физических задач
Для состояния проблемы построения методики обучения учащихся при решении задач исследователь имеет возможность выбирать наиболее удачные операции и действия учащихся только из уже сформированного у них набора действий. При этом отобранные действия будут обусловлены существующими содержанием и методиками обучения, а также личностными особенностями субъекта. В этом случае мы не можем объективно судить об эффективности отобранных нами действий, поскольку у нас нет уверенности в оптимальности как учебного процесса, в ходе которого идёт формирование деятельности по решению задач, так и стиля мышления избранного в качестве объекта наблюдения ученика. Кроме того, существенная часть операций выполняется лучшими учащимися в свёрнутом виде, поэтому некоторые свёрнутые элементы деятельности (операции) могут быть не зафиксированы исследователем. Даже раскрыв операциональное содержание действий учеников, у нас не будет уверенности, что это и есть именно та, наиболее рациональная деятельность, а не её неполное, искаженное подобие. Таким образом, описывая только деятельность учеников по решению задач, вряд ли удастся выделить новую ориентировочную основу деятельности. Реально исследователи вынуждены довольствоваться селекцией наиболее удачных действий, не имея объективного критерия эффективности и справедливости этих действий.
В.В. Давыдов считает безрезультатным принятие эмпирического обобщения в качестве методологической основы психолого-педагогических исследований. «Отводя решающую роль в процессе обобщения такому сравнению, пригодному на все случаи жизни, традиционная педагогическая психология тем самым закрывает путь к изучению конкретных содержательных действий ребёнка, посредством которых он мог бы обнаружить, выделить и зафиксировать столь же конкретный, содержательный способ взаимодействия разных свойств и сторон предмета, определяющий его внутреннее единство, его существование как специфического целостного предмета. Этот способ взаимодействия, внутренняя связь данного предмета никаким сравнением обнаружена быть не может, так как сравнение может выделить в нём лишь какую-либо формальную сходную черту с другими предметами, но не всеобщую основу специфичности данного предмета» [31, с. 118].
Многие методисты - физики, такие как Д.А. Александров, И.М. Швайченко, И.И. Соколов, П.А. Знаменский, СЕ. Каменецкий, В.П. Орехов, выявили этапы решения задач и связанные с ними одноимённые этапы деятельности по решению задач эмпирически. К недостаткам эмпирического подхода следует также отнести отсутствиеответов на ряд вопросов: «чем определяется необходимость того или иного этапа, необходимость исполнения того или иного действия?»; «какие из этапов носят объективно необходимый характер?»; «каково основание структурирования деятельности?» Отсутствие объективного критерия структурирования (этапизации) деятельности выражается, в частности, в том, что разные исследователи выделяют различное число этапов решения. Так, например, Д.А. Александров и И.М. Швайченко [3] выделяют 7 этапов решения задач, И.И. Соколов [114] выделяет 10 этапов, П.А. Знаменский [48] — 9 этапов, СЕ. Каменецкий и В.П. Орехов [56] приводят три укрупнённых этапа решения задач. Кроме того, отсутствие объективного критерия структурирования не позволяет обоснованно отдать предпочтение какой-либо структуре деятельности решения задач.
Выйти за рамки сложившейся номенклатуры действий, ввести новые действия и операции возможно только придерживаясь теоретико-экспериментального пути изучения деятельности по решению задач.
В рамках теоретического пути изучения деятельности по решению задач мы также можем выделить два подхода: деятельностный и нормативный.
Деятельностный подход требует положить в основу исследования общую теорию деятельности, которая определит структуру деятельности в исследуемой области.
Общая структура исследования на основе нормативного подхода может быть представлена следующим образом: основываясь на общетеоретических положениях различных областей знаний (теории задач, логики, кибернетики) производится анализ предмета деятельности по решению задач. Строится обобщенная интегративная модель задачи и процессов её решения, и уже на их основеконструируется идеальная деятельность, посредством которой будет обеспечена реализация процесса решения широкого класса задач. В психологии этот подход называется нормативным. [139, с. 57-58]
Среди исследователей, придерживающихся теоретико-экспериментального пути изучения деятельности по решению физических задач, мы можем назвать таких учёных, как А.В. Усова, Н.Н. Тулькибаева, Л.М. Фридман, Г.А. Т.А.Шукурзод, А.Комилов,
2Формирование умения применять средства решения в процессе решения задач по физике
В процессе решения задач на практических занятиях развернутый операционный состав действия, способы его реализации на практике демонстрируются учителем в целях формирования у учеников умений выполнять соответствующие операции. Действие по применению средств решения состоит из четырёх последовательно выполняемых операций: - формирование объекта задачи, релевантного средству решения; - выделение алфавита задачи; - построение таблицы замещения знаков; - преобразование утверждения средства решения. Разнообразие операций, которыми необходимо овладеть ученику для успешного решения задач, заставляет нас предположить, что фронтальное, одновременное формирование всех приведённых выше операций вряд ли можно считать эффективным. На наш взгляд, наиболее рациональным представляется такая форма организации занятий, которая бы позволяла концентрировать учебный процесс на формировании некоторой выделенной операции, а после успешного завершения её формирования - переходить к формированию последующей. Когда ученик освоил действия, являющиеся содержанием умения, выполнение и контроль над этими действиями передаётся учащемуся, при этом роль преподавателя сводится к индивидуальной корректировке действий учеников и обеспечению их необходимыми ориентирами для самоконтроля, В качестве иллюстрации основной идеи представляемой методики можно привести слова Д.Б. Эльконина: «Формирование учебной деятельности есть процесс постепенной передачи выполнения отдельных элементов этой деятельности самому ученику для самостоятельного осуществления без вмешательства учителя» [149, с. 275]. Итак, в процессе решения задач преподаватель концентрирует процесс обучения на формировании некоторого одного умения (группы схожих умений) и, убедившись в положительном завершении процесса формирования данного умения, переходит к формированию следующего. Такой способ поэтапного формирования умений решать задачи представляется нам наиболее рациональным по следующим причинам: 1)после того, как некоторое умение полностью сформировано, преподаватель имеет возможность передать выполнение части действий под полный контроль ученика; 2)чёткое разделение этапов позволяет отслеживать уровень сформированное умений; 3)на каждом этапе преподаватель имеет возможность целенаправленно избирать содержание и методику преподавания, наиболее подходящие для формирования последующих умений; 4) на каждом этапе для преподавателя сформулирована дидактическая задача с ясными дидактическими целями. Таким образом, сплошной процесс формирования умений разбивается на ряд дидактических задач, в ходе решения каждой из которых преподаватель использует наиболее подходящие методы преподавания (средства решения) и прекрасно осознаёт момент достижения дидактической цели (окончания решения дидактической задачи). При таком подходе изменение методов преподавания необходимо и обосновано спецификой формирования определённого умения и фактическим уровнем подготовки ученика. Прохождение каждого этапа не связано жёсткими временными границами и целиком зависит от уровня подготовки учеников и преподавателя. Сама методика направлена на фактическое освоение учащимися необходимых умений. Изменение методов и содержания преподавания происходит строго вслед за формированием умений ученика и не терпит поспешности. Переходя от этапа к этапу, преподаватель передаёт учащимся всё новые элементы учебнойдеятельности, получая дополнительное время для индивидуальной работы с учениками. Освобождая себя от рутинных операций, преподаватель получает всё большую свободу в выборе форм и методов обучения, занятия становятся более насыщенными, информативными и интересными для всех участников учебного процесса.
Всего мы выделяем пять этапов формирования умений применять средства решения задач. Содержание этапов приведено в матрице содержания этапов формирования умения применять средства решения в процессе решения задач приведено на рис. 19.
Каждый из этапов характеризуется определённым уровнем сформированное действий по решению задач. Для каждого этапа определяется содержание деятельности преподавателя, методы, содержание преподавания и дидактические цели.
Пустые клетки матрицы (рис. 19) означают отсутствие у учеников умений выполнять соответствующие операции и указывают на необходимость демонстрации преподавателем в процессе решения исполнения данных операций, указывают на жёсткий стиль преподавания,под которым подразумеваются в основном репродуктивные методы обучения, такие как: объяснительно- иллюстративный, алгоритмический метод, устное изложение. Преподаватель предоставляет ученику полную ориентировочную основу операций, подробно демонстрирует их исполнение. Ученик повторяет действия вслед за преподавателем, воспроизводит их, действует по образцу, по аналогии. При таком стиле преподавания применяется стандартная форма организации обучения: весь класс решает одну задачу.
Клетки, содержащие знак «W» означают, что соответствующие операции уже освоены учащимся на достаточном уровне и контроль над их исполнением и само исполнение может быть передано ученику в полном объёме. По мере формирования у учащихся умений исполнять операции, являющиеся содержанием действия по применению средства решения, педагог получает возможность переходить к мягкому стилю преподавания. В учебный процесс включаются проблемно-поисковые методы обучения, такие как эвристическая беседа (диалогический метод), игровые элементы, проблемное обучение, семинарские занятия. При таком стиле преподавания ученик получает большую свободу в выборе приёмов и способов исполнения операций, самостоятельно выстраивает полную систему ориентиров, активно включается в познавательную деятельность. Преподаватель осуществляет руководство познавательной деятельностью, то есть формулирует вопросы и проблемы, предоставляет неполную ориентировочную основу исполнения действий, контролирует и направляет обсуждение проблемы, выступает в роли арбитра. Мягкий стиль преподавания открывает возможность для реализации самых разнообразных форм организации учебного процесса: семинарское занятие, разбиение класса на группы, одна задача для каждой группы, для каждой группы - своя задача.
Клетки, содержащие стрелку, означают приоритетное формирование умения исполнять соответствующую операцию. Таким образом, на каждом этапе формирования умения применять средства решения определяется
Обработка и анализ результатов педагогического эксперимента
Педагогический эксперимент проводился в период 2005—2011 г. В школах г.Курган-Тюбе, Сарбанд и Бохтарский, Вахшский районов гимназия Курган-Тюбинский государственный университта им Носира Хусрава. Всего при проведении педагогического эксперимента было охвачено 480 человек (учащихся школы, студентов первого курса Курган-Тюбинского госуниверситета).
Целью эксперимента являлась экспериментальная проверка влияния сформированного умения применять средства решения задач на уровень общего умения решать физические задачи.
Экспериментальное исследование состояло из трех этапов: этап констатирующего, обучающего и контрольного экспериментов.
Этап констатирующего эксперимента проводился с целью выявления уровня владения обучаемыми умением применять средства решения в решении задач, анализа типичных ошибок, связанных с неверным выполнением этапа применения средств решения.
Обучающий эксперимент - второй этап экспериментального исследова ния. Обучающий эксперимент проводился путем экспериментального обучения. Цель экспериментального обучения состояла в формировании у учащихся экспериментальной группы умения применять средства решения в решении задач.
На третьем этапе экспериментального исследования проводился контрольный эксперимент, целью которого являлась получение и анализ результата экспериментального обучения, проверка влияния сформированного умения применять средства решения на уровень сформированное общего умения решать физические задачи.
Остановимся более подробно на методике и организации каждого этапа эксперимента.Констатирующий эксперимент был осуществлён в Сургутском филиале Уральского государственного технического университета (КГУ) в октябре-ноябре 2005 г. В эксперименте приняли участие 74 студента, из них 24 студента Курган-Тюбинского государственного энергетического института. При выборе площадки для проведения констатирующего эксперимента диссертант руководствовался следующими соображениями: умения решать физические задачи у студентов первого курса сформировано традиционной методикой обучения и методикой решения задач в частности, принятыми в средней школе. Таким образом, именно обследование умений студентов первого курса позволит выявить, в какой мере усвоенная за школьные годы традиционная методика решения задач способствует успешному решению задач, иными словами, выявить всё, что даёт школа в части формирования умения решать физические задачи.
Качественный анализ контрольных работ, индивидуальные беседы со студентами во время консультаций позволили выявить причины ошибок, допущенных в процессе решения задачИз 74 студентов, участвовавших в эксперименте, только в отношении восьми (28% от всего числа участников эксперимента) можно говорить одостаточном уровне сформированности умения решать физические задач. Остальные обречены допускать ошибки при решении задач, поскольку определенные операции выполняются с ошибками, либо не исполняются вовсе. В нижеследующей таблице 9 мы приводим данные о количестве учеников, имеющих проблемы с выполнением некоторых операций. Из всей возможной номенклатуры операций при анализе мы выделили те, проблемы в исполнении которых были явно выражены в 10 и более работах.
Выделенные нами 7 проблемных операции мы разделили на две группы по принадлежности к предметным областям физики и математики.
Словами «анализ задачи» условно обозначена совокупность операций, посредством которых обеспечивается формализация задачи, выделение условия и требования задачи, краткая запись формулировки задачи, уяснение физической сущности, построение необходимых схем и рисунков. Успешность исполнения операции «выбор средства решения» определяласьпо избранной для решения основной формуле, закону. «Применение средств решения» считалось исполненным верно, если в избранную формулу корректно подставлены данные задачи и записаны дополнительные соотношения, обусловленные особенностями задачи и формирующие математическую модель объекта задачи.
Ошибки, связанные с применением математического аппарата, выявлялись при анализе «математического» этапа процесса решения физической задачи, при этом мы не принимали во внимание, правильно или нет, осуществлялось исполнение операций на предыдущих этапах решения.
Пооперационный анализ ошибок, допущенных испытуемыми при решении физических задач, показал, что в предметной области физики наибольшие затруднения у студентов связаны именно с применением средств решения в решении физических задач (46%). Это означает, что около половины студентов потенциально не способны решать нестандартные задачи, в процессе решения которых необходимо вводить дополнительные физические величины, не указанные (не заданные) в условии задачи, и/или обозначения физических величин отличаются от их обозначений, принятых в общей формуле.
Около 70% студентов не владеют на должном уровне математическим аппаратом, используемом при решении физических задач. Особенно большие затруднения испытывают студенты в операциях с векторами и векторными уравнениями. Анализ работ и беседы с отдельными студентами на консультациях показали, что проблемы с применением математического аппарата связаны как с недостатком общей математической подготовки, так и с проблемами переноса математических знаний и умений из предметной области математики в предметную область физики.
Недостаточное освоение студентами отдельных операций по разному сказывалось на решении задач. В зависимости от содержания задачи невладение той или иной операцией, действием приводило к различным по степени тяжести последствиям: от некорректных записей, в общем не
