Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические основы использования знаково символической наглядности в образовательном процессе 15
1.1. Содержание и структура знаково-символической наглядности в учебном процессе 15
1.2. Система средств знаково-символической наглядности 50
1.3. Содержание и структура деятельности учащихся со средствами знаково-символической наглядности 65
Выводы по 1 главе 78
Глава 2. Знаково-символическая наглядность в практике обучения биологии 80
2.1. Возможности учебно-методических комплексов школьного курса «Общие биологические закономерности» (базовый уровень, 9 класс) в аспекте проблемы использования системы знаково-символической наглядности 80
2.2. Анализ практики работы учителей биологии при использовании системы средств знаково-символической наглядности 111
2.3. Принципы разработки средств знаково-символической наглядности 131
Выводы по 2 главе 143
ГЛАВА 3. Методические основы использования знаково-символической наглядности для повышения качества знаний учащихся в процессе обучения биологии (9 кл.) 145
3.1. Экспериментальная модель методики обучения биологии с применением знаково-символической наглядности на уроках биологии в 9 классе 145
3.2. Экспериментальная проверка эффективности методики обучения биологии с применением знаково-символической наглядности в повышении качества знаний учащихся по биологии 170
Заключение 186
Библиографический список
- Система средств знаково-символической наглядности
- Содержание и структура деятельности учащихся со средствами знаково-символической наглядности
- Анализ практики работы учителей биологии при использовании системы средств знаково-символической наглядности
- Экспериментальная проверка эффективности методики обучения биологии с применением знаково-символической наглядности в повышении качества знаний учащихся по биологии
Система средств знаково-символической наглядности
В современных условиях гуманитаризации и интенсификации обучения проблема сохранения и повышения качества биологических знаний учащихся приобретает всё большую значимость. Для решения данной проблемы на протяжении многих лет учёные и педагоги применяли средства наглядного обучения в образовательном процессе. С постоянной модернизацией компонентов процесса обучения, биологическая наглядность также постоянно изменяется, на первый план выходят обновлённые средства наглядного обучения позволяющие предоставить учащимся больший объём учебной информации за то же время, что и ранее, без потерь в качестве биологических знаний. Понятие качество знаний предусматривает соотнесение видов знаний (законы, теории, прикладные, методологические, оценочные знания) с элементами содержания образования и с уровнями усвоения. Такое соотнесение необходимо, так как каждое знание потенциально связанно со способом применения, может быть включено в творческий процесс и приобретать то или иное значение. Повышение уровня качества знаний зависит от использования в педагогическом процессе необходимых средств обучения, методов и образовательных технологий [108].
Рассмотрим философские формулировки понятия «качество знаний». Для начала дифференцируем это понятие и проанализируем философскую категорию «качество». Международной организацией по стандартизации ИСО принято следующее определение качества: «Качество - совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности» [21, с. 44]. «Качество - философская категория, выражающая неотделимую от бытия объекта его существенную определённость, благодаря которой он является именно этим, а не иным объектом» [64, с. 251]. Таким образом «качество» выражает существенные характеристики объекта, присущие только ему, обуславливает его уникальность, выделяет из ряда других объектов.
Категорией «знания» характеризуется проверенный общественно-исторической практикой и удостоверенной логикой результат процесса познания действительности, адекватное её отражение в сознании человека в виде представлений, понятий, суждений, теорий» Результат процесса познания, обычно выражается в языке или в какой-либо знаковой форме, поэтому знания также фиксируются в форме естественного и искусственного языков, являющихся знаково-символическими системами [61, с. 131].
Качество знаний - ряд системно-социальных свойств и характеристик, которые определяют соответствие системы знаний принятым требованиям, социальным нормам, общественным стандартам [108].
Важным является тот факт, что достижение характеристик качества знаний зависит от управления, которое обеспечивает их величины, комплекс и сочетание. Следовательно, качество знаний является комплексным элементом в составе более крупной категории качества образования и определяет последовательное и практически эффективное формирование компетентности и профессионального сознания. В этой связи возникает проблема измерения качества знаний, впервые возникшая ещё в античную эпоху в трудах греческих философов - материалистов Эпикура и Демокрита, считающих, что любое выражение реальности, возможно познать посредством разума и следовательно определить её качество [162].
Применительно к общему образованию понятие «качество знаний» стало применяться со второй половины XIX века, а возможность использования в качестве термина оно приобрело лишь во второй половине XX века.
Рассматривая вопрос понятия «качество знаний» в контексте среднего общего образования следует отметить, что на сегодняшний день не существует однозначного толкования сущности данного понятия. Главным фактором неоднозначного толкования в сфере образования, послужили государство, общество, работодатель, личность по разному характеризующие качество знаний и образования: для государства они связанны с усилением взаимодействия на социально-экономический рост за счёт профессиональной культуры, профессиональной квалификации, деловой активности рабочих и специалистов. Для учащегося качество знаний представляется через создающиеся условия для его личностного и профессионального развития; для работодателя критерием качества образования выступает подготовка компетентного работника, способного выполнять требуемые функции».
В психологической литературе под качеством знаний понимается «характеристика знаний, выявляемая в результате многоаспектного анализа усвоения и применения их человеком в различных видах деятельности, предусматривающее смешение видов знаний (законы, теории, прикладные, методологические, оценочные знания) с элементами содержания образования ...» [164, с. 160].
В методике обучения биологии, на каждом этапе её развития складывалось определённое понимание качества знаний, формировались способы его оценки, отвечающие требованиям конкретной исторической эпохи, и отражающие лучшие достижения в истории развития методической мысли. Рассмотрим работы, имеющие особое значение для решения вопроса оценки качества знаний при обучении биологии.
Как отмечает Н.А. Рыков: «Проблема качества знаний охватывает широкий круг вопросов, касающихся разных сторон деятельности учителя и учащихся. Качество биологических знаний учащихся возрастает при соблюдении принципов преемственности, природосообразности, наглядности и др.» [177].
Известный отечественный методист В.М. Корсунская описывает наиболее эффективные способы развития и оценки усвоения знаний обучающихся по биологии. Она одной из первых затрагивает вопросы: зачем и как проверять и оценивать качество знаний обучающихся. Главной особенностью методического подхода автора является осуществление на каждом уроке биологии совместной работы педагога и обучающихся, где они вместе «учатся» приёмам устной и письменной речи, запоминания материала урока, ведению беседы, работе с наглядными пособиями, а также периодически возвращаются к изученному материалу при повторении больших тем и целого курса, применяя различные способы воспроизведения (словесное, письменное, практическое) [40].
В методических работах «качество знаний» понимается как мера достижения заявленных в программе целей, направленных на формирование у обучающихся научных знаний и развитие их познавательных способностей. Полученные по результатам письменных и устных проверок фактические данные сравниваются с требованиями действующей программы и оцениваются в соответствии с принятыми нормами. Они используются преподавателем для промежуточной (текущей и итоговой аттестации) и совершенствовании учебно-воспитательного процесса, а также в системе управления образования [39; 40].
В последние годы с переходом современной школы к ФГОС, внимание к проблеме повышения уровня качества знаний учащихся по биологии значительно возросло. В связи с изменением и обновлением трактовки образовательных результатов, идёт интенсивный поиск критериев оценки знаний и средств их диагностики. Вместе с тем поиск критериев оценки знаний - не главная причина обострённого внимания к проблеме повышения их качества. Дело в том, что знания как объект усвоения представляют собой одну из целей процесса обучения биологии, в которой, концентрируются прочие цели. Со знаниями связаны все другие цели обучения. Без знаний о действительности не могут быть сформированы и развиты необходимые УУД, биологические умения, компетенции. Знания выступают непременной предпосылкой, средством и результатом творчества, без знаний не может быть воспитано эмоциональное отношение к объектам, отражаемым ими.
Содержание и структура деятельности учащихся со средствами знаково-символической наглядности
Для определения возможностей содержания школьного курса «Общие биологические закономерности» (9 класс) как одного из компонентов обучения биологии, включающего средства знаково-символической наглядности и способствующего формированию и развитию биологических понятий, повышению качества знаний учащихся, нами был проведён анализ ФГОС основного и начального общего образования и других нормативных документов.
В ФГОС основного общего образования, содержащем основные требования к содержанию образовательной области «Биология», средства знаково-символической наглядности упоминаются в разделе «Требования к результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования» где выступают как средства, формирующие и развивающие основные предметные умения и навыки. Помимо этого, в пункте «метапредметные результаты» данного раздела использование таких форм знаково-символической наглядности, как модели, схемы, связывается с развитием и формированием универсальных учебных действий метапредметного характера [220].
В ФГОС начального общего образования для пропедевтической части школьной биологии курса «Окружающий мир» знаково-символической наглядности уделено гораздо больше внимания. Она обособлена от остальных дидактических средств наглядного обучения, в ней довольно подробно прописаны способы деятельности со знаково-символическими средствами. В перечень познавательных универсальных учебных действий, которыми будет владеть учащийся, прошедший пропедевтический естественнонаучный курс, входят следующие действия, связанные оперированием средствами знаково 81 символической наглядности: «понимать информацию, поставленную в схематической, модельной форме, отражать полученную при наблюдении информацию в виде рисунка, схемы, использовать готовые модели для изучения строения природных объектов, моделировать природные объекты и явления, осуществлять кодирование и декодирование информации в знаково-символической форме, переводить информацию, принятую в словесной форме в изобразительную, схематическую, дополнять готовые информационные объекты (схемы, диаграммы) и создавать собственные, использовать условные знаки для обозначения природных объектов и явлений, объяснять символический смысл изображений» [221].
Для среднего и старшего звеньев в фундаментальном ядре содержания общего образования прописаны некоторые информационно-коммуникативные умения, подразумевающие деятельность по разработке знаково-символической наглядности. Это умения выпускника «пользоваться предметными указателями терминов, составлять опорный конспект, составлять схемы на основе текста учебника» [227].
Таким образом, в нормативных документах школьной биологии указаны отдельные знаково-символические средства и способы их применения на уроке. Вместе с тем в программах по биологии перечисленные выше разновидности знаково-символической наглядности, не образуют единой целостной системы, где каждое наглядное средство - самостоятельный, уникальный элемент, связанный с другими. Схемы, модели, диаграммы, представленные в нормативных документах, являются наиболее важными и общеупотребительными. Остальные знаково-символические средства из-за меньшей распространённости и популярности в нормативных документах не упоминаются, хотя, по нашему мнению, не менее значимы в усвоении биологического содержания. Другим недостатком современных нормативных образовательных документов, программ и УМК по биологии в свете исследуемой проблемы является отсутствие в их основном содержании способов работы со знаково-символическими средствами и как следствие в хронометраже урока не выделено время для знаково-символической деятельности.
После анализа ФГОС основного общего образования второго поколения нами был проведён анализ программ основного общего образования по биологии трёх авторских коллективов под руководством В.В. Пасечника, И.Н. Пономарёвой, Н.И. Сонина и В.Б. Захарова.
В программе, составленной авторским коллективом под руководством В.В. Пасечника средства знаково-символической наглядности упоминаются наряду с умениями, выражающими знаково-символическую деятельность. Так, например, автор программы в пояснительной записке отмечает, что «содержание курса направлено на формирование универсальных учебных действий, обеспечивающих развитие познавательных и коммуникативных качеств личности. Обучающиеся включаются в учебную деятельность, основу которой составляют умения классифицировать и структурировать материал» [148]. Данные умения являются составляющими знаково-символической деятельности и соответственно выражаются в способности учащихся оперировать знаково-символическими средствами. В разделе «Содержание программы Биология. Введение в общую биологию. 9 класс» в качестве демонстрационного материала при изучении основных уровней организации живой материи предлагается использовать схемы строения молекул химических соединений, модели клетки, модели-аппликации, иллюстрирующие деление клеток, модели экосистем. Таким образом, необходимость использования определённых форм знаково-символической наглядности указывается в данной образовательной программе. При этом не упоминаются современные и инновационные формы символических средств и конкретные методические приёмы для работы с ними.
В программе основного общего образования И.Н. Пономаревой, Н.М. Черновой «Природоведение. Биология. Экология. 5-11 класс» [155] нет прямых упоминаний средств знаково-символической наглядности. Интересующие нас наглядные средства упоминаются косвенно в пояснительной записке в ряду средств обучения, способствующих формированию и развитию умений распознавать и описывать основные части и органоиды клетки и биологических организмов, сравнивать биологические объекты, определять принадлежность биологических объектов к определенной систематической группе. В разделе «Содержание учебной программы курса биологии для 9 класса основной школы» в перечне средств обучения, необходимых для оптимальной организации процесса обучения биологии, перечисляются такие знаковые средства, как таблицы-схемы и модели.
Анализ практики работы учителей биологии при использовании системы средств знаково-символической наглядности
На основе методических условий применения знаково-символической наглядности в старшем и среднем звене по предметам естественнонаучного цикла, выделенных нами в результате анализа научной литературы в ходе педагогического исследования, были разработаны экспериментальная методика обучения биологии с применением знаково-символической наглядности, модель организации учебного процесса с применением системы знаково-символической наглядности, а также этапы осуществления экспериментальной работы по применению разработанной методики.
Проведённый анализ научной литературы, посещённых уроков, анкетирования учителей и учащихся позволяет сделать заключение о том, что в современной школе при обучении биологии знаково-символической наглядности уделяется недостаточно внимания. Данный факт учитывался нами при разработке экспериментальной методики обучения биологии с применением знаково-символической наглядности в курсе «Общие биологические закономерности» для 9 класса общеобразовательных школ.
Формирующий эксперимент осуществлялся по следующей схеме. Первоначально с педагогами базовых школ проводились занятия, на которых рассматривались основные аспекты проблемы повышения качества знаний учащихся по биологии, а также особенности использования знаково-символической наглядности в обучении, её дидактические характеристики. Кроме этого, были составлены учебно-тематические планы, разработана система средств знаково-символической наглядности, выбраны средства контроля качества знаний. Были определены периодичность и место для использования знаковых средств, позволяющих повысить качество знаний учащихся.
Параллельно этому процессу учителя базовых школ, проявившие интерес к разработанной нами системе знаково-символической наглядности, начали подготавливать учащихся к обучению в новых условиях, увеличивая количество демонстраций знаковых средств и заданий, направленных на их разработку совместно с учителем или в виде самостоятельной работы учащихся. Далее были определены наиболее эффективные методические приёмы использования знаково-символической наглядности в разных учебных ситуациях и формах обучения, а также средства контроля уровня сформированности и развития семиотической функции сознания учащихся.
Для достоверности результатов эксперимент был проведён методом единственного различения, т. е. условия обучения контрольных и экспериментальных групп различались только по одному планируемому, внешнему фактору - это внедряемая нами система средств знаково-символической наглядности. Обучение в экспериментальных группах было организовано в соответствии с разработанной методикой и проводилось различными способами. В первой экспериментальной группе знаково-символическая наглядность вводилась на первом уроке каждой темы и при повторении и закреплении, после чего процесс обучения шёл с использованием традиционной наглядности. Во второй экспериментальной группе знаково-символическая наглядность использовалась на отдельных уроках темы как дополнение к традиционным средствам наглядного обучения, предусмотренным программой [232], тематическим и поурочным планированием раздела «Общая биология» из расчёта 68 часов в год (2 часа в неделю).
Принимая во внимание то, что учащиеся в контрольной и экспериментальной группах различались типологически по способностям усвоения материала, а также имели неодинаковую степень обученности, для проведения опытно-экспериментальной работы был выбран перекрёстный эксперимент. По утверждению Б.В. Всесвятского: «Перекрёстный эксперимент, при котором экспериментальный и контрольный классы последовательно меняются местами, рекомендуется применять для получения более объективных данных исследования» [46]. Перекрёстный эксперимент позволил достичь большого числа повторностей. Все группы проходили в одной серии эксперимента три цикла, состоящие из 3 учебных тем каждый (и того 9, не считая 1 темы с обычным обучением). После каждого цикла группы менялись местами, переходя из контрольных в экспериментальные и обратно, как видно из таблицы 12. На констатирующем этапе пилотного эксперимента тема «Многообразие живого мира. Развитие биологии в додарвиновский период» изучалась традиционным способом во всех группах. После завершения изучения этой темы был определён исходный уровень показателей качества знаний всех учащихся.
Экспериментальная проверка эффективности методики обучения биологии с применением знаково-символической наглядности в повышении качества знаний учащихся по биологии
Знаково-символическая наглядность как одно из современных средств наглядного обучения занимает важное место среди прочих компонентов процесса обучения биологии и разновидностей биологической наглядности. В философской, психологической и педагогической науках, а также частных методиках обучения и воспитания имеются определённые достижения в изучении проблемы применения знаково-символических средств в образовательном процессе. В методике обучения биологии разработаны понятия «качество знаний», «знаково-символическая наглядность», «знаково-символическая деятельность»; даны различные классификации знаково-символических средств; подтверждается положительное влияние знаковых средств на уровень качества знаний и развитие у учащихся знаково-символических УУД; приводятся условия, при соблюдении которых использование данных средств будет эффективным.
В методике обучения биологии в разные исторические периоды отмечалась особая роль знаковой наглядности в процессе формирования и развития биологических понятий. Освоение биологического содержания тесно связано с различными формами знаково-символической деятельности, следовательно знаково-символическая наглядность в некотором роде применяется неразрывно от процесса усвоения биологического содержания. В методике обучения биологии имеются определённые достижения в исследовании отдельных форм знаково-символической наглядности (таких как идеограммы и пиктограммы, трёхмерные модели, схематические конструкции), однако целостной картины решения проблемы применения знаково-символической наглядности в обучении биологии до сих пор нет. Анализ современных учебно-методических комплектов по биологии для 9 класса показал, что порядка 25% заданий в них ориентированы на выполнение деятельности со знаково-символическими средствами, вместе с тем методических рекомендации к данной деятельности в УМК не приводится.
Из анкетирования учителей биологии установлено, что респонденты имеют неполные теоретические и методические знания в области интересующей нас проблемы, что в свою очередь отражается на качестве биологических знаний учащихся и уровне развития знаково-символических УУД. Зачастую педагоги используют на своих уроках схемы или трёхмерные модели, что явно недостаточно и требует более полный спектр форм ЗСН.
На основе анализа определения «знаково-символическая наглядность» сформулирована его новая трактовка, отражающая сущностные особенности знаково-символической наглядности, применительно к обучению биологии в школе. Знаково-символическая наглядность - это совокупность знаково-символических средств, в процессе знаково-символической деятельности формирующих образы определённых предметов и явлений окружающей действительности в которых представлены системно-структурные, системно-функциональные и иные взаимосвязи обозначаемых объектов.
Средства знаково-символической наглядности в рамках системы ЗСН образуют четыре группы: изобразительные (идеограммы, пиктограммы, буквенно-цифровая символика, алгоритмы, фреймы), натуральные (части тела живых организмов, символизирующие ряд сходных признаков), словесно-образные (мимика, жесты, позы) и внутренние (мысленные модели). Знаково-символическая система в полной мере отвечает критериям, предъявляемым к знаковым системам в философской и психолого-педагогической литературе, строится в соответствии с теорией развития биологических понятий разработанной коллективом авторов под руководством Н. М. Верзилина.
На основе данных теоретического анализа и практики работы учителей биологии была разработана модель методики обучения биологии с применением знаково-символической наглядности. Модель включает целевой, содержательный, организационно-методический, процессуально-деятельностный, оценочно-результативный компоненты. Она характеризуется многоуровневым проектированием образовательного процесса; оптимальным соотношением теоретической подготовки и практической деятельности; использованием знаков и символов как средств обучения; расширением видов деятельности обучающихся; отбором эффективных форм организации учебного процесса. Из инвариантных и вариативных элементов модели, обязательными являются нормативные документы, регламентирующие работу учителя, цели и формы организации обучения и т.д. Вариативными же компонентами являются содержание предмета, методы и средства обучения, средства мониторинга сформированности у учащихся УУД и уровня качества знаний.
Методика обучения биологии с применением знаково-символической наглядности включает в себя следующие этапы:
Для успешной реализации методики обучения биологии с применением знаково-символической наглядности выявлены организационно-педагогические условия обучения биологии с применением ЗСН. Данные условия подразумевают вовлечение учащихся в знаково-символическую деятельность, их самостоятельную работу по схематизации, кодированию и декодированию знаково-символических средств, а также теоретическую и методическую подготовку учителя, осуществляющуюся на специальных методических семинарах. Как следствие, в результате вышеуказанной деятельности соблюдение методических условий определяет положительную динамику качества знаний учащихся и развитие знаково-символических, познавательных УУД.
Экспериментальная работа по реализации основных положений исследования и апробации методики обучения биологии с применением знаково-символической наглядности доказывает эффективную роль знаково-символической наглядности в обучении биологии как средства развития УУД.
Реализация представленной модели позволяет успешно использовать дидактические возможности системы средств знаково-символической наглядности в процессе повышения качества биологических знаний учащихся. В соответствии с общепринятыми методиками определения качества знаний различных авторов, для выявления динамики качества знаний учащихся по биологии выбраны такие его количественные показатели, как полнота, прочность, системность и оперативность. Величина уровня сформированности знаково-символических УУД определялась по трём уровням: репродуктивный, продуктивный, алгоритмический, творческий.
Установлена положительная корреляция между интенсивностью деятельности учащихся со средствами знаково-символической наглядности и уровнем качества знаний, а также развитием у учащихся УУД знаково-символического характера. Наибольший эффект знаково-символическая наглядность оказывает на уровень систематичности знаний учащихся, которая возросла на 30 %. Меньший эффект ЗСН оказывает на полноту знаний (возросла на 10%). Прочность знаний сохраняла близкие значения на протяжении двух лет экспериментального обучения, что также подтверждает эффективность системы ЗСН. Эти данные подтверждаются методами статистической обработки результатов. Приведённые выводы в целом подтверждают гипотезу, выдвинутую в начале исследований.
