Дидактична система управління індивідуалізацією процесу формування дослідницьких умінь учнів при вивченні фізики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дидактична система управління індивідуалізацією процесу формування дослідницьких умінь учнів при вивченні фізики

О.А. Коновал, Т.І. Туркот

У публікації обґрунтовані необхідність та актуальність розробки нової дидактичної системи управління індивідуаліза-цією дослідницької діяльності учнів старших класів загальноосвітніх навчальних закладів, результатом упровадження якої має постати підвищення ефективності формування, розвитку та удосконалення дослідницьких умінь суб'єктів навчання. Схарактеризовано сутність та логіку реалізації одного з варіантів розробленої авторами системи, запропоновано механізм дидактичної диференціації учнів за рівнем сформованості дослідницьких умінь, здійснена психолого-педагогічна харак-теристика особливостей типологічних груп, окреслені дидактичні завдання щодо формування дослідницьких умінь типо-логічних груп учнів з низьким, достатнім, високим та творчим рівнем підготовки до дослідницької діяльності, приведені варіанти диференційованих завдань, які ураховують індивідуально-типологічні особливості учнів та типологічних груп. Передбачається, що запропоновані дидактичні заходи сприятимуть підвищенню якості дослідницької діяльності учнів, формуванню у них позитивної мотивації до неї та до вивчення фізики загалом.

Ключові слова: дослідницька діяльність, дослідницькі уміння, індивідуалізація, диференціація, дидактична диферен-ціація, диференційовані завдання, індивідуально-типологічні особливості учнів, типологічні групи.

Постановка проблеми. Бурхливий розвиток сучасної науки, техніки і економіки актуалізував освітні завдання, орі-єнтовані на підготовку випускників шкіл, здатних творчо та якісно вирішувати складні завдання, які висуває перед ними реальне життя. Фізика як наука та навчальна дисципліна має унікальні можливості для вирішення цих завдань, адже під-ґрунтям наукового пізнання особистістю фізичної картини світу є дослідницька діяльність, що безсумнівно має творчий характер. Саме тому в освітніх документах зазначається, що учні загальноосвітніх навчальних закладів мають опанувати процедури дослідження фізичних явищ і обробки результатів експерименту; навчитися збирати установки для експеримен-тального дослідження фізичних явищ; будувати фізичні мо-делі явищ, що вивчаються, з указівкою меж їх застосування; застосовувати сучасні інформаційні технології для пошуку, переробки, відтворення навчальної та науково-популярної ін-формації [1; 5]. Вочевидь, йдеться про актуальність проблеми «навчання через відкриття», основою якого є дослідницька ді-яльність як творча активність особистості.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. До-слідження багатьох учених (Г.М. Голін, Є.В. Коршак, С.У Гончаренко та ін.) доводять, що процес наукового піз-нання природи (рис. 1) передбачає володіння особистістю системою дослідницьких умінь, сутність і зміст яких визна-чаються через дослідницьку діяльність [7, с.219].

Важливість дослідницької, творчої пошукової діяльності у розвитку особистості дитини окреслює Н.С. Лейтес: «Дитяча допитливість, якщо її вдається зберегти, стимулює розвиток здібностей» [2, с.252]. На переконання В.С. Роттенберга та С.М. Бондаренко «постійна відсутність пошукової активності призводить до того, що індивід стає безпорадним під час зітк-нення з ускладненнями та навіть з такими ситуаціями, які в ін-ших умовах як ускладнення не сприймаються» [8, с.25]. Однак ці конкретні рекомендації щодо необхідності організації на-вчальної дослідницької навчальної діяльності учнів не в повній мірі знаходять практичне втілення в сучасній шкільній практи-ці, що має наслідком досить проблемний рівень розвитку до-слідницьких умінь випускників загальноосвітніх навчальних закладів (ЗНЗ). Як засвідчують результати опитування слухачів курсів підвищення кваліфікації вчителів фізики Комунального вищого навчального закладу «Херсонська академія неперерв-ної освіти», причинами цього явища можна вважати: індивідуалізація дослідницький дидактичний

* низький рівень матеріально-технічного оснащення як шкільних фізичних кабінетів, так і фізичних лабораторій педагогічних університетів;

• зниження інтересу молоді до вивчення природничо- математичних дисциплін, що констатується як тенденція загальнодержавного масштабу;

• переважання колективних форм навчання фізики, тоді як дослідницька діяльність зазвичай має індивідуальний характер.

І якщо перша та друга причини об'єктивовані в біль-шій мірі соціально-економічними чинниками, то третя - потребує дидактико-методичного вирішення, адже наразі, як засвідчує наш досвід, спостерігається різке зниження рівня дослідницьких умінь студентів фізичних та фізико- математичних факультетів університетів і навіть найбільш успішних учнів-учасників фізичних олімпіад районного та обласного рівнів. У зв'язку з цим ми вважаємо розвиток до-слідницьких умінь учнів загальноосвітніх навчальних за-кладів однією з актуальних проблем дидактики фізики, а ви-світлення окремих напрямів управління індивідуалізацією процесу формування дослідницьких умінь учнів старших класів ЗНЗ метою пропонованої статті.

Насамперед зазначимо, що навчальне дослідження відбувається за всіма етапами, характерними для наукових досліджень (рис. 1). У науково-методичній літературі [4; 6; 9] пропонують таку узагальнену схему навчального до-слідження: усвідомлення проблеми, визначення мети до-слідження, висування гіпотези, розробка методики експери-менту, збирання експериментальної установки, проведення дослідів, фіксація, обробка та інтерпретація результатів, формулювання висновків.

Методи та методики. У процесі дослідно-експери-ментальної роботи нами був розроблений та апробований при проходженні педагогічної практики студентами фізико- математичного факультету Криворізького педагогічного інсти-туту ДВНЗ «Криворізький національний університет» один із варіантів управління індивідуалізацією процесу формування дослідницьких умінь учнів старших класів ЗНЗ. Пропонована система управління передбачає поетапну реалізацію.

1. На першому етапі має забезпечуватися діагносту-вання рівнів дослідницьких умінь учнів ЗНЗ;

2. На другому етапі необхідним є дидактичне дифе-ренціювання учнів за рівнем володіння цими уміннями (по-діл класу на мобільні типологічні групи з метою розвитку дослідницьких умінь).

3. Третій етап індивідуалізації передбачає проведен-ня навчальних досліджень, зокрема лабораторних робіт та виконання диференційованих завдань дослідницького харак-теру, з урахуванням психолого- педагогічних особливостей кож-ної типологічної групи.

Виклад основного мате-ріалу. Схарактеризуємо особ-ливості типологічних груп та визначимо основні дидактичні задачі щодо формування до-слідницьких умінь для кожної з них (табл. 1).

Учні першої типологічної групи (з низьким рівнем під-готовки до дослідницької діяльності) характеризуються сла-бо сформованими вміннями самостійної роботи з навчаль-ною літературою. При підготовці до уроків практично ніко-ли не використовують додаткову літературу, не вміють само-стійно визначати проблему і мету навчального дослідження, висунути гіпотезу. Потребують дидактичної підтримки при розробці методики експерименту (надають перевагу вико-нанню лабораторних робіт за чіткою інструкцією або прове-денню дослідів та експерименту за алгоритмом). Висуваючи гіпотезу, відчувають значні труднощі. При проведенні дослі-дів, фіксації, обробці результатів припускаються суттєвих помилок. Інтерпретація результатів та висновки після ви-конання дослідження поверхневі, нелогічні. Мотивація до дослідницької діяльності не сформована.

Психолого-педагогічні особливості учнів другої ти-пологічної групи (достатній рівень підготовки) можна сха-рактеризувати таким чином: вміння самостійної роботи з навчальною літературою сформовані на достатньому рівні, при підготовці до занять епізодично використовується до-даткова література. Проблему, мету дослідження, окреслен-ня його гіпотези, розробку методики експерименту здійсню-ють за підтримки вчителя чи краще підготовлених одно-класників. Можуть самостійно збирати експериментальні установки, проводити досліди, фіксувати, опрацьовувати результати. При презентації результатів та формулюванні висновків припускаються помилок, які потребують корекції. Мотивація до дослідницької діяльності поверхнева, інтерес до неї виявляється епізодично.

Для учнів третьої типологічної групи (високий рівень підготовки) характерними є гарна вмотивованість до експе-риментування, добре розвинені вміння теоретичного аналізу навчальної інформації, передбаченої програмою, та додат-кової літератури. Вони самостійно визначають проблему, мету дослідження, формулюють його гіпотезу (в окремих випадках за допомоги вчителя та однокласників), розробля-ють методику експерименту та збирають експериментальні установки. При проведенні дослідів, фіксації та обробці ре-зультатів не відчувають труднощів. При узагальненні резуль-татів, їх інтерпретації та формулюванні висновків у деяких випадках потребують консультації вчителя.

Учні, які об'єднані в четверту типологічну групу (твор-чий рівень підготовки до експериментальної діяльності), ви-соко вмотивовані до такого виду діяльності, володіють висо-ко розвиненими вміннями роботи з навчальною, додатковою та довідковою інформацією (і, зокрема, з використанням ін-формаційних технологій). Самостійно визначають проблему, мету, гіпотезу експерименту, творчо підходять до розробки його методики, проведення дослідів. Уміють чітко фіксувати результати, обробляти та інтерпретувати їх, узагальнюючи в конкретні, логічні висновки. Дослідницькі вміння, отримані при вивченні фізики, можуть використовувати в нових умо-вах та при вивченні інших природничих дисциплін, а також у процесі групової дослідницької діяльності.

На конкретних прикладах схарактеризуємо техноло-гію управління процесом формування дослідницьких умінь учнів з різним рівнем підготовки.

Так, наприклад, на заключному етапі вивчення елек-тростатики учням першої типологічної групи пропонуємо підготувати доповідь про досліди Ш. Кулона. При виконанні завдання їм рекомендується скористатись планом розповіді про фундаментальний фізичний експеримент:

1. Історичний етап у розвитку фізики при проведенні Ш. Кулоном експериментальних досліджень.

2. Мета і основні завдання експерименту.

3. Розробка автором методики експерименту:

а) формулювання гіпотези;

б) добір або створення експериментального обладнання;

г) підготовка умов для проведення експерименту.

4. Хід експерименту, фіксація і способи аналізу даних експерименту.

5. Наукові та практичні результати експерименту, їх значення для розвитку фізичної науки і практичної діяль-ності людини.

Завдання такого типу поряд з корекцією та поглиблен-ням знань про сутність експериментальної діяльності сприя-ють закріпленню уявлень учнів про структуру наукового і відповідно навчального дослідження, стимулюють до само-стійної роботи з додатковими джерелами інформації.

Спираючись на основні дидактичні завдання щодо формування дослідницьких умінь, з учнями першої та другої типологічної груп бажано скласти, обговорити та викорис-товувати у навчанні структурно-логічну схему «Діяльність фізика-експериментатора» (рис. 2).

Ця схема може бути плідно використана учнями цих груп у процесі лабораторного практикуму, а також для узагальнення уявлень про логіку наукової на навчально- дослідницької діяльності.

Учні з високим рівнем сформованості дослідницьких умінь потребують, в основному, удосконалення вмінь чітко ви-окремлювати мету і гіпотезу дослідження, конкретно і лаконіч-но узагальнювати результати дослідницької діяльності. З цією метою при повторенні та узагальненні знань з механіки їм, на-приклад, можна запропонувати завдання такого змісту:

а) Закінчивши в 1676 році свої знамениті дослі-ди, Р. Гук зашифрував їх результати у вигляді анаграми: «с e i i i n o s s s t t u v». У чому логіка та сутність дослідів ученого? Яка закономірність прихована в анаграмі?

б) Підготуйте доповідь про наукові інтереси вченого. Яке значення для дослідницької діяльності має послідов-ність та ретельність експериментування? Аргументуйте свої думки на прикладі аналізу наукової біографії Р. Гука.

Учнів четвертої типологічної групи бажано залучати до самостійної дослідницької діяльності, прикладами якої можуть бути, наприклад, такі завдання:

• теоретичний аналіз інформації про фундаментальні фі-зичні експерименти, які вивчаються в курсі фізики се-редньої школи та поза його межами;

• відтворення в умовах фізичного кабінету класичних до-слідів і їх демонстрація однокласникам з поясненням мети, гіпотези та використаних методів;

• надання пропозицій щодо удосконалення класичних до-слідів;

• підготовка структурно-логічних схем, які відтворюють ос-новні етапи класичних фундаментальних експериментів;

• проведення досліджень у віртуальних та реальних фі-зичних лабораторіях, презентація їх узагальнених ре-зультатів;

• залучення до виконання навчальних проектів;

• дослідження «чорних ящиків» [3].

Особливої уваги вчителя фізики потребують учні, які не виявляють інтересу до експериментальної діяльності, мають психологічні труднощі при її здійсненні, низький або серед-ній рівні володіння дослідницькими вміннями. Наш досвід засвідчує доцільність надання цим учням індивідуальних практико-зорієнтованих завдань такого, наприклад, змісту:

• запропонуйте метод визначення сили струму в настільній електричній лампі. За допомогою яких приладів можна здійснити необхідні виміри? Складіть план дослідниць-кої роботи, чітко сформулюйте її мету;

• як визначити потужність електричної праски? Чи зміню-ється потужність, якщо спіраль укоротити? Чи вплине це на вартість платні за електроенергію? Як перевірити пра-вильність висловленої Вами гіпотези? Запропонуйте план її перевірки. Якою може бути похибка вимірювання?

Висновки з даного дослідження і перспективи подаль-ших розвідок з цього напрямку. При виконанні диференційо-ваних завдань в учнів не тільки формуються дослідницькі умін-ня, але й з'являється переконання щодо їх наукової значущості та життєвої необхідності, що сприяє підвищенню мотивації до експериментування і в цілому до вивчення фізики.

Межі статті лише в найбільш загальних рисах дозволяють окреслити один із варіантів індивідуалізації процесу формування дослід-ницьких умінь учнів ЗНЗ при вивченні фізики. Детальне висвітлення цієї проблеми потребує більш розлогих наукових розвідок, що є пер-спективою подальших дидактичних пошуків як викладачів фізики, так і інших природничо- наукових дисциплін.

Список використаних джерел

Державні стандарти базової і повної середньої освіти [текст] // Директор школи. - 2003. - № 6-7 (246-247). - С. 3-7.

Лейтес Н.С. Умственные способности и возраст [текст] / Н.С. Лейтес. - М. : Педагогика, 1971. - 279 с.

Песин А.И. «Черные ящики» для постановки экспериментальных задач по основам электро-динамики / А.И. Песин // Решение задач по фи-зике / ред. Е.В. Коршак. - К. : Рад. школа, 1989. - С. 112-199.

Пличин А.А. Исследовательская деятельность школьников в модели личностно-ориентиро-ванного образования [текст] / А.А. Пличин // Исследовательская деятельность школьников. - 2005. - № 4. - С. 47-55.

Програма «Фізика. Астрономія» : 7-11 класи. - К. : Ірпінь; Перун, 2005. - 116 с.

Пустыльник И.Г. Теоретические основы форми-рования научных понятий учащихся [текст] / И.Г. Пустильник. - Екатеринбург : Урал. гос. пед. ун-т, 1997. - 103. с.

Раєвська І.М. Спецкурс «Учитель-дослід- ник» як програма підвищення рівнів розвитку дослідницьких умінь учителів початкової школи / І.М. Раєв-ська // Педагогічний альманах : зб. наук. праць / ред. кол. В.В. Кузьменко та ін. - Херсон : КВНЗ «Херсонська акаде-мія неперервної освіти». - 2012. - Вип. 14. - С. 219-222.

8. Роттенберг В.С. Мозг, обучение и здоровье : кн. для учи-теля [текст] / В.С. Роттенберг, С.М. Бондаренко. - М. :

Просвещение, 1989. - 239 с.

9. Савенков А.И. Исследовательское обучение и проектирова-ние в современном образовании [текст] / А.И. Савенков // Исследовательская деятельность школьников. - 2004. - № 1. - С. 22-31.

Размещено на Allbest.ru