Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретические основы формирования учебно-исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения 11
1.1. Содержание и структура учебной деятельности школьников 11
1.2. Содержание и структура исследовательской деятельности школьников в процессе обучения математике 23
1.3. Теоретические основы обучения учащихся математике, ориентированного на формирование учебно-исследовательской деятельности 38
1.3.1. Содержание учебно-исследовательской деятельности учащихся 38
1.3.2. Средства, приемы и способы организации обучения учащихся математике, обеспечивающие ведущее положение учебно-исследовательской
деятельности 46
Глава II. Технология повышения эффективности учебно-исследовательской деятельности старшеклассников 53
2.1 Основные принципы технологии повышения эффективности учебно-исследовательской деятельсноти учащихся 53
2.2 Реализация технологии в процессе обучения учащихся профильных классов математике 57
2.2.1 Структурирование содержания обучения (проектирование целей обучения и диагностики их достижения) 57
2.2.2 Реализация принципов целеполагания и диагностируемости в процессе обучения учащихся профильных классов математике 68
2.2.3 Учебно-исследовательская деятельность как средство повышения эффективности процесса обучения учащихся профильных классов математике 70
2.23 Л Динамические задачи как средство формирования приемов учебно-исследовательской деятельности у старшеклассников 71
2.2.3.2 Учебно-исследовательские задачи как средство повышения эффективности учебного процесса 77
Глава III. Описание и результаты опытно-экспериментальной работы 113
3.1. Констатирующий и поисковый эксперименты 113
3.2. Формирующий эксперимент 123
Заключение 146
Список литературы 149
Приложение 1 173
Приложение 2 179
Приложение 3 184
- Содержание и структура учебной деятельности школьников
- Основные принципы технологии повышения эффективности учебно-исследовательской деятельсноти учащихся
- Констатирующий и поисковый эксперименты
Введение к работе
Одним из направлений модернизации Российского образования является профильное обучение, главная цель которого, - заложить фундаментальные основы для подготовки кадров высокой квалификации. Это не просто передача учащимся конкретного объема знаний, соответствующего определенному профилю, а, прежде всего развитие личностного потенциала школьника с учетом его интересов и способностей. В настоящее время профильное обучение проходит стадию становления: разрабатываются концепции, учебные планы, программы различных профилей (гуманитарный, технический и др.); открываются профильные классы на базе общеобразовательных школ. Содержание программ определяется задачами, сформулированными на основе требований, предъявляемых к уровню знаний учащихся соответствующего профиля. Учащиеся, выбравшие обучение в профильных классах физико-математического и инженерно-технического направлений, в дальнейшем планируют связать свою жизнь с профессией, требующей умения получать знания самостоятельно. Им необходимо владение приемами научных методов познания, поэтому следует при обучении формировать их учебную и исследовательскую деятельности.
Теория учебной деятельности разработана психологами В. В. Давыдовым, А. К. Марковой, Е. И. Машбицем, Д. Б. Элькониным и др. Методическую интерпретацию эта теория получила в исследованиях В. В. Далингера, О. Б. Епишевой, В. И. Крупича, Г. И. Саранцева, С. Е. Царевой и др.. В работах О. Б. Епишевой рассматриваются методики формирования общих и специальных приемов учебной деятельности учащихся. В. И. Крупичем достаточно полно рассмотрены вопросы обучения учащихся математике на основе системно - деятельностного подхода. В работах С. Е. Царевой исследована проблема формирования учебной деятельности младших школьников и влияние становления этой деятельности на эффективность обучения математике учащихся начальных классов.
Психологические особенности исследовательской деятельности школьников отражены в работах А.В. Брушлинского, A.M. Матюшкина, Н.А. Мен-чинской, С.Л. Рубинштейна, И.С. Якиманской и др. В дидактике (М. Н. Скат-кин), в теории обучения математике (В. И. Крупич) разработаны методические основы поисковых задач. Вопросы использования приемов исследовательской деятельности в обучении математике получили освещение в работах В. И. Гусева, В. А. Далингера, Д. Пойа, Г. И. Саранцева, А. Я. Цукаря и др. Однако вопрос применения учебно-исследовательской деятельности как основного средства повышения эффективности обучения математике учащихся профильных классов не рассматривался.
Изучение нами опыта работы учителей математики общеобразовательной школы, а также профильных классов и классов с углубленным изучением предметов физико-математического направления показало, что учебно-исследовательская деятельность школьников используется на уроках бессистемно, эпизодически. Учителя отождествляют понятия «учебно-исследовательская деятельность» и «исследовательская (творческая) работа», выполняемая школьниками с целью выступления на научно-практических конференциях. Учебно-исследовательская деятельность учащихся в процессе обучения математике признается учителями как средство развития школьников, но не обучения. На уроках, чаще всего, учащиеся под руководством учителя (или самостоятельно) вырабатывают навык решения стандартных задач. Приемы самостоятельного составления учащимися задач в практике обучения используются редко. Все это свидетельствует о том, что творческий потенциал учащихся задействован не в полной мере. Это отрицательно сказывается на эффективности учебного процесса.
Итак, имеет место несоответствие между необходимостью формирования у учащихся профильных классов качественных знаний соответствующего профиля, умений получать их самостоятельно и реальными результатами в практике обучения математике старшеклассников.
Все вышесказанное обуславливает актуальность настоящего исследования.
Проблема исследования состоит в разрешении указанного несоответствия, в повышении эффективности обучения математике учащихся профильных физико-математических классов.
Цель исследования: разработать технологию повышения эффективности обучения математике учащихся профильных физико-математических классов.
Объектом исследования является процесс обучения математике учащихся профильных классов.
Предметом исследования является учебно-исследовательская деятельность учащихся указанных классов.
Гипотеза исследования: учебный процесс, обеспечивающий ведущее положение учебно-исследовательской деятельности учащихся профильных физико-математических классов при обучении математике будет способствовать повышению качества знаний и оптимизации процесса обучения по времени.
Цель, предмет и гипотеза исследования определили необходимость решения следующих частных задач: изучить методологические и философские основы исследовательского метода обучения; изучить содержание и структуру учебной и исследовательской деятельности школьников в процессе обучения математике, выявить взаимосвязь исследовательской деятельности и учебной деятельности при обучении математике; разработать и обосновать технологию учебно-исследовательской деятельности (УИД) учащихся профильных физико-математических классов, которая предполагает ведущую роль УИД; экспериментально проверить гипотезу исследования.
Методологической основой исследования явились основные положения теории познания и психолого-педагогические концепции: учебной деятельности (В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Д.Б. Эльконин), развивающего обучения (В.В. Давыдов, Л.С. Выготский, Д.Б. Эльконин, И.С. Якиманская), проблемного и исследовательского обучения (В.А. Кру-тецкий, Т.В. Кудрявцев, , A.M. Матюшкин, М.И. Махмутов, В. Оконь и др.), оптимизации процесса обучения (Ю.К. Бабанский, В.И. Загвязинский, В.И. Крупич и др.).
Для решения задач исследования использовались следующие методы: анализ философской, психолого-педагогической, математической и методической литературы, школьных программ, учебников и учебных пособий; анкетирование и опрос учителей и учащихся общеобразовательных школ профильных физико-математических классов; изучение школьной практики и анализ собственного опыта работы учителем математики в школе, на подготовительных курсах; анализ результатов текущих и итоговых контрольных работ; анализ результатов математических олимпиад разного уровня и научно-практических конференций учащихся; педагогический эксперимент и статистическая обработка его результатов.
Научная новизна проведенного исследования состоит в том, что в нем разработаны приемы и способы организации учебно-исследовательской деятельности учащихся профильных классов в процессе обучения математике: динамические задачи, учебно-исследовательские задачи; разработано содержание программно-педагогических средств поддержки учебного процесса (компьютерные программы: «Динамические задачи», «Интерактивная геометрия»).
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что в нем: на основе анализа учебной и исследовательской деятельности уточнено определение и выявлена структура учебно-исследовательской деятельно- сти учащихся профильных физико-математических классов в процессе обучения математике; обоснована ведущая роль учебно-исследовательской деятельности в обучении математике учащихся профильных физико-математических классов.
Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанная технология: 1) внедрена в практику обучения математике учащихся профильных классов в шести школах г. Новосибирска и дает положительные результаты; 2) может быть применена при обучении учащихся по другим дисциплинам.
Диссертационная работа является результатом исследований автора, проведенных с 1992 г. по 2002 г..
Первый этап (1992-1994 г.г.) был связан с изучением философской, психолого-педагогической и методической литературы, посвященной состоянию и развитию теорий учебной и исследовательской деятельностей при обучении школьников математике. На этом этапе проводился констатирующий и поисковый эксперименты. Выявлено несоответствие, возникающее при обучении учащихся математике, определены предмет, объект исследования, сформулирована гипотеза и задачи, разработан план исследования. Определены возможности использования учебной и исследовательской деятельности в процессе обучения математике учащихся профильных классов. На этом этапе выделена структура и содержание учебно-исследовательской деятельности школьников. Определены методические приемы и способы организации обучения математике учащихся профильных классов, обеспечивающие ведущее положение учебно-исследовательской деятельности.
На втором этапе (1994 - 1995 г.г.) была разработана технология повышения эффективности учебно-исследовательской деятельности старшеклассников и проведен обучающий эксперимент.
На третьем этапе (1996 - 2002 г.г.) проходила апробация и внедрение разработанной технологии. Были обобщены результаты исследовательской деятельности, оформлено диссертационное исследование, проведен контрольный педагогический эксперимент.
Обоснованность и достоверность полученных в диссертационном исследовании результатов и выводов обусловлены опорой на теоретические положения психологии, педагогики, методики преподавания математики; использованием методов, адекватных поставленным задачам; результатами педагогического эксперимента, подтвердившего на качественном уровне справедливость основных положений исследования.
Положения выносимые на защиту: планомерное применение в процессе обучения математике учебно-исследовательской деятельности (УИД) учащихся в профильных физико-математических классах обеспечивает повышение качества их математического образования и уменьшение времени на усвоение математики; ведущее положение УИД обеспечивается за счет использования в обучении: учебных заданий в сочетании с вопросами для анализа, наблюдения, обобщения; заданий в форме учебного исследования; заданий и вопросов на составление задач, аналогичных данной как по способу решения, так и по логике.
Содержание и структура учебной деятельности школьников
Исследуя содержание и структуру учебной деятельности, мы исходили из основных концептуальных положений теории развивающего обучения.
В отечественной психологии подход к проблеме развивающего обучения осуществляется на основе положения Л.С. Выготского о том, что обучение ведет за собой развитие [55]. Не ставя своей целью рассмотрение всех направлений развивающего обучения, мы тем не менее отметим, что установки теории учебной деятельности, как ведущей деятельности школьников, имеют существенное значение в разрешении проблемы совершенствования образования на современном этапе. Первостепенное значение для решения поставленных нами задач имеют исследования В.В. Давыдова, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, Д.Б. Эльконина и их учеников, направленные на выявление содержания и структуры учебной деятельности школьников в процессе развивающего обучения.
Общая теория деятельности в психологии впервые разработана С.Л. Рубинштейном. «Специфическая особенность человеческой деятельности заключается в том, что это сознательная и целенаправленная деятельность. В ней и через нее человек реализует свои цели, объективируя свои замыслы и идеи в преобразуемой им деятельности ... Значение деятельности в том прежде всего и заключается, что в ней и через нее устанавливается действенная связь между человеком и миром, благодаря которой бытие выступает как реальное единство и взаимопроникновение субъекта и объекта» [227. С.536].
Развитие деятельностного подхода в педагогике можно проследить в исследованиях М.А. Данилова, В.И. Загвязинского, В.В. Краевского, И.Я. Лернера, М.Н. Скаткина, Т.И. Шамовой, Г.И. Щукиной и др. Выделяются три основных направления в развитии деятельностного подхода:
выявление структурной единицы процесса обучения, его «клеточки» (элемента);
описание структуры такой единицы в деятельности учителя и учащихся в обучении;
использование единицы деятельности для описания и организации процесса обучения.
Среди различных видов человеческой деятельности выделяется познавательная деятельность, в процессе которой усваивается и преобразуется опыт, накопленный человечеством и отдельной личностью, то есть деятельность, связанная с процессом учения. Для характеристики деятельности ученика пользуются понятиями «познавательная деятельность», «учебная деятельность», «учение». Анализируя психолого-педагогические исследования М.Н. Алексеева, Г.И. Щукиной и др., среди разнообразных видов толкований деятельности ученика можно выделить два основных — это познавательная деятельность (учение) и учебная деятельность. Как отмечал С.Л. Рубинштейн, существует «два вида учения или, точнее, два способа научения и два вида деятельности, в результате которых человек овладевает новыми знаниями и умениями. Один из них специально направлен на овладение этими знаниями и умениями как на свою прямую цель, другой приводит к овладению этими знаниями и умениями. Учение в последнем случае — не самостоятельная деятельность, а процесс, осуществляющийся как компонент и результат деятельности, в которую он включен. Научение, доведенное до завершающих результатов, обычно осуществляется обоими способами в том или ином соотношении» [ 227. С. 703].
Учебная деятельность рассматривается как вид познавательной деятельности, прямая цель которой — овладение учащимися знаниями, умениями и навыками, в результате, которого происходят изменения в самом ученике, в его развитии.
«Понятие «учебная деятельность» более широкое, чем понятие учебно-познавательная деятельность, так как в ходе учения применяются действия не только познавательного, но и тренировочного характера. Понятие «познавательная деятельность» более широкое, чем два предыдущих, так как познание осуществляется не только в целях учения, но и для открытия нового в науке» [ 108. С. 5].
При всем многообразии видов деятельности в каждом из них выделяются общие структурные компоненты. А.Н. Леонтьев показал, что «составляющими» человеческой деятельности являются осуществляющие ее действия, где действия - это процессы, подчиняющиеся сознательным целям. Каждое действие состоит из операций, которые непосредственно зависят от условий достижения цели. В свою очередь тот или иной вид деятельности со относится с побуждающим ее мотивом, связанным с удовлетворением определенной потребности [17] .Выделенные А.Н. Леонтьевым «единицы» человеческой деятельности образуют ее макроструктуру. Удачную схему (рис. 1) макроструктуры предложил В.И. Крупич [157. С. 56].
Основные принципы технологии повышения эффективности учебно-исследовательской деятельсноти учащихся
Проблема повышения эффективности процесса обучения математике учащихся профильных классов, решалась нами посредством технологии, ориентированной на формирование УИД и повышение качества предметных знаний у старшеклассников.
Теоретической основой технологии обучения учащихся профильных классов математике являются: методологические положения теории учебной деятельности (В. В. Давыдов, Д. Б. Эльконин); теоретические основы исследовательского метода обучения; теоретические основы оптимизации процесса обучения (Ю. К. Бабанский; В. И. Крупич); методологические основы обучения школьников математике методом укрупнения дидактических единиц (П. М. Эрдниев); теоретические положения развивающего обучения (Л. С. Выготский, С. Л. Рубинштейн); теория и практика проектирования учебного процесса (В. М. Монахов).
Основная идея, на которой строится обучение учащихся профильных классов математике, заключается в признании УИД — основным видом учебной деятельности.
Основная цель использования технологии в процессе обучения учащихся математике заключается в следующем: повысить эффективность процесса усвоения математических знаний учащихся профильных классов.
Принципы технологии:
- принцип целеполагания;
- принцип диагностируемости;
- принцип оптимизации процесса обучения учащихся математике по времени;
- принцип признания УИД учащихся в процессе обучения математике основным видом учебной деятельности;
- принцип обучения на высоком уровне трудности;
- принцип результативности.
Дадим краткое пояснение выбора основополагающих принципов технологии.
Принцип целеполагания при обучении учащихся профильных классов математике следует из требований, которые предъявляются на современном этапе к уровню подготовки выпускника обществом: «... только глубокая подготовка школьников открывает им путь к получению качественного высшего образования» [47.С.9]. Кроме того, «степень реализации целей образования определяет качество образования. Принцип конечного целеполагания выступает в качестве системообразующего принципа» [191. С. 37].
Принцип диагностируемости следует из понимания того, что степень реализации цели обучения определяет его качество, а значит и эффективность процесса обучения старшеклассников математике.
Здесь уместны некоторые пояснения. Если рассмотреть цели обучения математике в школе [217. С.З], то нетрудно заметить, что они направлены на развитие способностей учащихся. Так, например, одной из целей является: «интеллектуальное развитие учащихся, формирование качеств мышления, характерных для математической деятельности и необходимых для продуктивной жизни в обществе». Однако «это не диагностируемо, - отмечает академик В. М. Монахов. Следовательно, нужно так изменить все цели, чтобы появилась возможность диагностики, возможность однозначного их понимания, как учителями, так и проектантами, родителями и самими учениками» [191. С.36]. В нашей технологии цель понимается как осознанное учащимися отражение их будущих действий для достижения ими результата.
Другими словами, мы применяем к целеполаганию и диагностированию деятельностный подход.
Принцип оптимизации процесса обучения учащихся математике по времени вытекает из требований сжатия учебной информации, к которым можно отнести элементы содержательного обобщения теории учебной деятельности (В. В. Давыдов, Д. Б. Эльконин); теорию укрупнения дидактических единиц (П. М. Эрдниев); теоретические и практические обоснования использования комплекса динамических задач, УИЗ как средства оптимизации процесса овладения учащимися знаниями, умениями и навыками по математике при их решении.
Признание УИД основным видом учебной деятельности, требует обучения учащихся приемам и способам УИД. Это следует из понимания положений теории деятельностного подхода в обучении (А. Н. Леонтьев, С. Л. Рубинштейн) о том, что способы и приемы деятельности реализуются в содержании обучения через их носители (объекты). Взаимодействие учащихся с этими объектами (УИЗ) обеспечивает усвоение этих действий, что приводит к развитию учащихся. Это, в свою очередь, дает учителю возможность обучения на более высоком уровне сложности и влечет за собой реализацию следующего принципа - обучение на высоком уровне трудности. Этот принцип вытекает из положений теории развивающего обучения (Л. С. Выготский, С. Л. Рубинштейн, Л. В. Занков): «обучение ведет за собой развитие».
Констатирующий и поисковый эксперименты
Констатирующий и поисковый эксперименты проводились на первом этапе исследования: с 1992 по 1996 год.
Цель констатирующего эксперимента состояла в выявлении уровня усвоения содержанием школьного курса математики в условиях отсутствия специально организованной работы учителя по формированию УИД. Одновременно с констатирующим экспериментом проходил поисковый этап исследования, цель которого заключалась в поиске методов, приемов и средств обучения, ориентированных на формирование обобщенных приемов учебной и исследовательской деятельности, на повышение качества знаний учащихся, в теоретическом обосновании методического решения проблемы исследования: отборе материала для формирующего эксперимента, а также в выявлении критериев, по которым будет возможно оценить эффективность используемых методик в процессе обучения учащихся профильных классов математике.
В соответствии с целью констатирующего и поискового экспериментов ставились и решались следующие частные задачи:
выявить содержание и структуру УД и ИД школьников;
изучить меру использования исследовательского метода в обучении учащихся математике;
выявить структуру и содержание УИД учащихся;
обосновать и разработать целесообразные методы, приемы и способы организации учебной деятельности учащихся профильных классов, способствующие эффективному усвоению учащимися содержания школьного курса математики.
В результате проведенного теоретического анализа психолого-педагогической литературы автором данной работы были выявлены структура и содержание УИД учащихся, действия, которыми учащийся должен овладеть в процессе обучения, ориентированного на формирование УИД. К таким действиям мы отнесли следующие:
исследование и преобразование условий задачи с целью обнаружения всеобщего (основного) отношения изучаемого объекта;
моделирование выделенного отношения в предметной, графической или буквенной форме;
построение системы частных задач, решаемых общим способом, или частных задач, решение которых способствует разрешению проблемы;
контроль и оценка, выраженные в умении выбрать действия, адекватные целям деятельности.
С целью изучения использования исследовательского метода в обучении учащихся, помимо теоретического анализа психолого-педагогической и методической литературы, проводился анализ результатов, полученных в процессе собеседования с учителями города Новосибирска и области. Собеседование с учителями проводилось в свободной форме по следующим вопросам:
Что Вы понимаете под учебно-исследовательской деятельностью?
Используете ли Вы учебно-исследовательские задания в процессе обучения математике? Если используете, то, как часто, в какой форме? К собеседованию было привлечено 182 учителя математики города Новосибирска и области, среди них 12 учителей, работающих в профильных классах или в школах № 81, № 128 города Новосибирска (школы с углубленным изучением предметов физико-математического цикла).
Данные, полученные в ходе эксперимента показывают, что учебно-исследовательские задания в процессе обучения учащихся математике используются бессистемно, эпизодически. Действительно: 82% из опрошенных учителей, учебно-исследовательские задания на уроках не используют; 15% используют учебно-исследовательские задания эпизодически и лишь 3% учителей используют учебно-исследовательские задания в процессе обучения учащихся регулярно. Все учителя, работающие в профильных классах, используют исследовательские задания только при индивидуальной работе с сильными учащимися, мотивируя это тем, что не хватает учебного времени на качественную подготовку старшеклассников к поступлению в вуз. Кроме того выяснилось, что учителя отождествляют понятия «учебно-исследовательская деятельности» и «исследовательская (творческая) работа», которая выполняется школьниками с целью выступления на научно-практических конференциях старшеклассников.
В ходе констатирующего и поискового экспериментов нами проводился анализ информации об участии школьников в научно-практических конференциях г. Бердска, анализировались работы школьников 8, 9, 10 и 11 классов, представленные на конкурс. Так, например, с 1995 (год открытия городских конференций) по 1998 год число участников возросло с 41 до 61, что указывает на повышение интереса учащихся и учителей к этому виду внеурочной деятельности школьников. Однако содержание на конкурс представленных работ все эти годы оставалось неизменным, поскольку они носили в основном реферативный характер.
