Условия успешного формирования у учащихся научных понятий

УСЛОВИЯ УСПЕШНОГО ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ НАУЧНЫХ ПОНЯТИЙ

А.В. Усова,

доктор педагогических наук, профессор Челябинского государственного педагогического университета, заведующая кафедрой теории и методики обучения физике, академик РАО

Одной из важнейших задач, которые призвана решать школа, является обеспечение усвоения школьниками системы знаний основ наук. Основные компоненты системы научных знаний: научные факты, понятия, законы, теории, методы исследований, научная картина мира.

Центральным ядром этой системы являются научные понятия. Между новым понятием и ранее используемыми в науке понятиями в смежной научной области устанавливаются закономерные связи. Любой закон выражает связь между понятиями соответствующей области знания. Без усвоения понятий не может быть сознательного усвоения законов и теорий, что играет важную роль в формировании научной картины мира, научного мировоззрения, а также в решении разнообразных воспитательных задач.

Все это приводит к выводу о важности проблемы формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов.

Чтобы сознательно управлять процессом формирования понятий, надо знать его основные особенности, закономерности, которым он подчиняется, но, к сожалению, учебными планами педагогических вузов не предусмотрены курсы, которые знакомили бы будущего учителя с теоретическими основами формирования понятий. Получается парадокс: учитель должен формировать понятия, не зная особенностей и закономерностей процесса усвоения их учащимися.

Приступая к формированию того или иного понятия, учитель часто не знает ни требований, которым должно удовлетворять усвоение нового для учащихся понятия к моменту окончания основной и средней школы, ни исходной понятийной базы, которая должна быть у учащихся для успешного усвоения понятия, ни основных этапов развития понятия, ни оптимального способа его формирования. Чаще всего учитель придерживается той последовательности, которая реализована в учебнике или в учебных пособиях. Поэтому на формирование понятий расходуется очень много времени.

В данной статье поставлена задача раскрыть основные педагогические условия, реализация которых в процессе обучения способствует успешному усвоению учащимися формируемых у них понятий. Проведенные исследования и опыт работы позволяют выделить следующие условия:

1. Знание учителем содержания формируемого понятия в современной науке, его место и роль в системе научных понятий данной области знания.

2. Понимание значения формирования данного понятия у учащихся (образовательное, воспитательное, мировоззренческое).

3. Знание верхнего уровня усвоения понятия к моменту окончания школы (или к моменту завершения изучения данного предмета), основных требований, которым должно удовлетворять усвоение понятия учащимися.

4. Определение основных этапов формирования понятия - «узловых точек» обогащения содержания понятия, ознакомления учащихся с новыми связями понятия с другими понятиями, расширения объема понятия.

5. Четкое определение понятийной базы, на которую должно опираться введение формируемого понятия.

6. Воспроизведение в памяти учащихся содержания этих понятий. Например, для усвоения понятия «работа» необходимо повторение понятий «сила» и «перемещение»; для усвоения понятия «ускорение» необходимо повторение понятий «скорость», «время», «изменение скорости в единицу времени».

7. Определение требований к усвоению понятия на каждом этапе его формирования: какие существенные признаки понятия должны быть раскрыты, в какой мере должен быть раскрыт объем понятия.

8. Определение жизненного опыта учащихся, их «донаучных» представлений, на которые можно опираться при формировании данного понятия, если они не находятся в противоречии с содержанием формируемого понятия.

9. Выявление «донаучных» представлений, которые находятся в противоречии с содержанием формируемого понятия, раскрытие перед учащимися научной несостоятельности этих представлений.

10. Знание типичных ошибок в усвоении понятия, причины их возникновения и путей предупреждения этих ошибок при формировании данного понятия.

11. Выявление способов мотивированного введения понятия на основе анализа новых научных фактов, которые не могут быть объяснены с помощью ранее усвоенных понятий и законов; создание проблемных ситуаций, анализ которых приводит учащихся к выводу о недостаточности имеющейся понятийной базы для их объяснения и необходимости введения нового понятия.

12. Определение оптимального способа введения нового понятия:

а) на основе теоретического анализа новых научных фактов;

б) на основе демонстрационного эксперимента;

в) на основе решения задач практического характера;

г) на основе создания проблемных ситуаций.

13. Ознакомление учащихся с правилами определения понятий. Наиболее распространенным способом определения понятий в естественных науках является определение через ближайший род и видовое отличие. Но имеются и другие способы определения, например, в генетическом определении дается указание способа построения объекта, понятие о котором дается.

Такие определения распространены в геометрии. Например: окружность - множество точек плоскости, равноудаленных от точки, называемой центром окружности. Или: треугольник - геометрическая фигура, со-

начальном этапе формирования понятия можно дать его определение через ближайший род и видовое отличие. Например, в 7-м классе невозможно дать определение понятию «энергия» как общей меры движения материи при всех его превращениях из одного вида в другой. Такое определение можно дать только в 10-м классе, после того как учащиеся познакомятся с различными видами движения и их превращениями. Поэтому в 7-м классе вместо определения дается указание: «О телах, способных совершать работу, говорят, что они обладают энергией».

14. Введенное понятие должно «работать» при изучении последующего материала, то есть должно использоваться в процессе изучения при формировании новых понятий, в процессе решения задач.

Эта проблема решается построением учебных программ. В практике построения программ по физике в нашей отечественной школе имели место случаи, когда понятия вводились преждевременно, без необходимости и возможности их использования в последующем учебном процессе. Так, например, в течение многих лет в самом начале изучения курса физики в 7 классе (ранее в 6-м классе) изучалась молекулярно-кинетическая теория, давалось понятие о молекулах и атомах, а затем в течение 23 уроков изучалась механика, в которой понятие о строении вещества не работало. В новой программе этот недостаток устранен, но возник новый недостаток: понятие о строении вещества отнесено в курсе физики 8-го класса. При этом не учтена потребность в знаниях о молекулах и атомах в курсе 7-го классов.

15. При определении времени введения понятия необходимо учитывать связь с другими предметами. Так, например, вводить в физике формулы и графики

стоящая из трех замкнутых прямолинейных отрезков, называемых сторонами треугольника; прямоугольный треугольник - треугольник, один из углов которого равен 900.

Имеются случаи, когда дать краткое определение объекта, понятие о котором формируется, невозможно. Примерами таких понятий являются: металлы, полупроводники. В таких случаях дается характеристика объекта.

Приведем примеры содержания определения через ближайший род и видовое отличие.

нальная зависимость величин» на уроках математики. Нельзя изучать химию до изучения молекулярно-кинетической теории строения вещества, до введения понятий о молекулах и атомах в курсе физики.

Учебный план и программы смежных дисциплин должны обеспечивать преемственность в формировании понятий, создавать условия для непрерывного их развития. Для этого необходимо, чтобы предмет, предшествующий данному предмету, создавал необходимую понятийную базу для формирования понятий данного предмета. Так, в учебных планах предусмотрено опережающее физику изучение математики.

К сожалению, это требование не выполняется применительно к изучению предметов естественного цикла: физики, химии, биологии. Согласно соответствующим учебным планам их изучение начинается с биологии в 6-м классе, в 7-м начинается изучение физики и только в 8-м - изучение химии. Следствием этого является то, что снижается научный уровень курса биологии. При изучении ботаники не представляется возможным рассмотрение физико-химических процессов, протекающих в растениях, а также влияние внешних факторов, процессов, протекающих в среде обитания (температуры, влажности, электрического и магнитного полей, солнечного излучения, радиоактивных излучений, состава почвы, химических элементов, содержание которых в почве необходимо для развития растений). Жизнь растения рассматривается в вакууме, «под хрустальным колпаком». Автором разработана новая концепция изучения предметов естественного цикла, опирающаяся на идею опережающего изучения физики (начиная с 5-го класса) и химии (начиная с 6-го класса).

Структу

)а примеров определения понятий через ближайший род и видовое отличие

№ п/п Определяемое понятие Определяющее понятие

Ближайший род Видовое отличие

1. Двигатель Машина Преобразующая какой-либо вид энергии в механическую

2. Электрический двигатель Двигатель Преобразующий электрическую энергию в механическую

3. Вещество Структурная форма материи Состоящие из частиц, масса покоя которых не равна нулю

4. Динамометр Прибор Для измерения силы

5. Пружинный динамометр Динамометр Главной частью которого является проградуированная пружина

Вместе с тем учитель должен знать, что не всегда на нельзя до введения понятий «функция» и «функцио-

Эксперимент по отработке и проверке этой концепции осуществляется в школах № 99 и 124 г. Челябинска.

16. Еще одно важное условие эффективного формирования понятий - знание учителем основных критериев качества усвоения понятий. Это:

- полнота усвоений учащимися содержания поня-

I

n

тия, определяемая соотношением: K =

n  N'

где n -

количество признаков понятия, подлежащих усвоению на данном этапе формирования понятия; п - количество признаков, усвоенных 7-м учащимся; N - количество учащихся, участвующих в проверке качества усвоения понятия.

Для отдельного учащегося это будет отношение:

К= -;

п

полнота усвоения количества связей данного по-

i

I

нятия с другими понятиями: L =

i=1

l  N

где l - количе-

ство связей, подлежащих усвоению на данном этапе формирования понятия; 17 - количество связей, усвоенных 7-м учащимся; N - количество учащихся, участвующих в проверке качества усвоения понятия.

- Полнота усвоения объема понятия:

O = -

O

I

i=1

o  N'

где O - объем понятия, подлежащего ус-

воению на данном этапе формирования понятия. о7 -объем понятия, усвоенный 7-м учащимся.

Например, для 7-го класса объем понятия «энергия» в курсе физики равен 2 (кинетическая и потенциальная энергия). В курсе химии объем понятия «химический элемент», подлежащий усвоению, равен 109.

17. Одним из важных условий повышения качества усвоения понятий является применение формируемых понятий в решении задач: а) по материалу изучаемой в данный момент темы; б) комплексных задач -задач по теме целого раздела (включая материал предшествующих тем); в) задач по всему курсу; г) задач, требующих комплексного применения знаний по данному предмету и смежным дисциплинам, например, по физике, химии и биологии.

В соответствии с этим определяются уровни усвоения понятия.

Нулевой уровень характеризуется тем, что ученик оперирует термином, обозначающим понятие, но не может дать верное его определение и отграничить существенные признаки понятия от несущественных.

Первый уровень - ученик может дать верное определение понятия, отграничить существенные признаки от несущественных, но не может отграничить данное понятие от смежных, сходных по каким-либо признакам понятий, например, понятий «вес тела» и «сила тяжести», «вес тела» и «масса тела», отсюда ошибки в оперировании понятиями при решении задач.

Второй уровень - ученик дает верное определение понятия, верно отграничивает существенные признаки от несущественных, но понятие еще не обобщено, оно ограничено примерами, на которые опирался учитель при формировании понятия.

Третий (достаточно высокий) уровень - ученик дает верное определение понятия, верно отграничивает существенные признаки от несущественных, отграничивает данное понятие от других, сходных с ним по каким-либо признакам; понятие обобщено и это позволяет ученику оперировать понятием в решении широкого круга задач в рамках данного предмета.

Четвертый (высокий) уровень - характеризуется тем, что ученик дает верное определение понятия, усвоил полностью его объем, связи и отношения с другими понятиями курса, умеет оперировать понятием в решении широкого круга задач, в том числе задач межпредметного характера.

Говоря о роли задач в формировании понятия, мы придаем большое значение решению качественных и экспериментальных задач, сущность которых не заслоняется математическими операциями.

Успех деятельности педагога по формированию у учащихся научных понятий может быть обеспечен в процессе формирования понятий, если будут выполнены все перечисленные выше педагогические условия. И чем полнее они будут выполнены, тем более высокий уровень усвоения понятий будет достигнут.

Литература

1. Усова А. В. Формирования у школьников научных понятий в процессе обучения - М.: Педагогика, 1986.

2. Усова А.В. Психолого-дидактические основы формирования у учащихся научных понятий. - Челябинск, изд-во Челябинского государственного педагогического университета «Факел», 2000.

i=1