Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Научно-педагогические основы формирования универсальных учебных действий в обучении информатике в основной школе 18
1.1. Универсальные учебные действия как основа метапредметных результатов освоения основной образовательной программы основного общего образования 18
1.2. Современный курс информатики в контексте ориентации на достижение новых образовательных результатов 37
1.2.1. Построение курса информатики с опорой на принципы фундаментальности, системности и полноты содержания образования 37
1.2.2. Определение планируемых образовательных результатов по информатике с учетом требований ФГОС ООО 44
Выводы по первой главе 59
ГЛАВА II. Методика формирования универсальных учебных действий в процессе решения задач по информатике в основной школе 60
2.1. Системно-деятельностный подход к определению условий достижения планируемых образовательных результатов по информатике 60
2.2. Решение задач по информатике как условие формирования универсальных учебных действий 65
2.2.1. Принцип организации образовательного процесса по информатике, ориентированного на формирование универсальных учебных действий. 65
2.2.2. Разработка подхода к отбору задач в рамках реализации принципа организации образовательного процесса по информатике 74
2.3. Цели, задачи и основные результаты педагогического эксперимента 95
Выводы по второй главе 108
Заключение
- Современный курс информатики в контексте ориентации на достижение новых образовательных результатов
- Определение планируемых образовательных результатов по информатике с учетом требований ФГОС ООО
- Решение задач по информатике как условие формирования универсальных учебных действий
- Разработка подхода к отбору задач в рамках реализации принципа организации образовательного процесса по информатике
Введение к работе
Актуальность исследования. Современный этап развития системы
российского школьного образования характеризуется внедрением федеральных
государственных образовательных стандартов второго поколения. Смена
парадигмы школьного образования обусловлена пересмотром требований,
которые предъявляются к выпускнику в условиях нарастающих социальных и
технологических изменений, связанных с быстрым развитием и внедрением в
практику средств информационных технологий. Для успешной социализации в
информационном обществе сегодня важны не только предметные результаты
освоения обучающимся дисциплин школьного цикла, но и его умение учиться,
способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений,
непрерывному образованию и саморазвитию. Отвечая запросам личности,
государства и общества, школьное образование должно обеспечивать освоение
обучающимися общенаучных понятий и обобщенных способов действий, а также
формирование способности их использования в практике решения личностно
значимых задач. Таким образом, в структуре требований к результатам освоения
школьниками основной образовательной программы основного общего
образования зафиксированы три группы образовательных результатов:
личностные, предметные и метапредметные.
Согласно ФГОС ООО, основу метапредметных образовательных
результатов составляют универсальные учебные действия (УУД). Наиболее
полная программа развития универсальных учебных действий, а также е
методология и модель представлены группой ученых под руководством
А.Г. Асмолова (Г.В. Бурменская, И.А. Володарская, О.А. Карабанова,
Н.Г. Салмина, С.В. Молчанов). Значение термина «универсальные учебные
действия» определяется ими как совокупность способов действия учащегося (а
также связанных с ними навыков учебной работы), обеспечивающих его
способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая
организацию этого процесса. На основе системно-деятельностного культурно-
исторического подхода (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, Д.Б. Эльконин,
П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов) и с учетом разработанной методологии
исследователями были выделены для основной школы следующие виды УУД:
личностные (самоопределение, смыслообразование, действие нравственно-
этического оценивания), регулятивные (действия, обеспечивающие организацию
учебной деятельности), познавательные (общеучебные, логические, знаково-
символические, действия постановки и решения задач), коммуникативные
(обеспечивают социальную компетентность, умение слушать и вступать в диалог,
продуктивно взаимодействовать и сотрудничать со сверстниками и взрослыми).
Многие ученые отмечают, что развитие у школьников универсальных учебных действий всех видов может происходить наиболее эффективно в рамках освоения курса информатики, поскольку информатика имеет значительную метапредметную направленность в сравнении с другими дисциплинами школьного цикла. Согласно К.К. Колину, на современном этапе своего развития информатика рассматривается как фундаментальная наука, которая «оказывает
большое влияние на многие области научных исследований, передавая им свою
научную методологию (методологию информационного моделирования,
информационный подход к анализу различных объектов, процессов и явлений в
природе и обществе)». Этим обусловлены сильные междисциплинарные связи
школьной информатики с другими предметами как на уровне понятийного
аппарата, так и методов и средств познания реальности. В соответствии с этим
дисциплина ориентирована на формирование научного мировоззрения, отработку
общеучебных навыков работы с информацией, подготовку выпускника к
продолжению образования и профессиональной деятельности в информационном
обществе. Постановка обозначенных целей во многом определяется актуальными
принципами фундаментальности, системности и полноты содержания общего
образования, направленными на повышение его качества. Таким образом, можно
говорить о становлении информатики как метадисциплины, которая обладает
значительным потенциалом в возможности эффективного освоения
обучающимися фундаментальных общенаучных понятий и формирования
универсальных учебных действий, большинство из которых носят
информационный характер.
Различным аспектам методики обучения информатике, в том числе
значительному вкладу учебного предмета в достижение целей общего
образования, посвящен целый ряд научных и методических работ (А.А. Кузнецов,
С.А. Бешенков, Л.Л. Босова, А.Г. Гейн, С.Г. Григорьев, Т.Б. Захарова, К.К. Колин,
И.В. Левченко, В.С. Леднев, Н.В. Макарова, М.П. Лапчик, С.М. Окулов,
Е.А. Ракитина, И.Г. Семакин, Н.Д. Угринович, Е.К. Хеннер и др.). Однако ориентация курса информатики на достижение школьниками метапредметных результатов обучения очерчивает ряд новых проблем, требующих решения.
Первой проблемой является отсутствие единства в определении тех конкретных метапредметных образовательных результатов (форм УУД), достижение которых возможно при освоении школьного курса информатики, а также планируемых результатов обучения этому предмету. В ФГОС ООО сформулированы лишь общие требования к личностным, предметным и метапредметным результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования, которые подлежат конкретизации в рабочих программах отдельных учебных предметов. Анализ проектов примерных программ по информатике для основной школы позволяет выявить множество подходов к решению обозначенной проблемы.
В проекте, предложенном издательством «Просвещение», раздел
«Планируемые образовательные результаты» содержит перечень понятий и
конкретных сведений, а также умений и навыков предметного характера, которые
будут сформированы. Метапредметный компонент в целях обучения курсу
отражен не достаточно явно. Авторский коллектив С.Г. Григорьева,
В.В. Гриншкуна, И.В. Левченко, О.Ю. Заславской формулирует планируемые образовательные результаты в форме знаний, умений, мыслительных способностей и качеств личности учащегося, а также системы его отношений к собственной информационной деятельности. Несмотря на то, что метапредметные образовательные результаты авторами также отдельно не выделяются, все
перечисленные компоненты планируемых результатов обучения информатике в
той или иной степени носят метапредметный характер. В примерной программе
по информатике и ИКТ, опубликованной коллективом А.А. Кузнецова,
С.А. Бешенкова, А.Л. Семенова, А.Г. Кушниренко, отдельно выделяются
метапредметные результаты, формируемые при обучении информатике, которые
сформулированы в виде обобщенных умений и способностей. В проекте,
представленном Ассоциацией учителей информатики, под метапредметными
результатами понимаются «освоенные обучающимися на базе одного, нескольких
или всех учебных предметов способы деятельности, применимые как в рамках
образовательного процесса, так и в реальных жизненных ситуациях». В структуре
предлагаемых авторами метапредметных результатов, достигаемых при обучении
информатике, можно выделить освоенные общепредметные понятия,
универсальные учебные действия разных видов, а также сформированные универсальные умения информационного характера. В проекте также выделены планируемые образовательные результаты изучения информатики в виде преимущественно предметных знаний и умений.
Учебно-методические комплекты, составленные в соответствии с требованиями ФГОС ООО (Л.Л. Босова, А.Г. Гейн, А.В. Горячев, И.Г. Семакин, Н.Д. Угринович и др.), также содержат рекомендации по достижению новых образовательных результатов на уроках информатики. Так, в учебной программе, изданной под руководством И.Г. Семакина, в качестве метапредметных образовательных результатов выборочно приводятся формулировки требований ФГОС ООО. В УМК Л.Л. Босовой указано, что основу метапредметных образовательных результатов составляют универсальные учебные действия, и установлено их соответствие теоретическим материалам и практическим заданиям, обеспечивающим их формирование. В рабочей программе и учебниках информатики для основной школы, разработанных авторским коллективом А.Г. Гейна, Н.А. Юнермана, А.А. Гейна, также реализованы дидактические установки на освоение универсальных действий, через которые предполагается осуществлять приобретение учащимися ключевых компетенций. В программе авторского коллектива А.В. Горячева, В.Г. Герасимовой, Л.А. Макариной и других метапредметным результатом изучения курса «Информатика» также «является формирование ИКТ-компетенции и универсальных учебных действий», но авторами предлагается собственный перечень УУД.
Таким образом, каждый авторский коллектив выделяет собственный
перечень планируемых образовательных результатов, которые отражают знания и
умения школьника преимущественно предметной направленности.
Метапредметный образовательный результат, который формируется при обучении информатике в основной школе, большинством авторов понимается как набор универсальных учебных действий, однако единого мнения по вопросу конкретного перечня и форм УУД на данный момент не существует.
Ориентация общеобразовательного курса информатики на метапредметный образовательный результат, который может быть достигнут при его освоении, обусловливает еще одну проблему. Она заключается в раскрытии возможности взаимосвязанного формирования универсальных учебных и предметных действий
учащихся, которые реализуются через соответствующие метапредметные и предметные умения. Данная особенность обусловлена метапредметным характером информатики, согласно которому универсальные учебные действия могут рассматриваться как предметный компонент содержания обучения.
Вопросам формирования различных компонентов метапредметных
образовательных результатов на уроках математики, информатики, русского,
английского языков и на разных ступенях школьного образования посвящены
исследования Н.О. Балакиной, Л.Л. Босовой, Н.Л. Будахиной, С.В. Зенкиной,
Э.В. Миндзаевой, С.А. Никишовой, Е.П. Поздняковой, Л.А. Теплоуховой,
Ю.А. Штепа и других ученых. Авторами предлагаются различные средства,
например интерактивные технологии, и рассматриваются методы, такие как метод
проектов и другие, наиболее подходящие для организации образовательного
процесса, ориентированного на достижение метапредметных результатов
обучения. Большинство ученых приходят к выводу, что новые образовательные
результаты наиболее эффективно достигаются в деятельности, что в полной мере
отвечает системно-деятельностному подходу, лежащему в основе современной
парадигмы школьного образования. На уроках информатики учебная
деятельность преимущественно строится в форме решения задач. Роль задачи как
эффективного средства обучения информатике рассматривается в психолого-
педагогической и методической литературе. Многочисленные научно-
методические исследования (А.А. Кузнецов, П.А. Асенова, Е.С. Винокурова,
А.С. Захаров, Т.Б. Захарова, С.Ю. Иванов, Н.В. Матвеева, Е.В. Морозова,
С.М. Окулов, Е.В. Разова, Т.Н. Суворова и др.) посвящены классификации задач,
определению сложности и трудности задач, их роли и функций в обучении,
вопросам содержания и методов их решения, взаимосвязи развития мышления
школьников и задач и другим. Однако, как показал анализ диссертационных
работ, пути и формы использования задач по информатике как средства
формирования универсальных учебных действий, составляющих основу
метапредметных образовательных результатов, разработаны учеными не в полной
мере.
В целом проведенный анализ результатов исследований и научных публикаций позволяет сделать вывод, что не в полной мере обоснован выбор тех или иных задач для формирования универсальных учебных действий в процессе обучения информатике, не достаточно детально проработаны конкретные способы организации деятельности учащихся по их решению, позволяющие в ходе освоения предметного содержания курса информатики эффективно достигать метапредметных образовательных результатов, то есть взаимосвязанно формировать как универсальные учебные, так и предметные действия.
Таким образом, актуальность исследования определена наличием следующих противоречий:
– между требованиями ФГОС ООО к достижению всех компонентов
новых образовательных результатов (личностных, предметных и
метапредметных) и отсутствием регламентированного перечня планируемых образовательных результатов по отдельным школьным предметам, в том числе по информатике, который служил бы конкретизацией требований стандарта;
– между потенциалом общеобразовательного курса информатики в
достижении школьниками метапредметных образовательных результатов в форме
универсальных учебных действий и недостаточной проработанностью
методических аспектов реализации этого потенциала через процесс решения задач.
Необходимость устранения указанных противоречий обусловливает проблему, которая заключается в поиске методических условий эффективного формирования универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов, в процессе решения задач на уроках информатики в основной школе.
Объектом исследования является процесс формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов учащихся основной школы на уроках информатики.
Предмет исследования – методические условия эффективности
формирования универсальных учебных действий в процессе решения задач на уроках информатики в основной школе.
Цель исследования – разработать и обосновать методику формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов в процессе решения задач по информатике в основной школе.
Гипотеза исследования. Формирование универсальных учебных действий,
составляющих основу метапредметных образовательных результатов,
предусмотренных федеральным государственным образовательным стандартом основного общего образования, при обучении информатике может быть осуществлено эффективно, если:
-
школьный курс информатики будет ориентирован на достижение планируемого образовательного результата, который уточняет и конкретизирует требования ФГОС ООО к личностным, предметным и метапредметным образовательным результатам и определяется с учетом принципов фундаментальности, системности, полноты содержания образования в форме умений, реализующих универсальные и предметные способы действий;
-
образовательный процесс будет организован в соответствии с идеей взаимосвязанного формирования универсальных учебных и предметных действий, на основе принципа «От цели в форме планируемого образовательного результата – через выполнение адекватных видов деятельности – к формированию предметных и метапредметных умений»;
-
в учебном процессе будет использоваться набор специально подобранных задач, направленных на выполнение видов предметной деятельности по информатике, создающих условия для формирования универсальных учебных действий.
Поставленная цель и сформулированная гипотеза определяют следующие
задачи исследования:
1. Провести анализ требований ФГОС ООО к результатам освоения
основной образовательной программы основного общего образования и выявить особенности их достижения в курсе информатики, построенном на принципах фундаментальности, системности и полноты содержания образования.
-
Обосновать, что планируемые результаты обучения информатике могут быть достигнуты обучающимися посредством выполнения адекватных видов деятельности в процессе решения задач, и определить такие виды деятельности.
-
Разработать подход к отбору задач по информатике, согласно которому выполнение видов предметной деятельности в процессе их решения создаст условия для достижения учащимися не только планируемого результата обучения информатике, но и метапредметного образовательного результата посредством взаимосвязанного формирования как предметных, так и универсальных учебных действий.
-
На основе разработанного подхода предложить набор задач по информатике и методические рекомендации по их использованию в курсе основной школы.
-
Экспериментально проверить эффективность применения предложенного набора задач в формировании универсальных учебных действий на уроках информатики в основной школе.
Для достижения поставленной цели и проверки сформулированной
гипотезы были использованы методы теоретического анализа (изучение и
систематизация философской, психолого-педагогической, методической
литературы по проблеме исследования; анализ школьных образовательных стандартов, учебных программ, учебных пособий, задачников и методических материалов по курсу школьной информатики), методы эмпирического исследования (наблюдение за процессом обучения, тестирование, анкетирование, изучение и обобщение педагогического опыта в области школьной информатики), педагогический эксперимент, его количественный и качественный анализ.
Теоретико-методологическую основу исследования составили труды ученых, в которых рассматриваются:
– теория структуры и содержания и методология образования
(В.В. Краевский, А.А. Кузнецов, В.С. Леднев, И.Я. Лернер, А.М. Новиков, М.В. Рыжаков, М.Н. Скаткин и др.);
– основы психолого-педагогической теории познания и деятельности,
применение деятельностного подхода в обучении (Л.С. Выготский,
П.Я. Гальперин, В.В. Гузеев, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, А.М. Новиков, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина, И.С. Якиманская и др.);
– вопросы теоретических основ методики обучения информатике
(А.Г. Асмолов, С.А. Бешенков, С.Г. Григорьев, А.П. Ершов, Т.Б. Захарова, А.А. Кузнецов, М.П. Лапчик, С.М. Окулов, Н.И. Рыжова и др.);
– психолого-педагогические аспекты процесса решения задач, вопросы
применения учебных задач в обучении (Г.А. Балл, П.Я. Гальперин, Л.Л. Гурова, В.В. Давыдов, З.И. Калмыкова, Ю.М. Колягин, В.И. Крупич, В.А. Крутецкий, И.Я. Лернер, А.М. Матюшкин, Е.А. Машбиц, Л.М. Фридман, Д.Б. Эльконин и др.).
Научная новизна результатов выполненного исследования состоит в следующем:
-
Выявлено, что актуальность принципов фундаментальности, системности и полноты содержания школьного образования, положенных в основу ФГОС ООО, обусловливает необходимость реализации метапредметного потенциала современного курса информатики и определяет возможность формирования в рамках его изучения не только предметных, но и универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов.
-
Обосновано, что в основу образовательного процесса по информатике, ориентированного на реализацию метапредметного потенциала учебной дисциплины, может быть положен принцип «От цели в форме планируемого образовательного результата – через выполнение адекватных видов деятельности – к формированию предметных и метапредметных умений», согласно которому деятельность представлена процессом решения задач.
-
Показано, что данный принцип позволяет использовать в обучении информатике набор задач, инициирующих выполнение видов предметной деятельности, что создает условия для достижения учащимися не только планируемого результата обучения информатике, но и метапредметного образовательного результата посредством взаимосвязанного формирования как предметных, так и универсальных учебных действий.
Теоретическая значимость результатов выполненного исследования заключается в том, что:
-
Требования ФГОС ООО к образовательным результатам, подлежащим персонифицированной оценке (предметным и метапредметным), конкретизированы для курса информатики основной школы в планируемых результатах обучения в форме предметных умений, которые определяют сформированность основных понятий и способов деятельности, а также в перечне универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов, которые могут быть достигнуты в обучении информатике.
-
Определены виды предметной деятельности по информатике, обеспечивающие достижение планируемых образовательных результатов, выявлена закономерность, согласно которой данные виды деятельности могут быть объединены в группы по типу обобщенной формулировки.
-
Обосновано, что выполнение всех выделенных и объединенных в группы видов предметной деятельности в процессе решения задач по информатике создает условия для формирования соответствующих универсальных учебных действий учащихся и достижения ими метапредметных образовательных результатов.
Практическая значимость проведенного исследования заключается в том, что предложенный подход к отбору задач по информатике для основной школы реализован в конкретном наборе задач, который сопровождается методическими рекомендациями по их использованию.
Задачи подобраны таким образом, что каждая из них инициирует выполнение определенного вида предметной деятельности, что обеспечивает формирование предметных умений. В то же время выполнение всех видов
предметной деятельности, объединенных в группу с обобщенной формулировкой, создает условия для формирования у учащихся конкретных универсальных учебных действий. В рамках каждой группы присутствуют задачи из всех основных тем школьного курса информатики, что подтверждает универсальность предметной деятельности по информатике, выступающей одновременно предметом освоения в рамках одного тематического раздела и инструментом освоения остальных тем курса. Материалы и результаты исследования могут послужить основой для разработки учебных и методических пособий для общеобразовательной подготовки по информатике.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обусловлены
теоретической состоятельностью базовых положений исследования и
практической реализацией предложенных подходов; соответствием методологии исследования поставленной проблеме; применением методов, адекватных предмету исследования; опорой основных положений на достижения педагогической науки; рациональным сочетанием теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных его цели и задачам; количественным и качественным анализом результатов проведенного опытно-экспериментального исследования.
Организация и основные этапы исследования. Исследование
проводилось в три этапа.
На первом этапе (2008–2010 гг.) исследования изучалась проблема смены
парадигмы школьного образования, проводилось изучение концепции
федеральных государственных образовательных стандартов для всех ступеней
общеобразовательной школы, анализ проектов примерных программ,
разработанных на ее основе. Были исследованы различные точки зрения на утвержденные проекты стандартов, изучен опыт их экспериментального введения в отдельные учебные заведения. На основании проведенного анализа сформулированы гипотеза, цели и задачи исследования.
На втором этапе (2010–2011 гг.) проводилась теоретико-
экспериментальная работа, в ходе которой проверялись и конкретизировались ключевые понятия (в том числе понятие универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов освоения основной образовательной программы основного общего образования). Уточнялись теоретические положения исследования и пункты гипотезы. Решались поставленные задачи исследования: были выявлены особенности конкретизации требований ФГОС ООО к результатам освоения ООП ООО в целях обучения информатике; сформулирован и обоснован принцип, обеспечивающий раскрытие метапредметного потенциала курса информатики основной школы, который следует положить в основу образовательного процесса; указанный принцип был реализован в разработке набора задач и методических рекомендаций по их использованию в обучении информатике в основной школе.
На третьем этапе (2011–2014 гг.) проводились констатирующий и формирующий этапы эксперимента, в рамках которых в ряде школ образовательный процесс по информатике был организован на основе предлагаемого принципа с использованием разработанного в рамках
исследования набора задач. На основе анализа полученных эмпирических данных были сформулированы выводы об эффективности использования набора задач в формировании метапредметных результатов обучения в форме универсальных учебных действий. Были уточнены положения гипотезы, оформлены результаты исследования.
На защиту выносятся следующие положения:
-
В основу образовательного процесса по информатике, ориентированного на реализацию требований ФГОС ООО, должен быть положен принцип «От цели в форме планируемого образовательного результата – через выполнение адекватных видов деятельности – к формированию предметных и метапредметных умений», который позволит реализовать значительный метапредметный потенциал дисциплины посредством взаимосвязанного формирования как предметных, так и универсальных учебных действий. Согласно данному принципу деятельность школьников должна быть организована в форме решения задач.
-
Каждый вид предметной деятельности, выполняемый на уроках по информатике в основной школе, может быть отнесен к одной из групп по типу обобщенной формулировки. Выполнение совокупности видов деятельности каждой группы создает условия для формирования конкретных универсальных учебных действий. Таким образом, выполнение видов предметной деятельности в ходе решения задач по информатике в основной школе обеспечивает достижение школьниками метапредметного образовательного результата.
-
В обучении информатике, ориентированном на формирование универсальных учебных действий, следует использовать подход к отбору задач, решение которых предполагает выполнение обучающимися видов предметной деятельности. Данный подход заключается в следующем. В качестве процессуальной стороны задачи рассматривается обобщенная формулировка конкретной группы видов предметной деятельности, выполняемых в рамках ее решения, а в качестве предметно-содержательной стороны – конкретная тема курса, в которой объект изучения становится объектом, над которым производится деятельность по решению задачи. Данный подход служит основой для формирования набора задач, а их использование в учебном процессе с целью формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов является эффективным.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты
исследования внедрялись в практику в форме педагогической экспериментальной
работы по созданной методике обучения в общеобразовательных школах
Кировской области, на факультете информатики и на физико-математическом
факультете ФГБОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный
университет». Теоретические и практические положения диссертации
докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Информационно-коммуникационные технологии в образовании: ресурсы, опыт, тенденции развития» (Архангельск, 2010), III Международной научно-практической конференции «В мире научных открытий» (Таганрог, 2012), Международной научно-практической конференции «Влияние информационных
технологий на развитие образовательной системы» (Саратов, 2012),
Международной молодежной конференции «Ребенок в современном мире. Дети и
Родина» (Киров, 2012), Десятой открытой всероссийской конференции
«Преподавание информационных технологий в Российской Федерации» (Москва,
2012), Международной научно-практической конференции «Математическое,
естественнонаучное образование и информатизация» (Москва, 2012). Результаты
исследования апробировались также через выступления с докладами на 61–64-х
научных сессиях по итогам научно-исследовательской работы за 2008–2012 годы
в ФГБОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный университет» (Киров,
2009–2013), научно-методическом семинаре Института математики и
информатики ГБОУ ВПО города Москвы «Московский городской
педагогический университет» (Москва, 2013). Отдельные результаты
исследования использовались в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009–2013 годы» (Соглашение 14.В37.21.0543).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка и приложений.
Современный курс информатики в контексте ориентации на достижение новых образовательных результатов
Особенностью федеральных государственных образовательных стандартов общего образования является «усиление их ориентации на результаты образования как системообразующий компонент конструкции стандартов» [150, с.4]. ФГОС ООО устанавливает требования к таким результатам освоения обучающимися основной образовательной программы основного общего образования, как личностные, предметные и концептуально новые метапредметные. Выделение трех видов образовательных результатов отражает современную парадигму образования, согласно которой «процесс учения понимается не только как усвоение системы знаний, умений и навыков, составляющих инструментальную основу компетенций учащегося, но и как процесс развития личности, обретения духовно-нравственного опыта и социальной компетентности» [150, с.4].
Предметные и метапредметные результаты освоения основной образовательной программы основного общего образования необходимы, в первую очередь, для успешного продолжения образования. Уровень их достижения диагностируется посредством персонифицированной итоговой аттестации выпускников. В то же время личностные результаты, в том числе приобретенные ценностные ориентации обучающегося и его личностные характеристики, согласно ФГОС ООО, относятся к результатам индивидуальных достижений обучающихся, а также выступают критерием эффективности воспитательно-образовательной деятельности образовательного учреждения, и не подлежат итоговой персонифицированной оценке. Таким образом, настоящее исследование посвящено проблемам достижения учащимися основной школы в первую очередь диагностируемых требований к результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования – предметным и метапредметным.
Согласно ФГОС ООО, требования к метапредметным результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования должны отражать [146]: - умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности; - умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач; - умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией; - умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения; - владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности; - умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы; - умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач; - смысловое чтение; - умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать своё мнение; - умение осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих чувств, мыслей и потребностей; планирования и регуляции своей деятельности; владение устной и письменной речью, монологической контекстной речью; - формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий; - формирование и развитие экологического мышления, умение применять его в познавательной, коммуникативной, социальной практике и профессиональной ориентации.
Перечисленные требования обобщают в себе требования сформированности универсальных учебных действий (УУД), ИКТ-компетентности, навыков учебно-исследовательской и проектной деятельности, а также смыслового чтения и работы с текстом. При этом детальный анализ положений Стандарта позволяет утверждать, что основу метапредметных образовательных результатов составляют именно универсальные учебные действия. Так, в требованиях к разработке основной образовательной программы основного общего образования отмечается, что помимо прочих компонентов, содержательный раздел программы должен включать «программу развития универсальных учебных действий (программу формирования общеучебных умений и навыков) на ступени основного общего образования, включающую формирование компетенций обучающихся в области использования информационно-коммуникационных технологий, учебно-исследовательской и проектной деятельности» [146, с.26]. Отметим, что в приведенном фрагменте формулировки «универсальные учебные действия» и «общеучебные умения и навыки» используются как синонимичные.
Определение планируемых образовательных результатов по информатике с учетом требований ФГОС ООО
Анализ сформулированных в исследовании видов предметной деятельности по информатике (приложение А), обеспечивающих достижение планируемого образовательного результата, позволяет заметить, что они могут быть определенным образом сгруппированы. Например, одна из групп выглядит так:
Группа 1. Анализ объекта и отнесение его к определенному типу на основе выявленных свойств или функций (типизация). ВПД[6]. Анализ различных сетевых услуг и отнесение их к одному из типов по форме и виду возможного взаимодействия. ВПД[7]. Анализ составных компонентов компьютера и отнесение их к одному из типов по функции организации процедур обработки, хранения, ввода, вывода и передачи информации. ВПД[2]. Анализ графического элемента рабочего стола и отнесение его к одному из типов в соответствии с выявленными свойствами и допустимыми действиями над ним. ВПД[11]. Анализ функциональных возможностей программного средства и отнесение его к типу программ, предназначенных для решения соответствующего класса задач. ВПД[5]. Анализ информационного взаимодействия в системах различной природы и вынесение суждения о протекающих информационных процессах на основе выявления их основных характеристик.
Суть всех перечисленных видов деятельности заключается в следующем: «Анализ объекта и отнесение его к определенному типу на основе выявленных свойств или функций». В зависимости от конкретной темы школьного курса информатики, действия могут производиться над различными объектами: сетевыми услугами, ярлыками файлов и папок, свойствами программных продуктов. Ниже приведены ВПД, объединенные в группы с обобщенной формулировкой. Группа 2. Поиск информации. ВПД[44]. Работа с нецифровыми источниками информации (текст, бумажный каталог, картотека) с целью поиска и отбора информации в соответствии с поставленной задачей. ВПД[39]. Построение поисковых запросов для баз данных, поисковых интернет-сервисов в соответствии с поставленной задачей. ВПД[57]. Фильтрация записей в таблицах и базах данных и получение выборочной информации о характеристиках объектов, процессов и явлений в соответствии с поставленной задачей. ВПД[43]. Прогнозирование результатов применения различных видов поисковых запросов. ВПД[24]. Оценка релевантности результатов поиска, модификация поискового запроса в соответствии с условиями задачи. ВПД[15]. Вынесение суждения о качестве, надежности и безопасности получаемой информации на основе анализа источника и канала передачи. Группа 3. Получение новых сведений об объектах, процессах и явлениях на основе анализа информации о них, ее интерпретации и обобщения. ВПД[14]. Вынесение суждения о достоверности, полноте, объективности получаемой информации на основе анализа источника и канала передачи. ВПД[16]. Вынесение суждения о понятности, полезности (ценности) и актуальности сообщений различных видов на основе их интерпретации. ВПД[23]. Оценка объема информации в сообщении по количеству и информационному весу символов используемого алфавита. ВПД[22]. Оценка количества информации в сообщении по степени снятия состояния неопределенности системы. ВПД[36]. Получение сведений о характеристиках компьютера и его компонентов на основе анализа информации, предоставляемой операционной системой. ВПД[37]. Получение сведений о характеристиках объектов, процессов и явлений на основе изучения информации о них, представленной на графиках, в диаграммах и таблицах. ВПД[35]. Получение сведений о синтаксисе и характеристиках типов данных языка программирования на основе анализа сообщений об ошибках в процессе компиляции программы. Группа 4. Преобразование объектов из одной формы представления информации в другую с минимальными потерями в полноте информации. ВПД[25]. Перевод алгоритма с естественного языка на формальный (язык блок-схем, школьный алгоритмический язык, язык программирования). ВПД[41]. Представление зависимости между исходными данными и результатом решения задачи в виде высказывания или логического выражения. ВПД[56]. Упрощение логических выражений с использованием законов логики и проверка тождественности преобразования через построение таблиц истинности и логических схем. ВПД[21]. Определение истинности высказывания, записанного на естественном или формальном языке. ВПД[17]. Выполнение операции перевода чисел из одной позиционной системы счисления в другую.
ВПД[42]. Представление табличных данных в форме диаграммы выбранного типа. Группа 5. Подбор объектов с заранее определенными (заданными) свойствами. ВПД[28]. Подбор информационных процессов в системах различной природы. ВПД[29]. Подбор логической формулы, условия фильтрации и поиска в электронных таблицах в соответствии с поставленной задачей. ВПД[33]. Подбор системы счисления (основания) для выполнения заданных операций над числами в соответствии с условием поставленной задачи. ВПД[32]. Подбор различных наборов входных данных для тестирования схем логических выражений в соответствии с таблицами истинности. ВПД[31]. Подбор различных наборов входных данных для тестирования компьютерной программы в соответствии с условием поставленной задачи. ВПД[30]. Подбор последовательностей действий, которые отвечают заданным требованиям к алгоритму. Группа 6. Подбор инструментов и средств решения задачи. ВПД[52]. Сопоставление характеристик различных видов памяти и типов носителей и оценка их применения в зависимости от поставленной задачи. ВПД[9]. Анализ функциональных возможностей и оценка применимости периферийных компьютерных устройств в зависимости от потребностей пользователя (от условия задачи). ВПД[10]. Анализ функциональных возможностей и оценка применимости программных средств в зависимости от потребностей пользователя (от условия задачи). ВПД[34]. Подключение, установка и настройка программно-аппаратных средств, обеспечивающих выполнение компьютером заданных функций, в том числе возможность сетевого взаимодействия. ВПД[53]. Сопоставление характеристик различных сетевых услуг, обеспечивающих одинаковый тип и форму взаимодействия, выявление достоинств и недостатков, а также условий использования в информационной деятельности. ВПД[46]. Сопоставление интерфейса и функциональных возможностей различных программных средств (в том числе антивирусных программ), предназначенных для решения одного класса задач, оценка их применимости в зависимости от поставленной задачи.
Решение задач по информатике как условие формирования универсальных учебных действий
Одной из задач настоящего исследования является экспериментальная проверка эффективности применения разработанного набора задач в формировании универсальных учебных действий на уроках информатики в основной школе. Опираясь на [25, 104 и др.], мы понимаем под экспериментом такой метод познания, при использовании которого в естественных или искусственно созданных контролируемых условиях исследуется некоторый объект или явление, при этом на него оказывается активное воздействие в соответствии с целью исследования. Как правило, педагогический эксперимент – это эксперимент, задачей которого является выяснение сравнительной эффективности применяемых в учебно-воспитательной работе методов.
Экспериментальное исследование, направленное на разработку и проверку эффективности методики формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов в процессе решения задач по информатике в основной школе, выполнялось на протяжении 2011–2013 гг. на базе МОАУ Лицей № 21 г. Кирова и МОАУ СОШ № 18 г. Кирова, и было проведено в несколько этапов.
На первом этапе была определена цель и сформулирована гипотеза исследования. Целями педагогического эксперимента являются:
1. Изучение состояния проблемы достижения учащимися основной школы метапредметных образовательных результатов, предусмотренных ФГОС ООО, в процессе освоения курса информатики.
2. Реализация разработанной методики формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов учащихся основной школы в процессе решения задач по информатике.
3. Проверка гипотезы, согласно которой формирование универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов, предусмотренных ФГОС ООО, при обучении информатике может быть осуществлено эффективно, если: 1) школьный курс информатики будет ориентирован на достижение планируемого образовательного результата, который уточняет и конкретизирует требования ФГОС ООО к личностным, предметным и метапредметным образовательным результатам и определяется с учетом принципов фундаментальности, системности, полноты содержания образования в форме умений, реализующих универсальные и предметные способы действий;
2) образовательный процесс будет организован в соответствии с идеей взаимосвязанного формирования универсальных учебных и предметных действий, на основе принципа «От цели в форме планируемого образовательного результата – через выполнение адекватных видов деятельности – к формированию предметных и метапредметных умений»;
3) в учебном процессе будет использоваться набор специально подобранных задач, направленных на выполнение видов предметной деятельности по информатике, создающих условия для формирования универсальных учебных действий.
В соответствии с поставленными целями основными задачами проведения эксперимента являются апробирование методики формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов учащихся основной школы в процессе решения задач по информатике и проверка ее эффективности.
На втором этапе была произведена подготовка инструментария исследования: - выбраны показатели для оценки уровня сформированности универсальных учебных действий учащихся; - разработаны средства получения этих показателей (материалы для организации выполнения школьниками проектных заданий); - определены методы получения качественных оценок результатов формирования УУД на основе полученных показателей.
Вопрос диагностики уровня сформированности универсальных учебных действий учащихся основной школы на настоящий момент является дискуссионным. Из методов проверки, предлагаемых в научно-методических работах современных ученых, посвященных вопросам формирования УУД [108, 112 150], нам представляется целесообразным выбрать метод проектов. Действительно, для выполнения каждого из этапов проекта школьник должен применить определенные универсальные учебные действия (табл. 4). Успешность выполнения каждого этапа и самостоятельность ученика позволяют сделать вывод о том, что продемонстрированные в ходе выполнения проекта умения больше не являются зоной ближайшего развития школьника (по Л.С. Выготскому) и составляют уровень его актуального развития.
Разработка подхода к отбору задач в рамках реализации принципа организации образовательного процесса по информатике
Седьмой и восьмой этапы экспериментального исследования были посвящены статистической обработке первичных данных, проверке гипотез, а также качественному анализу и интерпретации полученных в исследовании результатов. Были сформулированы итоговые выводы.
Согласно [108], проект — это форма организации совместной деятельности учителя и обучающихся, совокупность приёмов и действий в их определённой последовательности, направленной на достижение поставленной цели — решение конкретной проблемы, значимой для обучающихся и оформленной в виде некоего конечного продукта. В соответствии с целями проведения экспериментального исследования и предложенными в [108] типологиями, нами был выбран информационный (поисковый), исследовательский монопредметный проект по информатике, ориентированный на индивидуальное выполнение.
В первый раз проект был предложен учащимся для выполнения в начале изучения курса информатики – в 8 классе. При организации проектной деятельности учащихся были учтены все основные требования к проведению каждого из этапов – подготовительного, основного и заключительного. В результате проведения констатирующей стадии эксперимента у учащихся экспериментальной и контрольной групп был выявлен начальный уровень развития универсальных учебных действий. Результаты выполнения проектов показали отсутствие у школьников навыков самостоятельной организации учебной деятельности, постановки и решения задач, низкий уровень сформированности общеучебных, логических действий, умений оперирования знаково-символическими системами (табл. 5).
Условия проводимого эксперимента (обе рассматриваемые выборки являются случайными выборками из некоторых совокупностей; выборки независимы, и члены каждой выборки независимы между собой; шкала измерений не ниже порядковой и число членов в обеих выборках в сумме больше 20) позволяют применить медианный критерий для выявления различия центральных тенденций в состоянии проверяемых параметров в двух совокупностях учащихся (учащиеся контрольной и экспериментальной групп). На основе данных табл. 5 найдем медиану ряда распределения учащихся обеих выборок по числу баллов, полученных ими за выполнение работы. В данном случае медианой является число баллов, больше которого получили 50% учащихся обеих выборок, т. е. 65 учащихся, и меньше которого получили 50% учащихся обеих выборок, т. е. тоже 65 учащихся. Поскольку число учащихся в двух выборках N равно 130 - число четное, то медиана равна среднему
Для a=0,05 и одной степени свободы находим критическое значение статистики Т: Ткрит = 3,841 [25, c.130]. Неравенство Тнабл Ткрит (0,295 3,841) не верно, следовательно, в соответствии с правилом нулевая гипотеза H0 принимается, а альтернативная гипотеза H1, отклоняется. Таким образом, начальный уровень сформированности универсальных учебных действий учащихся обеих групп (контрольной и экспериментальной) можно считать примерно одинаковым. Следовательно, можно переходить к формирующей стадии эксперимента.
В дальнейшем ученики контрольной группы изучали общеобразовательный курс информатики с использованием методики, соответствующей требованиям федерального
В экспериментальной группе учебный процесс реализовывался в соответствии с предлагаемой нами методикой формирования универсальных учебных действий в процессе решения предложенного набора задач. В рамках изучения каждой темы учащиеся решали задачи, инициирующие те предметные виды деятельности, осуществление которых способствовало достижению запланированного предметного результата. При этом каждый вид предметной деятельности входил в группу видов с обобщенной формулировкой, что создавало условия для формирования метапредметных умений школьников.
Оценка достижения метапредметных результатов проводилась по окончании второго года обучения на контролирующей стадии эксперимента (в конце 9 класса). В качестве основной процедуры итоговой оценки ученикам вновь была предложена защита итогового индивидуального проекта по информатике (табл. 6).
За нулевую гипотезу Н0 принимаем положение, что медианы распределения учащихся по числу баллов, полученных за выполнение работы, одинаковы в обеих группах: ml=m2. В качестве альтернативной гипотезы примем Нь mlm2. Для проверки гипотез с помощью медианного критерия подсчитаем статистику критерия по формуле: N[\AD - ВС\-Т) 130(42 44-19 2S =-) набл (Л + ВХС+ ?)(Л +0(5 + 0} 61 69 67 63
Примем a=0,05 и для степени свободы n =1 находим критическое значение статистики Т: Ткрит = 3,84 [25, с.130]. Неравенство Тнабл Ткрит (12,52 3.84) верно, следовательно, в соответствии с правилом нулевая гипотеза Н0 отклоняется и принимается альтернативная гипотеза Нь согласно которой медианы распределений учащихся по числу баллов за выполнение проекта различны в совокупностях учащихся экспериментальной и контрольной групп. При этом результаты учащихся экспериментальной группы имеют тенденцию быть выше результатов учащихся контрольной группы, т. е. уровень сформированности универсальных учебных действий выше в экспериментальной группе. На основе принятой нами шкалы перевода баллов, полученных учащимися за выполнение проекта, определим соответствующие уровни сформированности универсальных учебных действий (табл. 7)
