Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБОБЩЕНИЯ ПОНЯТИЯ ВЕЛИЧИНЫ В КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ КАК СРЕДСТВА РАЗВИТИЯ
КОМПЕТЕНТНОСТИ УЧАЩИХСЯ В СФЕРЕ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 14
1.1 Методологические аспекты развития понятия величины в науке и школьном образовании 14
1.2 Психолого-педагогические предпосылки развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности на основе обобщения понятий 33
1.3 Структурно-логическая модель развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности на основе обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы 58
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОБОБЩЕНИЯ ПОНЯТИЯ ВЕЛИЧИНЫ В КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ КАК СРЕДСТВА РАЗВИТИЯ КОМПЕТЕНТНОСТИ УЧАЩИХСЯ В СФЕРЕ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 77
2.1 Построение методической системы обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы для развития познавательной компетенции учащихся 77
2.2 Методическое обеспечение процесса обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы 101
2.3 Организация и результаты педагогического эксперимента 116
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 131
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 134
ПРИЛОЖЕНИЯ 150
- Методологические аспекты развития понятия величины в науке и школьном образовании
- Структурно-логическая модель развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности на основе обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы
- Построение методической системы обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы для развития познавательной компетенции учащихся
Введение к работе
Глубокие структурные изменения, происходящие в современном обществе, предъявляют новые требования к уровню и характеру образования. Процесс модернизации школьного образования направлен не только на овладение учащимися системой знаний, но главным образом на вооружение их продуктивными способами, умениями приобретать, применять на практике, преобразовывать и вырабатывать самостоятельно новые научные знания в любой сфере деятельности. В связи с этим значительное внимание уделяется вопросам совершенствования структуры и содержания образования, а также методических подходов к повышению качества обучения.
Происходящие изменения нашли свое отражение в действующих нормативных документах Министерства образования и науки РФ (обязательный минимум содержания образования по информатике, 1998— 1999 гг. [125]; стандарт основного общего образования по информатике и информационным технологиям [139], стандарт среднего (полного) общего образования по информатике и информационным технологиям, 2004 г. [143]), в разработках лаборатории теории и методики обучения информатике ИОСО РАО (А.А. Кузнецов [83, 85], С.А. Бешенков [19], А.С. Лесневский [95], Е.А. Ракитина [125] и др.).
Ведущей тенденцией современной педагогической теории и практики является компетентностный подход, сущность которого отражена в работах Л. И. Берестовой [14], И.А. Зимней [61], О.Е. Лебедева [90], В.В. Краевского [80], А.А. Кузнецова [83, 85], А.П. Тряпицыной [152], А.В. Хуторского [169] и др. В качестве основного образовательного результата авторы выделяют компетенции как «совокупность смысловых ориентации, знаний, умений, навыков и опыта деятельности ученика» [169, с. 15] и компетентность как «качество личности, проявляющееся в деятельности, основанной на знаниях и опыте» [178, с. 31].
Среди компетентностей ученика, формируемых в рамках школьного курса информатики А.А. Кузнецов [85], С.А. Бешенков [19, 85] и Е.А. Ракитина [85, 125] выделяют компетентность в сфере познавательной деятельности, важными составляющими которой являются: понимание сущности информационного подхода при исследовании объектов различной природы; знание основных этапов системно-информационного анализа; владение основными мыслительными операциями (анализ, синтез, сравнение, обобщение, формализация информации и др.); сформированность определённого уровня системного, логического и алгоритмического стилей мышления; умение генерировать идеи и определять средства для их реализации. Приведённое описание компетентности школьника в сфере познавательной деятельности, которая должна быть сформирована в процессе обучения школьному курсу информатики, положено в основу нашего исследования.
Основой компетентностного подхода к пониманию целей обучения информатике в основной школе явилось «выделение общеобразовательных функций данной дисциплины, которые определяются спецификой её вклада в формирование основ научного мировоззрения, развитие мышления школьников и подготовку школьников к практической деятельности» [83, с. 10]. А.П.Ершов писал: «Информатика ... закладывает в школьное образование опорный треугольник развития главных проявлений человеческого интеллекта: способность к обучению, способность к рассуждению, способность к действию» [56, с. 7]. Поэтому именно такая метадисциплина как информатика, «формирующая системно-информационный подход к анализу окружающего мира, изучающая информационные процессы, ...стремительно развивающаяся и постоянно расширяющаяся область практической деятельности человека»[78, с. 10], способна создать все условия для формирования и развития ключевых (метапредметных) компетентностей.
Мыслительная деятельность учащихся всегда сообразуется с процессом формирования понятий, так как именно понятия отражают в мышлении определённые формы и отношения действительности. Л.С. Выготский отмечал, что «мышление всегда движется в пирамиде понятий» [34, с. 120].
Методологический, психологический и методический аспекты проблемы формирования понятий разрабатывали многие учёные. В исследованиях В.Г. Болтянского [24], Н.Я. Виленкина [29, 30], М.Б. Воловича [33], Я.И. Груденова [45], В.А. Далингера [49], М.Д. Даммер [50], О.Б.Епишевой [54,55], Ю.М. Колягина [75], Н.Б. Кузнецовой [86], Г.И. Саранцева [129], А.В. Усовой [157, 158, 159], А.Я. Хинчина [165] и др. отмечено, что в основной школе именно «понятие» является ведущей дидактической единицей обучения в предметах математического и естественнонаучного циклов, и «от качества их усвоения, в конечном итоге, зависит качество усвоения научных знаний и научных теорий» [159, с. 142].
Различным аспектам формирования мыслительных умений и навыков работы учащихся с понятиями посвящены исследования психологов Дж. Брунера [26], Л.С. Выготского [34, 35, 36], П.Я. Гальперина [37], В.В. Давыдова [47, 48], Е.Н. Кабановой-Меллер [69], А.Н. Леонтьева [93], И.Я.Лернера [94], Н.А. Менчинской [103, 104], Ж.Пиаже [117], С.Л. Рубинштейна [128] Н.Ф. Талызиной [147, 148] и др., в которых определено, что понятия являются базисными единицами в системе научных знаний. Вопросы организации учебно-познавательной деятельности при работе с понятиями освещены в исследованиях В.П. Беспалько [16], П.Я. Гальперина [37], Е.Н. Кабановой-Меллер [68], П.И. Пидкасистого [118], Н.Ф. Талызиной [147, 148] и др.
К числу основных понятий, содержание которых расширяется в процессе изучения естественнонаучных и математических дисциплин, относится понятие «величина». Важность данного понятия обусловлена тем,
что оно изучается на различных этапах обучения в школе, в различных школьных дисциплинах (информатика, математика, физика, химия и др.).
Основные результаты в области разработки структуры и содержания образования школьного курса информатики, отраженные в работах С.А. Бешенкова [17, 19], А.А.Кузнецова [83, 84, 85], М.П. Лапчика [88], B.C. Леднева [92], Н.И. Пака [111], Е.А. Ракитиной [125], И.Г. Семакина [131, 132], Е.К. Хеннера [164] и др. указывают на важность формирования базовых понятий информатики, одним из которых является понятие величины. Вместе с тем анализ существующей учебно-методической литературы [13, 18, 38, 39, 41, 57, 64, 67, 84, 87, 88, 97, 98, 99, 109, 132, 134, 135, 153, 156, 176] показал, что понятие величины в школе вводится и изучается без надлежащего теоретического обоснования и во многих случаях основывается на интуитивных представлениях. Результаты педагогического эксперимента позволяют говорить о том, что теоретические знания учащиеся не умеют использовать на практике.
Учитывая, что методы информатики позволяют классифицировать и структурировать представления школьников о величинах, а также эффективно организовывать их познавательную деятельность, решение указанной проблемы, особенно актуальной для учащихся, имеющих представление о понятии величины, видится в обобщении понятия величины в курсе информатики основной школы. В связи с этим в рамках курса информатики основной школы обобщение понятия величины может стать содержательной основой, которая приведёт учащихся к овладению новым качеством знаний, выраженном в развитии ключевых компетентностей школьников, одной из которых является компетентность в сфере познавательной деятельности.
В настоящий момент идёт активный процесс развития содержания школьной информатики с точки зрения формирования понятийных границ базового курса, что уже отражено в ряде учебников и учебных пособий (А.Г. Гейн [38, 39], Н.В. Макарова [97, 98 ,99], И.Г. Семакин [131, 132, 133, 134], Е.К. Хеннер [134, 164], Ю.А. Шафрин [176] и др.). Однако с позиции
методических подходов задача не решается должным образом из-за отсутствия научных разработок.
Таким образом, актуальность исследования определяется тем, что:
сформулированная на методологическом уровне задача развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности не нашла отражения в практических исследованиях по совершенствованию процесса обучения информатике в школе;
существующие методики формирования понятия величины не реализуют в практике образовательного процесса деятельностную составляющую, позволяющую усиливать практическую направленность учебных задач по курсу информатики.
Проблема исследования заключается в разрешении противоречий между:
необходимостью овладения учащимися приёмами использования теоретических знаний при решении учебных задач и неудовлетворительным качеством усвоения учащимися фундаментальных естественнонаучных понятий, в частности понятия «величина», проявляющегося в неумении применять полученные знания на практике;
потребностью в развитии компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности при изучении курса информатики основной школы и недостаточной разработанностью научно-методического обеспечения её развития.
Объектом исследования является процесс обучения информатике в основной школе.
Предмет исследования - развитие компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности посредством обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы.
Цель исследования состоит в повышении уровня компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности посредством актуализации мыслительных операций (анализа, синтеза, сравнения, обобщения и др.), а
также развитии системно-аналитического, логического и алгоритмического мышления учащихся как основы развития деятельностной составляющей процесса обобщения понятия величины в школьном курсе информатики.
В соответствии с проблемой исследования выдвинута гипотеза исследования: развитие компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности при изучении курса информатики основной школы будет более эффективным, если:
выделить обобщение понятия величины в качестве содержательно-понятийной и деятельностной основы развития компетентности в сфере познавательной деятельности;
методику обучения информатике в основной школе строить с учётом общеобразовательного потенциала обобщения понятия величины как средства для активизации мышления учащихся, перехода на более высокий уровень владения мыслительными операциями (анализа, синтеза, абстрагирования и др.);
использовать в процессе обучения задачи разных уровней сложности в соответствии с уровнями познавательной деятельности, формирующие опыт познавательной деятельности учащихся через последовательное овладение приёмом обобщения;
процесс обобщения знаний о понятии «величина» направить на освоение способов интеллектуальной и практической деятельности, основанных на современных научных методах (формализация, моделирование, алгоритмизация и др.), характеризующихся включением исследовательских действий и позволяющих решать учебные и практические задачи.
Цель и гипотеза исследования определили следующие задачи исследования:
1. На основе анализа психолого-педагогической и методической литературы выделить содержательно-понятийный и деятельностный аспекты компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности.
Определить исходные методологические, теоретико-методические основы и перспективные направления совершенствования методики обобщения понятия величины в школьном курсе информатики, способствующие развитию мыслительных операций учащихся и овладению ими способами интеллектуальной и практической деятельности.
Разработать структурно-логическую модель развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности на основе обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы.
Разработать комплекс задач, ориентированный на обобщение понятия величины в курсе информатики основной школы, обладающий потенциальными возможностями для осуществления познавательной деятельности учащихся на более высоком уровне.
Разработать и экспериментально проверить эффективность методики обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы, направленной на развитие компетенции учащихся в сфере познавательной деятельности.
Методологической основой исследования являются деятельностный подход к обучению (Л.П. Гурьева, О.Б. Епишева, Т.В. Корнилова, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, O.K. Тихомиров и др.); личностно-ориентированный подход (Н.И. Алексеев, B.C. Леднев, В.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.); компетентностный подход в образовании (Л.И. Берестова, С.А. Бешенков, И.А. Зимняя, А.А. Кузнецов, О.Е. Лебедев, Е.А. Ракитина, А.П. Тряпицына А.В. Хуторской и др.).
Теоретической основой исследования выступают:
теория проектирования содержания образования (В.И. Загвязинский, В.В. Краевский, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин, А.П. Тряпицына, А.В. Хуторской и др.);
дидактические принципы организации учебно-познавательной деятельности обучаемых (Ю.К. Бабанский, В.П.Беспалько, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов и др.);
теория поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Е.Н. Кабанова-Меллер, Н.Ф. Талызина и др.);
теория развивающего обучения (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, Д.Б. Эльконин и др.);
теория и практика обучения информатике в школе (С.А. Бешенков, А.П. Ершов, А.А. Кузнецов, М.П. Лапчик, Н.И. Пак, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер и др.);
Выбор комплекса методов исследования определялся поставленными целями и задачами: теоретико-методологический анализ философской, психолого-педагогической, методической и учебной литературы по проблеме исследования; анализ программ, учебных пособий, задачников и методических материалов по школьной информатике; изучение и обобщение опыта преподавания информатики в средних учебных заведениях; эмпирические методы (наблюдение, опрос, анкетирование), педагогический эксперимент, тестирование; анализ опыта работы учителей по формированию и обобщению понятий в школе; экспериментальная проверка основных положений диссертационного исследования, применение разработанных учебно-методических материалов в учебном процессе; статистическая обработка результатов педагогического эксперимента.
Научная новизна исследования: впервые для разрешения проблемы развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности использовано обобщение понятия величины как средство активизации мыслительных операций (анализ, синтез, сравнение, обобщение и др.), развития системно-аналитического, логического и алгоритмического мышления учащихся, обеспечивающих актуализацию деятельностной составляющей теоретических знаний учащихся в области информатики.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что выявлены и обоснованы педагогические условия, способствующие развитию компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности в процессе обобщения понятий.
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в том, что диссертация содержит рекомендации по внедрению в учебный процесс методической системы, обобщающей в курсе информатики 7-9 классов понятие величины и направленной на развитие познавательной компетентности учащихся; разработан и внедрен комплекс учебных заданий, структура которых обеспечивает обобщение понятия величины в курсе информатики основной школы; предложены и апробированы средства диагностики сформированности у учащихся компетентности в сфере познавательной деятельности.
Материалы исследования могут быть использованы в практике работы учителей информатики в школе, в высших учебных заведениях для организации семинара или спецкурса по проблеме формирования и обобщения понятия величины в курсе информатики, на курсах повышения квалификации учителей.
Достоверность и обоснованность результатов и выводов проведённого исследования обеспечиваются научной обоснованностью исходных теоретических положений; использованием методов, адекватных целям и задачам исследования; а также подтверждаются совпадением выводов теоретического анализа проблемы исследования с результатами педагогического эксперимента и статистической обработки данных.
Организация исследования. Исследование по данной теме проводилось в несколько этапов с 2000 г. по 2006 г.
На первом этапе (2000 - 2001 гг.) было проведено изучение и анализ философской, психолого-педагогической литературы по теме исследования, анализ школьной практики формирования понятия величины, был проведён констатирующий эксперимент, в ходе которого была установлена необходимость развития компетенции учащихся в сфере познавательной деятельности на основе обобщения понятия величины в курсе информатики.
На втором этапе (2001 - 2002 гг.) был разработан экспериментальный учебный материал по обобщению понятия величины в курсе информатики
основной школы, направленный на развитие учебно-познавательной компетентности учащихся, проводился поисковый эксперимент, была выдвинута гипотеза исследования.
На третьем этапе (2002 — 2006 гг.) осуществлялась экспериментальная проверка теоретических положений диссертационного исследования, был проведён обучающий эксперимент, в ходе которого разработанная методика была внедрена в практику обучения информатике в школе, результаты эксперимента были обобщены и систематизированы, сделаны выводы.
На защиту выносятся следующие положения:
Процесс обобщения понятия величины, актуализирующий умственное развитие учащихся, а также развитие способов деятельности учащихся при работе с понятием «величина» целесообразно использовать в качестве деятельностной и содержательно-понятийной основы развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности.
Основу структурно-логической модели развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности через обобщение понятия величины в курсе информатики основной школы составляют: процессуальный аспект развития содержания понятия величины в школьных курсах; методы организации познавательной деятельности учащихся, ориентированные на освоение приёмов мыслительной деятельности, способов использования практического опыта; применение учебно-познавательных действий в ходе решения учебных задач на основе обобщения понятия величины.
Методика обобщения понятия величины, направленная на развитие познавательной компетентности учащихся, основывается на применении в процессе обучения разноуровневых задач, раскрывающих мировоззренческое значение данного понятия, актуализирующих связь информатики с другими науками, формирующих опыт познавательной деятельности и способов действий по обобщению понятия, основанных на
современных научных методах (формализация, моделирование, алгоритмизация и др.), способствующих развитию мышления учащихся.
4. Процесс обучения информатике в основной школе, построенный на основе методики обобщения понятия величины, обеспечивает развитие компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности.
Апробация результатов исследования. Основные теоретические положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры теории и методики обучения информатике ОмГПУ (Омск, 2002 - 2005 г.г.), на заседаниях кафедры информационных и коммуникационных технологий обучения и методических семинарах в филиале ОмГПУ в г. Таре (Тара, 2002 - 2006 г.г.). Апробация осуществлялась посредством участия в научно-практических конференциях: «Информационные технологии в образовании» (Москва, 2002 г., 2004 - 2005 г.г.); «Проблемы педагогического образования» (Троицк, 2002 г., 2005 г.); «Проблемы и перспективы развития высшего педагогического образования в начале XXI века» (Тара, 2002 г.); «Проблемы модернизации образования на современном этапе» (Тара, 2003 г.); «Проблемы подготовки педагогических кадров к использованию информационных и коммуникационных технологий» (Омск, 2004 г.), «Проблемы обучения информатике и информатизации учебного процесса школы» (Омск, 2006 г.).
Основные положения исследования отражены в 10 публикациях.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений.
class1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБОБЩЕНИЯ ПОНЯТИЯ ВЕЛИЧИНЫ В КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ КАК СРЕДСТВА РАЗВИТИЯ
КОМПЕТЕНТНОСТИ УЧАЩИХСЯ В СФЕРЕ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ class1
Методологические аспекты развития понятия величины в науке и школьном образовании
В настоящее время в связи с попытками реализовать средствами стандарта личностную ориентацию образования, его деятельностную составляющую, необходимо определить общепредметное содержание образования, представляющее собой педагогически адаптированный социальный опыт человечества.
Определение возможных путей и средств развития компетентности в сфере познавательной деятельности при обобщении понятия величины связано с выяснением содержательной стороны этой проблемы. Устранение разногласий, касающихся сущности и содержания данного понятия в различных областях знаний, позволит определить основы для обобщения понятия величины в курсе информатики.
Отметим, что величина - прежде всего математическое понятие. Сама математика рассматривается как «наука о величинах; она исходит из понятия величины. Она даёт последней скудную, недостаточную дефиницию и прибавляет затем внешним образом, в качестве аксиом, другие элементарные определённости величины, которые не содержаться в дефиниции, после чего они выступают как недоказанные, и, разумеется, также и недоказуемые математически. Анализ величины выявил бы все эти аксиоматические определения как необходимые определения величины» [100, с. 547] Выявление содержания понятия величины невозможно без рассмотрения логики развития человеческого познания по данному вопросу.
Исторически первым шагом к познанию человеком количественных соотношений между окружающими объектами явилось введение критериев сравнения типа: «больше», «меньше», «выше, «ниже» и т. д. Дальнейшее развитие человеческой практики привело к необходимости выделения наиболее часто встречающейся совокупности однородных и наиболее важных объектов в качестве эталона сравнения, складывается такая деятельность человека как счёт предметов [15], что привело к формированию натуральных чисел.
На этапе введения понятия рационального числа происходит понимание необходимости отказа от рассмотрения реальных объектов. Исходя из этого, хотя и в неявном виде, возникает новое понятие -«величина», являющееся промежуточным звеном между реальным геометрическим объектом и результатом измерения. Для Евклида, например, «отношение не есть число - это есть величина, которую он определяет критериями сравнения» [175, с.134]. Дальнейшее введение иррациональных чисел потребовало отказаться от представлений о непосредственном сравнении физических объектов: здесь на передний план в явном виде выступает некая абстракция - то общее, что присуще классу объектов (длина - для отрезков, объём - для тел и т.д.), получившее название «величина».
Таким образом, на данном этапе развития математических знаний учёные чётко разделяли понятия числа (arithmos) и величины (megethos). В аристотелевской системе категорий число определяется как множество, делимое на части «не непрерывные», а величина — на части непрерывные [6].
Созданная Евдоксом теория величин, в соответствии с которой математика является наукой о величинах, объединила все математические дисциплины и как результат расширила диапазон данного понятия. Построение этой теории привело к обобщению понятия величины посредством подчинения его системе аксиом:
- равные одному и тому же равны между собой;
- если к равным прибавить равные, то и целые будут равны;
- если от равных отнять равные, то и остатки будут равны;
- совмещающиеся друг с другом равны между собой;
- целое больше части.
Числа перестали быть самостоятельным видом и стали лишь особым видом величин [15]. Теория величин Евдокса превалировала до конца XIX века. Несмотря на внешнюю убедительность точки зрения, согласно которой числа только понятийная фиксация величин, к концу XIX века эта теория вступила в противоречие с новыми теоретическими обоснованиями существования чисел как самостоятельных сущностей, а главное с бурным развитием физики, химии, других дисциплин, где используются прикладные свойства математики. Проявлялось это в невозможности отнести вновь открываемые свойства реального мира к категории величины без использования понятий действительного числа, которое, согласно существовавшей теории величины, не являлось самостоятельным, и не могло служить цели её определения.
Однако и признание наукой факта самостоятельного существования понятий величины и числа не могло разрешить возникающих в этом случае противоречия, прежде всего, касающиеся дефиниции самого понятия величины, так как утверждения, что «величина - есть всё то, что способно увеличиваться и уменьшаться» [6], «величина - есть всякая вещь, которая может быть признана равной и неравной другой вещи» [170] — нельзя было признать убедительными.
Понятие величины долго имело описательный характер, но и сейчас оно не определено однозначно. Одной из причин этого является приложимость величины к слишком большому кругу свойств. Между тем в математике и физике определённые классы величин имеют совершенно чёткое (чаще всего аксиоматическое) определение (класс скалярно -аддитивных величин, класс векторных величин и т.д.).
В.Ф. Каган [70], рассматривая такие величины, как длина, плотность, температура ставит вопрос о том, какими общими свойствами эти понятия обладают. Он показывает, что они относятся к совокупностям - множествам однородных предметов, сопоставление элементов которых позволяет применить термины «больше», «равно», «меньше». «Устанавливая критерии сравнения, мы претворяем множество в величину» [70, с. 101]. Любые объекты, которые можно упорядочить как равные, большие или меньшие, являются, по В.Ф. Кагану, величинами.
Современное представление о скалярно-аддитивных величинах и аксиоматика этих величин дается в статье А.Н. Колмогорова [74], который отмечает, что первоначальное понятие о них является непосредственным обобщением более конкретных понятий: длины, площади, веса. Отметим, что математические понятия переменной и функции есть не что иное, как абстракции конкретных переменных величин и конкретных зависимостей между ними. Важно выделить, что каждый конкретный род величин связан с определенным способом сравнения физических тел или других объектов. Так в геометрии отрезки сравнивают при помощи наложения, что приводит к понятию длины, в физике понятие «величина» используется для описания физических свойств объектов, связанных с передвижением и изменением самого объекта, влиянием на него других объектов. В общем смысле, величинами называют векторы, тензоры и другие нескалярные величины.
Исходя из вышесказанного, важность данного понятия обусловлена его применением в различных областях жизни. Ещё К. Маркс писал: «Величина - одно из основных понятий при восприятии окружающего мира» [100, с. 435].
Структурно-логическая модель развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности на основе обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы
Анализ исследования проблемы развития компетентности в сфере познавательной деятельности позволяет сформулировать теоретические основания проектирования методики обучения информатике, направленной на развитие данной компетентности через обобщение понятия величины.
Раскрытие основных понятий курса информатики осуществляется каждым учителем самостоятельно и излагается в учебной программе.
При создании методической системы обобщения понятия величины, ориентированной на развитие познавательной компетентности учащихся 7 — 9 классов, была проанализирована существующая методика формирования и изучения понятия величины. Проведённый анализ позволил выделить ряд существенных недостатков при изучении понятия величины:
1. При формировании понятий большинство учителей опускают мотивационный этап, часто ограничиваясь лишь несколькими предложениями о том, что понятие необходимо для дальнейшего изучения школьных курсов. Откуда учащиеся слабо усваивают связи и отношения между понятиями.
2. Не всегда продуманно проводится работа по выделению существенных признаков понятия величины, что приводит к тому, что учащиеся не могут выделить родовые и видовые признаки.
3. Учащихся не знакомят с логической структурой понятия величины. Это приводит к ошибкам на этапе применения данного понятия для решения задач.
4. Недостаточно полно проводится работа по обобщению понятия величины. Учителя на данном этапе ограничиваются несколькими простыми задачами, исключая комплексные задания. Причина кроется в недостаточном методическом обеспечении, а именно, в отсутствии таких задач в учебниках и методических пособиях.
5. Крайне редко учителями реализуется этап систематизации понятия. Организация такой работы с учащимися не предусмотрена имеющимися в учебных пособиях упражнениями. Учащихся не знакомят с правилами классификации, которая играет важную роль в систематизации знаний.
Анализ методических пособий [38, 58, 64, 66, 88, 132, 156] показывает, что они не ориентируют учителей на обобщение понятия «величина». Указывается, что сведения о величине не следует превращать в предмет специального изучения, а о свойствах величины следует сообщать учащимся по мере необходимости.
А.С. Лесневский [95] говорит и о расхождении базисных понятий науки информатики и базисных понятий школьного курса информатики, предлагая, в частности, более развёрнутое изучение понятия величины наряду с такими понятиями как информация, алгоритм и т.д.
Несмотря на то, что проблема изучения понятий достаточно широко изучена в психологии и дидактике, некоторые аспекты этой проблемы пока ещё недостаточно широко разработаны и слабо реализуются в практической деятельности.
Проведенный анализ философской, методической и психолого-педагогической литературы, а также анализ применяемой в школьной практике методики формирования понятия величины позволил выделить требования, предъявляемые к методике обучения информатике, ориентированной на обобщение понятия величины в курсе информатики 7 -9 классов для развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности: элементы деятельности учащихся по решению задач должны включать последовательное формирование обобщённых общеучебных умений работы с понятием величины, определение адекватных способов решения учебной задачи на основе заданных алгоритмов, использование для решения познавательных задач различных источников информации, представление о структуре задачи, видах задач, их классификации, знания учащихся о структуре деятельности по решению задачи.
Отметим, что процесс обобщения понятия величины как фактора развития познавательной компетентности учащихся будет целенаправленным и эффективным, если будет создана определённая совокупность педагогических условий, таких как: выявление закономерностей процесса развития понятия величины; овладение принципами организации учебного процесса, в рамках которого предполагается обобщение понятия величины и конструирование подходов к нему; формирование у школьников установки на овладение общеучебными способами деятельности при работе с понятием; разработка критериев результативности деятельности школьников, в плане овладения понятием величина и способами работы с ним.
К практическим относятся следующие виды деятельности (умения): по использованию различных средств измерений, лабораторных, бытовых и других принадлежностей; вычислительные; по построению и анализу функциональных зависимостей между величинами; по решению задач различного вида.
К функциям практической деятельности на уроках информатики относятся осознание практической значимости данного курса, развитие кругозора, вооружение практическими знаниями, умениями, навыками.
Организационными умениями является деятельность по планированию и осуществлению на основе составленного плана соответствующих ситуации видов учебной деятельности. К функциям данного вида деятельности относятся овладение знаниями о структуре и способах организации учебной деятельности.
В процессе деятельности по самоконтролю выявляются и корректируются недостатки в знаниях, неточности в действиях, у ученика формируется представление о своих возможностях, одновременно он усваивает способы деятельности по самоконтролю. Знания о результатах своего учебного труда являются важным определяющим фактором мотивов учебной деятельности.
В процессе оценочной деятельности учащиеся учатся выявлять значимость полученных знаний, результатов технологических процессов. Они учатся соотносить с реальностью значения величин, полученных в процессе решения вычислительных и экспериментальных задач, оценивать достоверность результатов. Данный вид деятельности способствует развитию ценностно-мотивационной сферы. К оценочной деятельности относят также соотношение учеником достигнутого уровня знаний и умений с требуемой учебной программой деятельности. В условиях компетентностного подхода обогащается содержание каждого из видов деятельности. Содержание деятельности - это последовательность действий по достижению цели деятельности, причём такая, что результат каждого предыдущего действия используется как предмет или средство при выполнении следующего [147]. В методических пособиях не раскрывается содержание действий по применению знаний при обобщении понятия величины.
А.В. Усова [159] выделяет следующие умения при усвоении понятий:
- раскрыть содержание понятия;
- определить объём понятия;
-устанавливать связи и отношения данного понятия с другими понятиями как в рамках одного предмета, так и в рамках нескольких предметов;
- отграничивать данное понятие от ранее усвоенных сходных понятий;
- классифицировать понятия, правильно их соотносить друг с другом; -оперировать понятиями, усвоенными при изучении одного предмета, для усвоения понятий по другим предметам;
-оперировать понятиями в решении определённого круга задач межпредметного характера.
Построение методической системы обобщения понятия величины в курсе информатики основной школы для развития познавательной компетенции учащихся
Поскольку процесс обобщения понятия «величина» является целостным, то для его обеспечения необходима целостная методическая система, основанная (согласно A.M. Пышкало [123]) на взаимодействии таких компонентов, как: совершенствование и единство целей обучения, содержания, методов (приёмов и способов) и средств обучения, форм организации учебных занятий.
Цели обучения рассматриваются как осознанный образ предвосхищаемого результата, на достижение которого направлены действия человека. Если явление или процесс не определены в качестве цели, то и осуществляться они не будут.
Исторически сложились две стороны назначения информатического образования: практическая, связанная с созданием и применением инструментария, необходимого человеку в его продуктивной деятельности, и интеллектуальная, связанная с мышлением человека, с овладением определенным методом познания и преобразованием действительности с помощью методов информатики.
В процессе изучения информатики в арсенал приёмов и методов мышления естественным образом включаются индукция и дедукция, обобщение и конкретизация, анализ и синтез, классификация и систематизация, абстрагирование и аналогия. Исходя из этого, ведущая роль принадлежит информатике в формировании и развитии алгоритмического мышления, воспитании умений действовать по заданному алгоритму и конструировать новые; развитии логического и системно-аналитического стилей мышления, проявляющихся в определённых умственных навыках.
Таким образом, цели и задачи изучения информатики связываются с формированием основ научного мировоззрения школьников, развитием мышления, способностей, подготовкой к жизни, труду, продолжению образования.
Отметим, что основные цели обучения информатике за довольно непродолжительный период её существования как учебной дисциплины претерпели значительные изменения: от овладения компьютерной грамотностью до овладения компетенциями.
Конкретизируя цели обучения информатике, определённые в Концепции содержания обучения информатике в 12 - летней школе [78, с. 19], выделим:
- формирование основ научного мировоззрения;
- формирование общеучебных и общекультурных навыков работы с информацией;
- формирование навыков использования компьютера в учебной и практической деятельности;
- развитие различных видов мышления; - вооружение методами познания (формализация, алгоритмизация, моделирование, компьютерный эксперимент и др.).
Все вышеперечисленные цели в совокупности определяют одну из ведущих целей современного курса информатики - овладение и развитие учащимися компетентностью в сфере познавательной деятельности.
Построение методики обобщения понятия величины для развития познавательной компетентности учащихся должно быть направлено, таким образом, на разработку содержания, средств, методов обучения, задающих не знания, умения, навыки как главную цель, а трансформацию содержания обучения в целостный проект познавательной деятельности, которой должны овладеть обучаемые; представление проектируемой деятельности в процессуальной форме (комплекс задач, ситуаций, обеспечивающих ориентировку в предметной сфере; мотивационное обеспечение процесса обобщения понятия величины на основе создания возможностей самореализации учащихся).
Цели обучения определяют принципы отбора содержания обучения. О.Е. Лебедев [90] отмечает, что в условиях компетентностного подхода к обучению содержание учебного предмета должно определяться, исходя из логики познавательной деятельности.
Для того чтобы содержание курса информатики основной школы соответствовало цели развития компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности, мы в качестве содержательно-понятийной основы выбрали понятие величины.
При построении данного курса нами определён перечень разделов и тем курса информатики, обеспечивающих теоретическую и практическую (деятельностную) компоненту процесса обобщения у учащихся понятия величины. В Приложении 3 (Таблица 1) представлено тематическое планирование содержания курса информатики 7-9 классов, дополненное с учётом поставленных целей диссертационного исследования. На основе анализа существующих учебников по курсу информатики основной школы мы в качестве основного выбрали учебник авторов И.Г. Семакина, Л.А. Залоговой, СВ. Русакова, Л.В. Шестаковой [50] и задачник- практикум под редакцией И.Г. Семакина и Е.К. Хеннера [53].
Анализ литературы по проблеме развития понятия величины в науке, позволил определить его содержание в различных областях. Выделив основные структурные элементы научных знаний в развитии понятия величины, мы определили, что формирование данного понятия начинается в дошкольном возрасте, затем в школьных курсах математики физики, химии, биологии и др. изучаются, в основном, числовые величины. В курсе информатики определяются как числовые, так и символьные, логические величины. Важным этапом в развитии теории величин является переход к структурным типам данных. Именно изучение структурных типов данных может служить средством обобщения понятия величины. В связи с этим, требование к содержанию учебного материала по обобщению понятия величины в курсе информатики, состоит в следующем: опираясь на уже имеющиеся у учащихся знания, необходимо в то же время нести новую информацию, в свете которой могут быть осмыслены прошлые знания и опыт.
Похожие диссертации на Развитие компетентности учащихся в сфере познавательной деятельности на основе обобщения понятия величины в процессе обучения информатике в основной школе
