Использование интерактивных средств в процессе развития исследовательских умений учащихся при обучении физике

Этап частично-поисковой деятельности

Деятельность учителя

Средства и формы обучения

Результат обучения

Организация индивидуального процесса обучения по физике, направленного на развитие исследовательских умений учащихся

Цели:

- формирование у учащихся интереса к исследовательской деятельности

- развитие у учащихся умения самостоятельно осуществлять элементы исследовательской деятельности (умения формулировать проблему, цель и задачи исследования, выдвигать гипотезу, анализировать и др.)

- Учебный физический эксперимент (демонстрации, лабораторные работы, домашние опыты) в комплексе с техническими средствами (интерактивная доска, цифровые устройства, цифровые лаборатории и др.)

- ИКТ

- Задания по конструированию приборов и установок

- Доклады и рефераты исследовательского характера

1. Учащийся проявляет интерес к исследовательской деятельности

2. Ученик знает алгоритм выполнения исследования

3. Ученик умеет выполнять исследовательскую работу в сотрудничестве с учителем

4. Ученик обладает умениями формулировать проблему, цель и задачи исследования, выдвигать гипотезу и др.

Этап творческой деятельности

Деятельность учителя

Средства и формы обучения

Результат обучения

Организация условий для самостоятельной исследовательской деятельности учащихся

Цели:

- формирование устойчивой мотивации к исследовательской деятельности

- развитие у школьников рефлексивных умений

- создания интерактивной среды

- организация педагогической поддержки исследовательской деятельности

- Учебный физический эксперимент (демонстрации, лабораторные работы, домашние опыты) в комплексе с техническими средствами (интерактивная доска, цифровые устройства, цифровые лаборатории и др.)

- ИКТ

- Исследовательские проекты;

- Конференции, конкурсы, олимпиады и т.п.

1. Ученик обладает устойчивой мотивацией к исследовательской деятельности

2. Ученик знает структуру исследовательской деятельности

3. Ученик умеет самостоятельно осуществлять деятельность на всех этапах исследования

4. Ученик умеет анализировать собственные действия, оценивать свою деятельность, сопоставлять полученные результаты исследования с гипотезой и др.

Рис. 7. Этапы развития исследовательских умений учащихся при обучении физике

На основании работы Е.О. Ивановой были выделены внешняя и внутренняя интерактивность. Внешняя интерактивность, при которой информация идет от учителя к ученику и обратно, может осуществляться как в процессе их общения, так и с помощью интерактивных средств (например, с использованием интернет-связи). В результате у учителя появляется возможность осуществления контроля за ходом исследовательской деятельности учащихся. Внутренняя интерактивность предполагает обратную связь, при которой информация, идущая от ученика, возвращается к нему самому. Эта интерактивность является основой рефлексии школьника.

На этапе репродуктивно-алгоритмической деятельности обеспечивается освоение экспериментальных умений при широком использовании оперативной обратной связи (внешняя интерактивность) с помощью указанных выше комплексов. На этапе частично-поисковой деятельности, при реализации которого в основном формируются интеллектуальные умения, присутствуют внешняя и внутренняя интерактивности. На этапе творческой деятельности обеспечивается преобладание внутренней интерактивности в процессе творческой исследовательской деятельности, что обусловливает развитие рефлексивных умений и умения осуществлять эту деятельность в целом.

В третьей главе «Педагогический эксперимент и его результаты» описаны и проанализированы констатирующий, поисковый и формирующий этапы эксперимента, а также определена статистическая достоверность их результатов.

Во время констатирующего этапа был проведен теоретический анализ проблемы на основе изучения научной, учебно-методической литературы и результатов педагогических исследований в области использования современных технических средств обучения в процессе развития исследовательских умений учащихся.

Проведено анкетирование 29 учителей школ города Екатеринбурга и Свердловской области с целью определения актуальности исследования и выявление проблемы развития исследовательских умений учащихся при обучении физике. Проведены беседы со слушателями курсов повышения квалификации (35 учителей), организованных в УрГПУ.

Таким образом, на констатирующем этапе было выявлено следующее:

1) недостаточность использования потенциала современных интерактивных технических средств (интерактивная доска, цифровой фотоаппарат, цифровая лаборатория по физике) для повышения мотивации учащихся к изучению физики и развития у них исследовательских умений;

2) необходимость разработки методики использования интерактивных средств обучения в процессе развития исследовательских умений учащихся.

В ходе педагогического эксперимента разрабатывалось содержание учебных заданий, в которых использовались комплексы учебного физического эксперимента и технических средств обучения, позволяющих осуществлять интерактивное взаимодействие в процессе развития исследовательских умений учащихся.

С целью разработки методики использования интерактивных средств обучения в процессе развития исследовательских умений учащихся был проведен второй этап педагогического эксперимента - поисковый.

На поисковом этапе исследования были определены:

1) компоненты структурно-функциональной модели развития исследовательских умений при использовании интерактивных средств обучения;

2) принципы методики развития исследовательских умений;

3) уровни развития исследовательских умений учащихся при обучении физике;

4) критерии сформированности исследовательских умений;

5) условия эффективного развития исследовательских умений учащихся.

На основании этого была создана структурно-функциональная модель и разработана методика использования интерактивных средств в процессе развития исследовательских умений учащихся при обучении физике.

Для подтверждения выдвинутой гипотезы исследования и проверки эффективности методики использования интерактивных средств обучения в процессе развития исследовательских умений был проведен третий этап педагогического эксперимента формирующий.

В процессе формирующего эксперимента была организована работа в школах города Екатеринбурга (№ 135, №110, № 47, НОУ «Индра») и Свердловской области (г. Качканар (№ 7), г. Новоуральск (№54), п. Троицкий (№5), с. Криулино) по реализации методики использования интерактивных средств обучения в процессе развития исследовательских умений.

Для коррекции полученных результатов педагогического эксперимента была произведена репрезентативная выборка учащихся контрольного и экспериментального классов.

Для определения у учащихся сформированности исследовательских умений, мотивации к исследовательской деятельности были использованы тест-опросник по выявлению мотивации учащихся к осуществлению исследовательской деятельности, методика оценивания исследовательских умений школьников, разработанная О.Б. Даутовой.

Оценка значимости различий в распределении учащихся экспериментальных и контрольных групп по уровням развития исследовательских умений учащихся на начало формирующего эксперимента производилась с помощью критерия Пирсона ². Выбор данного критерия обосновывается тем, что он состоятелен для проверки нулевой гипотезы при самых общих альтернативных гипотезах, допускает использование данных, измеренных с помощью шкалы наименований и с любым числом категорий.

Расчеты показывают, что ²_эксп меньше ² _крит, в связи, с чем принимается нулевая гипотеза: на начало формирующего этапа эксперимента не обнаруживается существенных различий в распределении учащихся экспериментальных и контрольных групп по уровням развития исследовательских умений при обучении физике.

В начале формирующего этапа эксперимента была проведена консультация учителей физики по реализации созданной методики. До их сведения были доведены основные положения методики, дана характеристика форм, методов и средств обучения, использование которых в процессе обучения физике будет способствовать развитию исследовательских умений учащихся.

На протяжении всего периода реализации методики учащиеся экспериментальной группы были полностью вовлечены в деятельность по выполнению исследовательской работы с использованием в учебном процессе интерактивных средств обучения.

Проверка результативности разработанной методики осуществлялась на каждом из трех этапов развития исследовательских умений учащихся с применением методов наблюдения и экспертной оценки.

В конце эксперимента при использовании критерия Пирсона ² была определена эффективность предложенной методики. Исходя из полученных результатов ²_эксп > ²_крит (²_эксп = 12,92, ²_крит=5,99 при уровне значимости 0,05), соответственно, принимаются альтернативная гипотеза Н₁ (различия в достижении уровней развития исследовательских умений при обучении физике школьниками экспериментальных и контрольных групп в конце экспериментальной работы являются следствием использования в учебном процессе разработанной методики).

Результаты педагогического эксперимента свидетельствуют об эффективности разработанной нами методики использования интерактивных средств обучения при развитии исследовательских умений учащихся и подтверждают гипотезу исследования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты проведенного исследования позволяют сформулировать следующие выводы:

1. На основе анализа психолого-педагогической, методической литературы и результатов исследования определена необходимость широкого использования интерактивных средств в процессе развития исследовательских умений учащихся при обучении физике. Выявлено, что развитие исследовательских умений учащихся будет эффективным, если обеспечить комплексное применение учебного физического эксперимента и современных технических средств (интерактивная доска, цифровой фотоаппарат, цифровая лаборатория) при взаимодействии субъектов информационно-образовательной среды.

2. Предложена структурно-функциональная модель развития исследовательских умений учащихся при использовании интерактивных средств обучения, которая содержит следующие компоненты: теоретико-методологический, содержательно-деятельностный и оценочно-результативный. В модели отражены: понятийный аппарат, классификация исследовательских умений, условия и принципы развития исследовательских умений; методы, формы и средства развития исследовательских умений; уровни и критерии развития исследовательских умений.

3. На основании разработанной модели создана методика использования интерактивных средств, применение которой обеспечит развитие исследовательских умений учащихся при обучении физике. Методика включает в себя три этапа: репродуктивно-алгоритмической (развитие экспериментальных умений на основе применения внешней интерактивности), частично-поисковой (развитие интеллектуальных умений с использованием внешней и внутренней интерактивности) и творческой деятельности (развитие рефлексивных умений и умения осуществлять исследовательскую деятельность в целом с преобладанием внутренней интерактивности).

4. Разработаны интерактивные средства обучения на основе комплексного использования учебного физического эксперимента и современных технических средств, применение которых на всех этапах реализации методики обеспечит эффективное развитие исследовательских умений учащихся.

5. Педагогическое исследование, проводившееся в течение 2005-2012 гг., подтвердило эффективность предлагаемой методики развития исследовательских умений учащихся при использовании интерактивных средств в процессе обучения физике.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ СОИСКАТЕЛЯ:

Работы, опубликованные в ведущих научных журналах и изданиях, включенных в реестр ВАК МОиН РФ

1. Абдулов, Р.М. Методические приемы изучения современных аудиовизуальных технических средств и их использование в обучении физике / Р.М. Абдулов, О.Г. Надеева // Педагогическое образование в России. - 2011. - № 3. - С. 109-119 (авторских 50 %).

2. Абдулов, Р.М. Использование современных интерактивных средств обучения при развитии исследовательских умений учащихся в обучении физике / Р. М. Абдулов // Педагогическое образование в России. - 2012. - № 5. - С.180-184.

3. Абдулов, Р. М. Интерактивное обучение физике с помощью современных технических средств / Р.М. Абдулов, О.Г. Надеева // Педагогическое образование в России. - 2012. - № 5. - С.185-191 (авторских 50 %).

Работы, опубликованные в других изданиях

4. Абдулов, Р. М. Использование цифровой фотосъемки и фотоизображения в процессе обучения физике / Р. М. Абдулов, А. М. Савелькина // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях : материалы международ. науч.-практ. конф., Екатеринбург, апрель 2005 г. / Урал. гос. пед. ун-т. - Екатеринбург, 2005. - Ч. 2. - С. 108-109 (авторских 50 %).

5. Абдулов, Р. М. Использование цифрового фотоаппарата в лабораторных работах по физике / Р. М. Абдулов // Учебная физика. - 2007. - №2. - С. 16-18.

6. Абдулов, Р. М. Лабораторный физический практикум по кинематике с использованием современных технических средств : метод. рекомендации для студентов и преподавателей / Р. М. Абдулов, Н. С. Карманович / Урал. гос. пед. ун-т. - Екатеринбург, 2008. - 20 с (авторских 70 %).

7. Абдулов, Р.М. Учебный физический эксперимент при изучении астрономии / Р. М. Абдулов, О.Г. Надеева // Школа и вуз : Инновации в образовании. Межпредметные связи естественных наук: сб. науч. трудов всероссийской науч.-метод. интернет-конф. - Орел : ОрелГТУ, 2009. - С. 95-97 (авторских 50 %).

8. Абдулов, Р. М. Подготовка учителей физики к использованию учебного оборудования и ТСО / Р.М. Абдулов, О.Г. Надеева, В.В. Чимпоеш // Физическое образование: проблемы и перспективы развития : материалы международ. науч.-практ. конф. - М.: МПГУ, 2009 - Ч. 2. - С. 97-101 (авторских 40 %).

9. Абдулов, Р. М. Использование интерактивной доски и электронных карт при изучении кинематики / Р. М. Абдулов // Учебная физика. - 2009. - № 2. - С. 5-8.

10. Абдулов, Р. М. Применение интерактивной доски и программы VIRTUALDUB при решении видеозадач по физике / Р.М. Абдулов, Л. Ф. Шакурова // Повышение эффективности обучения физике, информатике и технологии в условиях реализации национальной образовательной инициативы «Наша новая школа»: материалы региональной науч.-практ. конф. , Екатеринбург, июнь 2010 г. / Урал. гос. пед. ун-т. - Екатеринбург, 2010. - С. 12-14 (авторских 80 %).

11. Абдулов, Р. М. Формирование исследовательских умений студентов при постановке учебного физического эксперимента с использованием цифрового фотоаппарата / Р.М. Абдулов // Реализация национальной образовательной инициативы «Наша новая школа» в процессе обучения физике, информатике и математике: материалы международной науч.-практ. конф., Екатеринбург, апрель 2010 г. / Урал. гос. пед. ун-т. - Екатеринбург, 2010. - С. 15-19.

12. Абдулов, Р. М. Методика использования цифрового фотоаппарата в учебном физическом эксперименте : метод. рекомендации для студентов и преподавателей / Р. М. Абдулов / Урал. гос. пед. ун-т. Екатеринбург, 2010. - 48 с.

13. Абдулов, Р.М. Использование цифрового фотоаппарата в учебном физическом эксперименте / Р. М. Абдулов // Физическое образование : педагогическое исследовании и инновации : сб. трудов XIV всероссийской науч.-практ. конф. преподавателей физики. - Иркутск : ВСГАО, 2011. - С. 97-100.

14. Абдулов, Р.М. Формирование познавательного интереса учащихся при использовании интерактивной доски на уроках физики / Р. М. Абдулов, Е. В. Макурова, Л.Ф. Шакурова // Реализация национальной образовательной инициативы «Наша новая школа» в процессе обучения физике, информатике и математике : материалы международной науч.-практ. конф., Екатеринбург, апрель 2011 г. / Урал. гос. пед. ун-т. - Екатеринбург, 2011. - С. 16-19 (авторских 50%).

Размещено на Allbest.ru

...