Формирование исследовательской компетенции учащихся на основе модульно-эвристических комплексов

ФОРМИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ КОМПЕТЕНЦИИ УЧАЩИХСЯ

НА ОСНОВЕ МОДУЛЬНО-ЭВРИСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

FORMATION OF STUDENTS' RESEARCH COMPETENCE BASED ON MODULAR-HEURISTIC COMPLEXES

В.И. Тесленко, В.В. Аёшин V.I. Teslenko, V.V. Ayoshin

Исследовательская компетенция, методика формирования исследовательской компетенции, модульно-эвристи-ческий комплекс.

В статье рассматривается методика формирования исследовательской компетенции на основе модульно-эвристических комплексов. Выделяются пять уровней развития исследовательской компетенции на основе обобщенности умственных и практических действий учащихся по физике.

Research competence, methods of research competence formation, modular-heuristic complex. In this paper we consider the methods of the formation of research competence based on modu-lar-heuristic complexes. We identify five levels of development of research competence on the basis of generalization of intellectual and practical actions of students studying physics.

Коренные преобразования в информационной, коммуникационной, профессиональной и других сферах современного общества требуют корректировки содержательных и методических аспектов образования, пересмотра прежних ценностных приоритетов, целевых установок и педагогических средств. В результате смены парадигмы образования основной акцент делается на лич-ностно ориентированном обучении, самостоятельной и индивидуальной работе учащихся. Это приводит к новому пониманию готовности выпускников учебных заведений к жизни и профессиональной деятельности в современном информационном обществе. Одним из важнейших факторов, способствующих успешной социализации выпускника средней школы в новом информационном обществе, мы рассматриваем развитие исследовательской компетенции учащихся.

Создать искусственную дидактическую среду, в которой окажется возможной организация учебных исследований, - одна из задач учителя, в том числе и учителя физики. В данной статье рассматриваются основы методики развития исследовательской компетенции учащихся при выполнении ими системы исследовательских, поисковых и проблемных заданий по физике. Система таких заданий должна предусматривать такое их число и такую их

вариативность, которая позволила бы индивидуализировать процесс руководства исследовательской деятельностью в условиях процесса обучения физике [Оспенникова, 2002, с. 17].

Под присвоением смысловой информации по физике мы понимаем восприятие, логическую обработку и становление основы её практического использования при решении физических задач и ситуаций. Как показало проведенное нами исследование, только при этих условиях у учащихся будет формироваться исследовательская компетенция. Следовательно, учитель физики должен специально конструировать информационную среду процесса обучения физике для успешного развития исследовательской компетенции школьников. Поэтому смысл понятия «развитие исследовательской компетенции» следует, на наш взгляд, связывать с целенаправленным учебным процессом обучения физике. Целесообразно выделить уровни сформи-рованнности исследовательской компетенции учащихся сточки зрения обобщённости их умственных и практических действий.

Инструктивно-исполнительский уровень: проявляет элементы самостоятельности (исполнение действий по образцу, инструкции, алгоритму), владеет приёмами переноса (по аналогии) образцов основных форм исследовательской деятельности

В.И. ТЕСЛЕНКО, В.В. АЁШИН. ФОРМИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ КОМПЕТЕНЦИИ УЧАЩИХСЯ НА ОСНОВЕ МОДУЛЬНО-ЭВРИСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

(действий, операций), владеет способами отдельных действий и операций, входящих в состав исследовательской деятельности.

Отражательно-преобразующий уровень: владеет основными способами, приемами, умениями познавательной деятельности и способен к воспроизведению и выбору этих способов, приёмов для их практического применения в знакомых ситуациях, самостоятельно анализирует исследовательскую задачу, ее условие, требование. На основе сформулированной проблемы делает попытку выдвинуть различные предположения. По рекомендации учителя проектирует исследование и проводит его, проверяет и анализирует результаты с помощью учителя. Проводит аналогии, делает обобщения.

Частично-поисковый, или эвристический, уровень: понимает взаимосвязи понятийного аппарата темы, курса, не выходя за его рамки; умеет сравнивать, анализировать, указывает в изучаемом явлении причину и следствие; выполняет задания в измененной ситуации; умеет сформулировать вывод из серии наблюдений, экспериментов, прогнозировать ситуацию, опираясь на теорию, систематизирует методы решения, известные ранее для выбора оптимального метода решения задачи, частично самостоятельно проводит решение. Самостоятельно делает анализ решения, полученных результатов, проверку.

Исследовательский уровень: владеет основными и второстепенными методами исследовательской деятельности, что дает возможность самостоятельно ставить проблему и выбирать пути ее решения; подойти к ее решению с разных точек зрения, то есть осуществить творческий подход к решению познавательной проблемы. Самостоятельно проводит теоретический анализ исследовательской задачи, выдвигает гипотезы, идеи с построением моделей, с рациональным использованием мыслительных операций. Самостоятельно делает проверку и анализ полученных результатов. На этом этапе для учащихся характерны абстрагирование от конкретных количественных отношений и пространственных форм, конкретизация, оперирование формальными структурами.

Творческий уровень: способен решать проблемы, выходящие за рамки курса, самостоятельно выходить за пределы изучения темы, применять знания на практике, самостоятельно выбирать цели и программу действий.

Названные уровни определяют стратегию рабо-

ты учителя физики по формированию и развитию исследовательской компетенции учащихся. Её воплощение в учебную практику школ существенным образом меняет процессуальную и результативную стороны обучения физике. Возникает вопрос о последовательности воздействия на учащихся системы выполняемых им заданий, направленных на формирование исследовательской компетенции в связи с этапами её развития. Основными функциями информационной среды по физике следует считать:

- создание условий для освоения учащимися учебной информации по физике;

- отбор и организованное предъявление обучаемым информационных смыслов, соответствующих определенным разделам и темам по физике;

- поддержка материально-технического и интеллектуального процесса обучения физике с последующей её логической обработкой учащимися;

- обеспечение условий активного взаимодействия учащегося, формирование его исследовательской активности и готовности к информационному обмену с другими субъектами обучения, обеспечение мониторинга результативности формирования и развития исследовательских компетенций учащихся.

Если рассматривать уровень сформированное™ исследовательской компетенции учащегося не только в результативном, но и в процессуальном плане, то успешность формирования исследовательских компетенций обязательно должна быть связана с завершённостью на определённом этапе её развития [Аёшин, 2011, с. 11]. Завершённость функционирования этапов деятельности на каждом уровне сформированное™ исследовательской компетенции учащегося определяется нами на основе специальных модульно-эвристических комплексов, которые представляют собой следующие общие структурные элементы: 1) система целей по модулям; 2) методическое сопровождение каждого модуля в виде указаний, примечаний; 3) методы, формы и средства обучения; 4) система исследовательских, проблемных и поисковых заданий; 5) система контроля и самоконтроля; 6) способы оценивания исследовательской деятельности учащихся; 7) самоанализ результатов исследовательской деятельности.

В модульно-эвристических комплексах основное внимание уделяется эвристическим методам обучения. Эвристические методы различны как

по содержанию, так и по функции. Они формулируются в виде эвристических предписаний, задающих способы решения проблемы. Как показывают исследования, применение одного вида эвристических методов приводит к созданию собственной образовательной продукции, т. е. креативному результату. К ним относятся методы: эвристического наблюдения, исследования, конструирования понятий, прогнозирования и др.

Эвристические методы другого вида ориентированы на создание учениками личного образовательного продукта. Познание при этом возможно, но оно происходит «по ходу» собственно творческой деятельности, Главным результатом является получение нового продукта. К ним относятся: метод придумывания, метод «Если бы...», мозговой штурм и др.

Третий вид эвристических методов - это методы самоорганизации обучения. Они представлены достаточным количеством отдельных методов, которые объединены в группы методов: ученического планирования, создания образовательных программ учеников, контроля, рефлексии.

Расширение исследовательской деятельност-ной сферы обучения физике требует активного обучающего сопровождения в виде решения практико-ориентированных исследовательских заданий на специальных исследовательских занятиях по физике.

На основе проведённого исследования [Теслен-ко, 2012, с. 146] были выделены основные аспекты методики работы учителя физики при формировании и развитии исследовательской компетенции учащихся.

Первый аспект. Процесс обучения рассматривается как поэтапный переход учащегося из одного состояния в другое, описываемое теми же самыми характеристиками, но с другими значениями.

Второй аспект. Проектирование процесса формирования исследовательской компетенции учащихся в процессе обучения физике основывается на индивидуально-ориентированном и деятельност-ном подходах.

Третий аспект. Подбор специальных методов, средств и форм организации обучения, позволяющих формировать и развивать исследовательские компетенции учащихся с учетом этапов обучения.

Четвёртый аспект связан с тем обстоятельством, что на занятиях по физике учащиеся выполняют различные виды учебной деятельности. Фор-

мирование и развитие исследовательских компетенций учащихся в процессе обучения физике возможно на основе осуществления учебно-познавательной деятельности по физике.

Данная методика формирования и развития исследовательской компетенции учащихся включает этапы обучения в основной и старшей школе, соответствующие пяти выделенным уровням сформированное™ данного качества. Начиная с первого этапа обучения учебный процесс организуется на основе модульно-эвристических комплексов.

Для каждого модульно-эвристического комплекса разработана система заданий, которая отвечает основным принципам дидактики. Система заданий выступает как дидактическое условие, способствующее развитию исследовательской компетенции учащихся. Мы выделили следующие виды заданий: на видение и вычленение проблемы; на формирование умения формулировать гипотезу и проводить её проверку; на планирование исследования и его проведение; на проектирование и конструирование; на формулирование выводов и умозаключений; на объяснение, доказательство и защиту собственных идей; на решение эвристических физических задач. Рассмотрим для примера модульно-эвристический комплекс по разделу «Динамика» 10 класс.

Комплексная дидактическая цель: развитие исследовательской компетенции. Учащиеся должны: 1) знать и понимать: смысл физических понятий -масса, сила; физический смысл коэффициента трения; связь между силой тяжести и весом; природу силы трения, силы упругости, силы тяжести; смысл законов Ньютона; 2) уметь: описывать и объяснять физическое явление «инерция»; использовать физические приборы для экспериментального определения физических величин: массы, силы; представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости: силы упругости от удлинения пружины, силы трения от силы нормального давления; применять законы движения; 3) овладевать способностями: формулировать гипотезы, планировать, учитывать, контролировать, оценивать свою работу; самостоятельно ставить учебные задачи; работать с литературными источниками; общаться со сверстниками и единомышленниками; вести дискуссии в процессе участия в научных экспериментах и исследованиях; решать задачи на определение силы, ускорения;

В.И. ТЕСЛЕНКО, В.В. АЁШИН. ФОРМИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ КОМПЕТЕНЦИИ УЧАЩИХСЯ НА ОСНОВЕ МОДУЛЬНО-ЗВРИСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

экспериментально находить коэффициенты трения и упругости.

Данный комплекс-это дидактическое средство не только формирования исследовательских занятий, но и средство, способствующее непрерывному и поэтапному формированию исследовательской компетенции учащихся. Комплекс включает в себя: 1) частную дидактическую цель в содействии дости-

жения учащимися исследовательской активности;

2) содержание материала в постановке эвристических, проектных или исследовательских проблем;

3) руководство для учащихся по проектированию исследовательской деятельности по освоению материала; 4) количество баллов, позволяющее учащимся оценивать свои достижения в исследовательской деятельности.

Модуль 2 Цели

УЭ-1 Лекция

УЭ-2

Практическая работа

Эвристическая беседа

Метод инверсии

Метод эвристических вопросов

УЭ-8

Решение

задач

УЭ-7

Исследовательская работа

Метод «Если бы...»

УЭ-3

Семинарское

занятие *

УЭ-4

Исследовательская работа

Метод

смыслового

видения

Метод

придумывания

Метод

эвристического исследования

* 4-

УЭ-9

Решение

задач

УЭ-10

Исследовательские работы

УЭ-6

Исследовательская работа

УЭ-5

практическая работа

Метод решения эвристических задач

Метод

образного

видения

УЭ-11

Лабораторная работа

УЭ-12

Проектная

работа

Обратная связь

Метод гипотез

Метод

проектирования

УЭ-14 УЭ-13

Контроль и Обобщающее

диагностика занятие

УЭ-учебный элемент

Рис. Модульно-эвристический комплекс к разделу «Динамика»

Рассмотрим подробнее УЭ-6 как учебный системообразующий элемент, входящий в рассматриваемый комплекс.

Такие исследовательские задания и задачи включаются в каждый системообразующий учеб-

Учебный

ный элемент модульно-эвристического комплекса. На учебном занятии учитель проводит оценку выполнения заданий каждым учащимся, используя коллективную, парную и индивидуальную формы работы.

цемент 6

Образовательная цель: знать природу силы упругости,

Развивающая цель: уметь формулировать гипотезы, планировать, учитывать, контролировать и оценивать свою исследовательскую деятельность.

Система разноуровневых заданий I. Выполните исследовательскую работу по теме «Закон Гука»

Исследуйте зависимость растяжения пружины и резинового жгута от веса груза, имея динамометр, пружины, жгут резиновый (15 см), линейку, карандаш, набор грузов, наклонную плоскость, транспортир, набор различных тел

План исследования

1) сформулируйте и обоснуйте гипотезу, которую можно положить в основу исследования; 2) проведите исследование; 3) постройте графики зависимости растяжения пружины и резинового жгута от веса груза; 4) сделайте выводы. 1!. Решите исследовательские задачи

1. Какие силы надо приложить к концам проволоки, жесткость которой 100 кН/м, чтобы растянуть её на 1 мм?

2. Угол а наклона плоскости к горизонту, при котором тело начинает равномерно скользить вниз, называют предельным углом. Пользуясь наклонной плоскостью, определите предельный угол для тел с различной обработкой поверхности, а по углу а найдите коэффициент трения.

3. На наклонной плоскости находится брусок. Как зависит сила трения между бруском и плоскостью от угла ее наклона?_

Эффективность применения модульно-эвристи-ческих комплексов проверялась в практике обучения физике учащихся МБОУСОШ № 147. Педагогический эксперимент был проведен в контрольном и экспе-

риментальном классах с целью проверки влияния модульно-эвристических комплексов на уровень сформированности исследовательской компетенции. Результаты эксперимента отражены в таблице.

Таблица

Распределение учащихся по уровням сформированности исследовательской компетенции

Уровни исследовательской Число учащихся

компетенции контрольного класса экспериментального класса

до эксперимента после эксперимента до эксперимента после эксперимента

Инструктивно-исполнительский 22

Отражательно-преобразующий 4

Частично-поисковый - - - 6

Исследовательский - - - 1

Творческий - - - 1

Результаты педагогического эксперимента позволяют сделать следующие выводы: модульно-эвристические комплексы, состоящие из системообразующих учебных элементов, показали свою эффективность в качестве средства формирования исследовательской компетенции учащихся; разработанная методика по формированию исследовательской компетенции на основе модульно-эвристических комплексов повышает не только качество подготовки учащихся по физике, но и уровень сформированности у них исследовательской компетенции.

Библиографический список

1. Аёшин В.В. Подготовка будущего учителя физики к деятельности по формированию исследовательских способностей учащихся // Вестник КГПУ им. В.П. Астафьева. 2011. № 3. С. 9-16.

2. Оспенникова Е.В. Основы технологии развития исследовательской самостоятельности школьников. Эксперимент как вид учебного исследования: учеб. пособие. Пермь, 2002. 374 с.

3. Тесленко В.И. Проблемы развития познавательной деятельности человека при конструировании естественнонаучных знаний о природе // Вестник КГПУ им. В.П. Астафьева. 2012. № 2. С. 144-150.