 |
Соотношение репродуктивных и продуктивных познавательных процессов при формировании исследовательских умений и навыков учащихся в рамках лабораторного практикума.
|
|
|
|
Социально-экономические изменения, происходящие в современном обществе, требуют от высшего профессионального образования разработки эффективной стратегии подготовки учащихся, готовых к личностной самореализации, способных к творческой результативной учебной деятельности. Выполнение поставленной задачи невозможно без сформированного у учащихся высшего уровня исследовательских умений и навыков.
Физики, химики и другие ученые родственных им профессий ведут научно-исследовательскую работу, разрабатывают теории и методы, совершенствуют их, применяют на практике полученные данные в области физики, астрономии, метеорологии, химии, геологии, геофизики, физической географии. Их основные обязанности заключаются в проведении исследований и опытов, связанных с механикой, термодинамикой, оптикой, магнетизмом, технической акустикой, электричеством, электроникой, ядерной физикой, астрономией, различными отраслями химии, атмосферными явлениями и состояниями земной коры (суши и моря); консультировании и практическом применении полученных знаний в обрабатывающей и добывающей промышленности, судоходстве, космических исследованиях, радиосвязи, выявлении запасов минерального сырья, энергоресурсов и воды, гражданской инженерии, сельском хозяйстве, медицине; составлении научной документации и отчетов. Функциональные обязанности этих ученых могут также включать руководство другими работниками.
Физики от других ученных более широкими и глубокими знаниями в области физики и исследовательскими умениями и навыками.
Чтобы процесс формирования исследовательских умений и навыков имел систематический, последовательный и полный характер, необходимо выявить их структурный состав.
|
|
|
По мнению Ю.А. Комаровой, содержательную сторону исследовательских умений и навыков составляют структурные блоки: когнитивный компонент; прогностический компонент; организационный компонент.
Когнитивный компонент предусматривает наличие способности активного познания. Реализация когнитивного компонента предполагает извлечение, преобразование, конструирование знания.
Прогностический компонент включает в себя знания, навыки, умения, обеспечивающие предвидение и предварительную оценку результатов исследования, что связано с прогнозированием и проектированием научно-исследовательского процесса.
Организационный компонент представлен знаниями, а также практическими умениями и навыками реализации конкретного учебного процесса, эксперимента, опыта и т.д.
Н.Н. Ставринова, исходя из модели деятельности А. Леонтьева, выделила четыре группы компонентов исследовательских умений и навыков педагога: когнитивный, мотивационный, ориентировочный, операционный.
Когнитивный компонент – это совокупность знаний и понятий, которые необходимы для постановки и решения исследовательских задач в профессиональной деятельности.
Мотивационный компонент – это смысл, который исследовательская деятельность имеет не в общем, а для конкретного человека.
Ориентировочный компонент – это совокупность умений, обеспечивающих выявление потребностей в каких-то знаниях и построение образа того, как оно может быть получено в существующих условиях.
Операциональный или технологический или компонент исследовательской компетентности – это совокупность умений субъекта выполнять исследовательские действия, необходимые для решения исследовательских задач в профессиональной деятельности.
О.В. Ушакова считает, что основными компонентами исследовательских умений и навыков являются мотивационно-личностный, интеллектуально-творческий, когнитивный и действенно операционный.
|
|
|
Мотивационно-личностный компонент представляет собой систему мотивационно-ценностных и эмоционально-волевых отношений учащихся к окружающему миру, действительности, людям, самому себе, своим способностям. Указанный компонент характеризует потребность обучающихся в исследовательской деятельности, их познавательную активность, способность к преодолению когнитивных трудностей, самостоятельность в процессе познания, принятия решений и их оценки.
Интеллектуально-творческий компонент отвечает за развитие познавательных процессов у учебных навыков (общий уровень и динамика развития), уровень интеллекта обучающихся, их экспериментального мышления. Здесь рассматривается интеллект не как уровень знаний, словарный и понятийный запас ребенка, его умение пользоваться им, а, главным образом, его способность к творчеству. Творческие качества: вдохновленность, фантазия, гибкость ума, чуткость к противоречиям, раскованность мыслей, критичность, наличие своего мнения – определяют процессуальную готовность обучающегося к решению проблем и преобразованию действительности.
Когнитивный компонент включает систему знаний в разных областях науки, усвоение которых обеспечивает формирование в сознании обучающихся научной картины мира, вооружает диалектическим подходом к познавательной деятельности. Для исследовательской деятельности это, в первую очередь, знание сущности и технологии основных методов исследования, умение чувствовать окружающий мир, задавать вопросы, открывать причины явлений, обозначать свое понимание или непонимание вопроса, анализировать полученные данные и формулировать грамотные выводы.
Действительно-операционный компонент характеризует качества, необходимые для проведения самого исследования. В общем плане это способность осознавать цели учебной деятельности и умение их пояснять, способность к нормальному творчеству. В более узком понимании это видение проблемы, постановка вопросов, выдвижение гипотезы, способность классифицировать имеющие или полученные данные, наблюдение за живыми объектами, явлениями, процессами и т.д., овладение навыками проведения экспериментов, умение структурировать материал, формулирование выводов и умозаключений, объяснение, доказательство и защита собственных идей.
|
|
|
В рамках исследования, исходя из изучения практической стороны рассматриваемой проблемы, выделено 7 основных компонентов профессиональной учебно-исследовательской деятельности учащихся: планово-организационный; диагностическо-прогностический; изобретательско-рационализаторский; опытно-измерительный; расчетно-вычислительный; результативно-оценочный. Проведенный анализ психолого-педагогической литературы и выделенные компоненты позволили схематизировать исследовательские умения и навыки учащихся.
Планово-организационные:
- умение работать с библиографическими работами;
- владение информационными технологиями формирования и обработки массивов данных исследований;
- способность к самоорганизации (планирование, регулирование, контролирование своих действий) при выполнении учебно-исследовательской деятельности;
- знание иностранного языка;
- ориентирование в ситуации выбора с учетом собственных познавательных интересов;
- способность к сотрудничеству при выполнении учебно-исследовательской работы и обсуждению результатов исследовательской деятельности.
Диагностическо-прогностические:
- умение работать с научной информацией (литературой, компьютерными моделями, сетью Internet);
- способность к формулированию проблемы и сведению ее к задаче;
- умение подбирать оборудование и пользоваться инструкциями, а также подготавливать необходимые для эксперимента материалы;
- способность к мысленному эксперименту.
Изобретательско-рационализаторские:
- способность к совершенствованию эксперимента и модернизации экспериментальной установки;
- способность к изготовлению фрагментов и сборке экспериментальной установки;
- умение настраивать и устранять неисправности приборов;
- внимание к правилам техники безопасности.
Опытно-измерительные:
|
|
|
- способность к самостоятельному проведению эксперимента с использованием сложных установок и измерительных приборов;
- способность к постановке независимых экспериментов для доказательств полученных результатов.
Расчетно-вычислительные:
- способность к обработке и анализу полученных результатов;
- умение использовать компьютерную технику при решении научно-исследовательских задач;
- навык расчета погрешностей измерений.
Результативно-оценочные:
- умение обосновать результаты эксперимента;
- умение представлять результаты исследования, вести дискуссию, оппонировать, консультировать;
- способность к поиску альтернативного решения и выбору рационального;
- способность к оценке границ применяемости (явлений, процессов, проявлений изучаемой закономерности, теории);
- умение правильно оформлять доклады, рефераты и т.п.
- способность определить место и значение полученных результатов.
Расчетно-вычислительные:
- знак и уровень мотивации к исследовательской деятельности;
- способность сосредоточить внимание на главном, не отвлекаясь на детали;
- способность к волевым усилиям по преодолению затруднительных ситуаций на пути достижения поставленных целей;
- эмоциональность восприятия успеха;
- способность к преодолению неудач и переключению внимания на новые пути достижения поставленных целей.
Для разработки методики формирования исследовательских умений и навыков на лабораторном практикуме было рассмотрено соотношение между репродуктивными и исследовательскими методами.
Основным методом обучения опыту творческой деятельности, в результате которого, на наш взгляд, наиболее эффективно происходит формирование исследовательских умений и навыков, является исследовательский метод. Однако И.Я. Лернер подчеркивает, что в соответствии с законом поэлементного усвоения всякого нового и сложного содержание опыта творческой деятельности поддается усвоению только поэлементно и пооперационно. Автор пишет: «Поэлементное усвоение опыта творческой деятельности, овладение отдельными этапами решения проблемных задач обеспечивается эвристическим методом (частично поисковым)». И.Я.Лернером предложен переход от исследовательского метода к эвристическому, который, на наш взгляд, наиболее подходит для формирования исследовательских умений и навыков учащихся и взят нами за основу. Он заключается в следующем: «Затруднения учащиеся при решении проблемной задачи преодолеваются ее расчленением на серию подзадач, заменой сложной задачи сходной, но более простой, чтобы затем вернуться к первой».
|
|
|
В.В. Давыдов, раскрывая резервы в развитии теоретического мышления школьников, пишет: «… в практике обучения изложение знаний может происходить по принципу «от общего – к частному». Соглашаясь с В.В.Давыдовым, В.И. Андреев считает, что «овладение знаниями и умениями идет значительно эффективнее, если при определенной организации учебного материала начинать не с частного, а с главного, переходя от общего к частному, от главного к деталям, от принципов к их применению. Если применить эти идеи к организации учебно-исследовательской деятельности, то во главу угла обучения нужно поставить формирование обобщенных приемов решения учебных проблем, выполнения учебно-исследовательских заданий. Имеется в виду формирование таких приемов, как умения выдвигать гипотезы, формулировать учебную проблему, планировать решение учебной проблемы, осуществлять самоконтроль и т.д. При этом должна быть специально разработана программа целей: обучение учащихся этим обобщенным исследовательским приемом».
В.И. Андреев отмечает, что управление учебно-исследовательской деятельностью будет эффективным при гибком, динамичном переходе обучающихся с одного уровня познавательной деятельности на другой, то есть от репродуктивного к продуктивно-исследовательскому и к исследовательскому. «Возможен и даже необходим обратный вариант перехода, т. е. в случае значительных затруднений учащихся при выполнении учебно-исследовательского задания переход с исследовательского на репродуктивно-исследовательский и репродуктивный метод учения».
В «Российской педагогической энциклопедии» процесс перехода от исследовательского метода к эвристическому трактуется следующим образом: «введением дополнительных данных сужают поле поиска решения, дают сходную, по более легкую задачу, членят трудную задачу на 2-3 подзадачи и т. д. Все подобные виды помощи в решении задач преобразуют исследовательский метод в эвристический метод, частично-поисковой. Самостоятельное решение задач предполагает формирование у учащихся таких поисковых навыков, как соотнесение данных условия задачи и каждого шага поиска между собой и с вопросами задачи, доказательность каждого суждения и операции, проверка полноты и достаточности доказательства и решения, соотнесение результата решения с вопросом задачи».
Такая методика наиболее подходит для переходного этапа между школой и старшими курсами университета. Формирование исследовательских умений в школе с использованием методики поэтапной организации деятельности, при которой осуществляется переход от репродуктивного метода к исследовательскому, недостаточно подготавливает учащихся к выполнению самостоятельной исследовательской деятельности на старших курсах вуза. Методика, при которой осуществляется обратный переход от исследовательского к репродуктивному методу, способствует росту уровня исследовательских умений и навыков учащихся, что необходимо для перехода к дальнейшим самостоятельным исследованиям.
Предложенная методика повышает интерес, так как способствует прохождению всех этапов исследования, как в реальной научно-исследовательской деятельности. Это вызывает желание заниматься исследовательской деятельностью, стремление к самостоятельности и способствует постепенному переходу к самостоятельной исследовательской работе.
Анализ психолого-педагогической, дидактической литературы и диссертационных работ позволяет сделать выводы, что в качестве средства формирования исследовательских умений и навыков используются специально разработанные педагогические конструкции (задания). Роль преподавателя в процессе управления учебно-исследовательской деятельностью, заключается:
- во-первых, в построении системы заданий. Даже в том случае, если преподавателю будет предоставлена такая совокупность заданий в определенной системе, все равно он должен будет использовать ее творчески, в зависимости от уровня подготовки учащихся.
- во-вторых, преподаватель призван контролировать ход работы учащихся, направлять ее в случае отклонения от правильного пути, проверять итоги работы и организовать их обсуждения.
В школе обучение идет эффективно, если задания соответствуют «зоне ближайшего развития» обучаемого. «Зона ближайшего развития – понятие, введенное Л.С. Выготским. Характеризует процесс подтягивания психического развития вслед за обучением. Эта зона определяется содержанием таких задач, которые ребенок может решить лишь с помощью взрослого, но после приобретения опыта совместной деятельности он становится способным к самостоятельному решению аналогичных задач».
В рассматриваемом нами случае это требует давать учащимся такие экспериментальные задания, которые вынуждали бы их к посильным творческим усилиям.
Для нашего исследования важным является вопрос, связанный с управлением учебно-исследовательской деятельностью учащихся.
В.И. Андреев пишет: «Вряд ли можно считать сколько-нибудь эффективным обучение решению учебных проблем, учебно-исследовательских задач, в котором в той или иной форме не использовались бы эвристики». Поэтому необходимо рассмотреть понятия «эвристика», «эвристическое предписание». По мнению исследователя, «… эвристики не гарантируют ученику абсолютного успеха, однако они активно формируют его стратегию рационального поиска решения учебных проблем. Объективно же эвристики чаще всего могут быть выражены в форме переформулировок учебных проблем наводящих эвристических вопросов, указаний-советов, средств наглядности, аналогий, которые или снижают трудность учебной проблемы до соответствующего уровня творческого развития ученика, или создают благоприятные условия для «микрообучения» и «микроразвития», расширяя тем самым «зону» ближайшего развития ученика до соответствующего уровня трудности». Автор дает следующее определение эвристики: «Это такие общедидактические приемы, целенаправленное применение которых активно формирует у учащихся стратегии рационального поиска отдельных этапов учебных проблем, учебно-исследовательских задач». Под эвристическим предписанием он понимает систему «эвристик в форме вопросов, указаний-советов, целенаправленное применение которых не детерминирует полностью действий решающего, на активно формирует у него общую стратегию наиболее рационального поиска решения определенного класса учебных проблем, учебно-исследовательских задач». На наш взгляд, определения данные В.И. Андреевым, являются точными и полными, поэтому в дальнейшем мы будем опираться на них.
Необходимо отметить, что эвристические предписания в корне отличаются от алгоритма. Математик А.А. Ляпунов дает следующее определение: «Алгоритмом для решения предложенной задачи называется объединение элементарных актов и проверяемых условий, которые обеспечиваю такой порядок работы (т.к. проверка условий и элементарных актов), который при любых начальных данных, т.е. исходной информации, приводит к правильному ответу».
Сравнивая определение «эвристического предписания», данное В.И. Андреевым, и определение «алгоритма», данное А.А. Ляпуновым, можно увидеть существенное различие. Алгоритм указывает четкий логический путь, т.е. что и как нужно делать. Если следовать в точности его предписанию, будет получен правильный ответ. В эвристическом предписании имеются предостережения от возможных ошибок при решении данного класса учебно-исследовательских задач. Оно подталкивает к творческой деятельности, но полностью ее не детерминирует.
По целям и структуре близкими к «эвристическим предписаниям» являются предложенные А.В. Усовой «планы обобщенного характера отражают преимущественно логическую сторону учебной деятельности и являются чем-то промежуточным между алгоритмическим и эвристическим предписаниями.
Применение эвристических предписаний в учебном процессе исследователи В.И. Андреев, Ю.К. Кулюткин, Т.В. Названными ученными были предложены различные способы применения эвристических предписаний. Каждый способ имеет свои преимущества, например:
- Создание условий, при которых учащиеся открывают процедуры способа деятельности самостоятельно. Преимущество данного способа – происходит активный перенос приема в новые ситуации. Недостаток – большие затраты времени. На этот метод указывают многие ученые, но детально он мало исследован. Большинство исследователей считает этот способ применимым для наиболее способных учащихся.
- Поэтапное и циклическое введение и применение эвристических предписаний. I цикл (7-8 класс) – учебно-исследовательская деятельность с применением простых эвристических предписаний; II цикл (9-11 класс) – учебно-исследовательская деятельность с постепенным введением более сложных предписаний, которые служат ориентировочной основой для операционной, организационной и технической сторон учебно-исследовательской деятельности; III цикл (вуз) – применение эвристических предписаний только для тех учащихся, у которых уровень развития исследовательских умений находится ниже оценок 4-5. Для наиболее способны учащимся их применение необязательно, так как эвристика в какой-то степени сковывают их инициативу. В.И. Андреев отмечает, что для формирования некоторых умений на материале общей физики в условиях вуза, таких, как планирование эксперимента, измерение физических величин, распределение обязанностей, применение эвристических предписаний не дало заметного положительного эффекта.
На наш взгляд, вопрос отмены эвристических предписаний в вузе для учащихся уровнем развития исследовательских умений ниже 4-5 является спорным. Подбирать задания для учащихся, в том числе и способных, необходимо дифференцированно: задание не должно быть тривиальным или слишком сложным. Понятно, что и сильный учащиеся не всегда самостоятельно выполнит любое учебно-исследовательское задание. Поэтому для управления учебно-исследовательской деятельностью должно существовать какое-то средство. Однако применять его необходимо только в случае, если учащиеся действительно не справился с заданием и отчаялся найти решение.
Для управления учебно-исследовательской деятельностью учащихся, постепенной подготовки и приобщению их к исследовательскому методу нами предлагается методика, использующая карточки помощи. Карточки помощи – это карточки, в которых подобраны и соответствующим образом структурированы косвенные подсказки, необходимые для выполнения творческого задания исследовательского характера или отдельных его этапов. Карточки помощи не являются ни алгоритмом, ни планом обобщенного характера. Анализируя эвристические предписания В.И. Андреева, состоящие из эвристик и карточки помощи, содержащих творческие подсказки, можно выделить следующие отличия:
- Эвристическое предписание полностью не детерминирует действие, не четко определяет путь решения. Карточки помощи дают подсказки, которые как можно дольше не указывают путь выполнения задания, давая возможность самостоятельно отыскать один или несколько вариантов решения.
- Эвристическое предписание разбито на мелкие указания-советы. Карточка помощи к указаниям-советам прибегает на последнем этапе, когда эвристики-подсказки в виде аналогии, наводящих вопросов, средств наглядности, предоставленных приборов не помогли ученику справиться с заданием.
- Эвристическое предписание – это подробный план действий. Карточка помощи – подсказка творческого характера.
Карточки помощи составляются для более простых заданий, применяемых на первых этапах формирования исследовательских умений и навыков. Для постепенного перехода к самостоятельному решению более сложных заданий, усложнения деятельности служат задания с формулировкой трех уровней. Первый уровень самый сложный. Каждый следующий уровень содержит подсказки, которые, упрощая задания, не лишают его творческого или исследовательского характера.
В литературе недостаточно изучена методика поэтапного формирования исследовательских умений и навыков, при которой ставится проблема, решение которой ученик должен осуществлять самостоятельно под косвенным руководством преподавателя. Однако, на наш взгляд, такая методика является переходной методикой формирования исследовательских умений и навыков всех учащихся и постепенной подготовке их к самостоятельным исследованиям.
В результате проведенного анализа психолого-педагогической и дидактической литературы:
- Уточнено понятие «исследовательские умения и навыки учащихся»;
умение обычно соотносят с уровнем, выражающимся на начальном этапе в форме усвоенного знания (правила, теоремы, определения и т.п.), которое понято учащимися и может быть произвольно воспроизведено. В последующем процессе практического использования этого знания оно приобретает некоторые операциональные характеристики, выступая в форме правильно выполняемого действия, регулируемого этим правилом. В случае каких-либо возникающих трудностей учащийся обращается к правилу с целью контроля за выполняемым действием или при работе над допущенными ошибками.
Навыки - это автоматизированные компоненты сознательного действия человека, которые вырабатываются в процессе его выполнения. Навык возникает как сознательно автоматизируемое действие и затем функционирует как автоматизированный способ его выполнения. То, что данное действие стало навыком, означает, что ученик в результате упражнения приобрел возможность осуществлять данную операцию, не делая ее выполнение своей сознательной целью.
- Выделены показатели и уровни сформированности исследовательских умений и навыков;
Исходный уровень. Обладает следующими характеристиками: низкий уровень проявления интереса к ведению учебной исследовательской работы, отсутствие знаний об исследовательской деятельности, об использовании умений учебной исследовательской деятельности. При выполнении любой самостоятельной работы опора на помощь учителя либо родителей на любом этапе исследования. Ученик редко проявляет оригинальный подход к осуществлению исследования, не высказывает идей, предложений по работе.
Начальный уровень. Характеризуется появлением внешних мотивов к ведению исследования, возможностью находить проблему с помощью учителя, предлагать различные варианты решения проблем. На начальном этапе дети способны выполнять элементарные, кратковременные исследования по заданию, совершая действия самостоятельно, по аналогии с коллективным выполнением такого же задания или при помощи взрослых на определённых этапах, вызывающих затруднение. Наблюдается владение основами знаний по организации своей исследовательской работы.
Продуктивный уровень. Он обладает следующими характеристиками: присутствуют устойчивые внутренние и внешние мотивы к ведению исследовательской работы, есть желание вести самостоятельно (или с небольшой группой) исследование. Учащийся имеет знания и умения осуществлять учебное исследование (умение самостоятельно определить тему, возможность постановки цели и задач исследования с помощью педагога или самостоятельно, умение работать с источниками информации); демонстрирует реализацию оригинального подхода к решению проблемы, умение представлять результат своей деятельности.
Креативный уровень можно определить следующим образом: существует постоянный интерес к ведению различного рода исследований, возможность самостоятельно и творчески подходить к выбору темы исследования, умение ставить цель, задачи, продуктивно находить решение поставленных задач, высокая доля самостоятельности в реализации работы на всех этапах исследования; умение оригинально представить результат деятельности.
|
|
|
