Проектно-исследовательская деятельность при изучении интегрированного курса «Естествознание» в старшей школе

УДК 37.026.2

О. А. Ивашедкина

Проектно-исследовательская деятельность при изучении интегрированного курса «Естествознание» в старшей школе

В статье рассматривается вопрос о сформированности учебного курса «Естествознание» в школе. Анализируются различные подходы к разработке интегрированных курсов «Естествознание» для старшей школы.

The article discusses the question of the formation of the course «natural Science» in school. The author analyzes various approaches to developing integrated courses «Science» for high school.

Ключевые слова: естествознание, школа, старшая школа, проектно-

исследовательская деятельность, интеграция.

Key words: science, school, high school, engineering and research activities, integration.

Естественнонаучные дисциплины занимают важное место в ряду предметов общекультурной направленности, обязательных для освоения на базовом уровне в старшей школе. Естествознание во все времена составляло фундамент научного миропонимания, будучи системой научных знаний о природе, естествознание выявляет ту структуру мироздания и познает фундаментальные законы природы, которые характеризуют общую научную картину своего времени. Именно поэтому так значимо для человека развитие его естественнонаучной культуры. Оценивая в целом роль естественнонаучного образования в настоящее время можно заключить, что оно призвано дать человеку основы естественнонаучной компетентности и гуманистических идеалов в их единстве [3, с. 40].

Учебный курс «Естествознание» введен в образовательные стандарты в 2004 г. Изучение данного интегрированного курса предполагается на базовом уровне и его содержание, по определению авторов стандарта, должно охватывать материал как минимум трех школьных предметов - химии, биологии и физики. Такой подход к построению учебного курса приводит в возникновению противоречия между большим объемом учебного материала, который требуется освоить и недостатком учебного времени (два учебных года по три часа в неделю).

Н.И. Одинцова утверждает, что содержание учебного курса «Естествознание» еще не сформировано, принятое еще в условиях старых стандартов, в отличие от других предметов оно не корректируется под

© Ивашедкина О.А., 2015

82

новый Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования (ФГОС), а фактически создается под них [14].

«Курс естествознания должны отличать, с одной стороны широта охвата ключевых достижений естественных наук, а с другой - наглядный, качественный уровень их рассмотрения и внимание к важнейшим прикладным аспектам. При этом в авторских учебных программах и учебниках следует соблюдать строгую преемственность по отношению к систематическим естественнонаучным курсам ступени основного общего образования»: подчеркивает в своих исследованиях А.Ю. Пентин [17, с. 5].

В статье Н.В. Кочергиной и А.А. Машиньян «Системный подход к построению курса естествознание для старшей школы» выделено несколько проблем, связанных с созданием интегрированного курса в соответствии с требованиями ФГОС, а именно:

- построение и обоснование курса естествознание на основании системного подхода с учетом идей интеграции, что обеспечивает с одной стороны полноту представленности всех естественнонаучных дисциплин, с другой - отсутствие дублирования в учебном материале;

- необходимость усиления теоретической составляющей курсов естествознания за счет рассмотрения методологических вопросов, связанных со структурой естественнонаучного знания [9].

В связи с этим возникает необходимость выявления критериев отбора содержания интегрированного курса и принципов построения курса в целом.

И.Ю. Алексашина в своих работах [1-3] подчеркивает, что конструирование интегрированного курса происходит иначе, чем учебного линейного курса. Содержание линейного учебного курса формируется и развивается, отражая логику научного познания в данной предметной области. Соответственно методика обучения предмету базируется на методологических основах конкретной науки. Специальной задачей при создании интегрированного курса становится определение системообразующего фактора. И.Ю. Алексашина подчеркивает, что «определить системообразующий фактор (интегратор) - означает, выявить доминанты, ведущие к организации определенных компонентов в систему, обнаружить специфические основания возможных связей между ними» [1, с. 23]. О.А. Яворук показывает, что системообразующим стержнем интегративного курса могут стать общенаучная теория, комплексное явление или объект изучения ряда наук, фундаментальные компоненты знаний [18].

Анализ различных подходов к разработке интегрированных курсов «Естествознание» для старшей школы представлен в статье Пентина А.Ю. «Естественные науки для "пользователя"» [15]. Познакомимся с ними подробнее:

83

1. Фундаментальный или иерархический подход. Авторами являются: А.Н. Мансуров, Н.А. Мансуров, А.Ю. Хотунцев, Ю.Л. Хотунцев,

Н.М. Мамедов, Е.К. Страут.

Данный подход предполагает переход от фундаментальных законов и теорий к частным случаям и закономерностям. Разработчики этого подхода считают, что главной целью является создание единой естественнонаучной картины мира.

2. Методологический подход. Авторы: Н.К. Ханнанов, В.А. Орлов и другие.

Основополагающим в этом подходе является естественнонаучный метод познания. Главной целью изучения такого курса является овладение исследовательскими умениями и знакомство с основными методами научного познания.

3. Подход универсальных понятий разрабатывался под руководством А.Ю. Пентина.

При таком подходе отдельные понятия, имеющие универсальное значение для всех естественных наук (например, энергия, симметрия, эволюция и др.), являются интеграторами при построении курса. Главная цель при этом подходе, как и при фундаментальном, - формирование целостной естественнонаучной картины мира

4. Натурфилософский подход разрабатывался коллективом авторов под руководством Л.А. Битюцкой.

При таком подходе структурообразующими элементами для всего курса выступают некоторые смыслы или истолкования природных закономерностей. Главной целью такого подхода является попытка увлечения учеников философским и метафизическим элементами содержания естествознания.

5. Прагматический подход. Авторы: R. Millar, A. Hunt.

Смысл этого подхода состоит в том, чтобы вооружить ученика минимумом знаний и умений в области естественных наук, которыми можно было пользоваться в повседневной бытовой и общественной жизни. Прагматизм при данном подходе состоит еще и в том, что общество получает грамотного гражданина.

Каждый из этих подходов различается по признаку разных системообразующих элементов при построении курса. Важно подчеркнуть, отмечает И.Ю. Алексашина, что в процессе создания новой структуры курса следует иметь в виду, что системообразующий фактор существенно меняет функциональное назначение знания. Любой из компонентов содержания может легко превращаться из причинного в следственный, из основного во вспомогательный, из базисного в выводной и обратно [1].

Интегративный подход в содержании естественнонаучного образования, который разрабатывается под руководством профессора И.Ю. Алексашиной, определяет генеральную цель интегрированных курсов естественнонаучного содержания как формирование у учащихся си-

84

стемно-целостного подхода к анализу, пониманию и осмыслению природных процессов и явлений как основе становления общенаучной методологии для изучения различных естественных наук и формирования целостного научного мировоззрения. Миропонимание учащихся основано на знании и взаимодействии в системе «человек - природа», которое интегрально отражает мир и объективные связи в реальном мире. Системообразующими при этом становятся ведущие идеи курса: единства, целостности и системной организации природы; взаимозависимости человека и природы; гармонизации системы «природа - человек» [2, с. 131].

Ведущие идеи курса становятся основой для разработки ценностносмысловых ориентиров курса как целевых установок его содержания. Ценностно-смысловые ориентиры раскрывают дидактический потенциал ведущих идей учебной программы, выделяя ценности его содержания и прогнозируя содержание личностных смыслов учащихся. В содержании ценностно-смысловых ориентиров учебного курса ценностная составляющая представлена сформулированными положениями ценностей естественнонаучного познания, выделенных на основе анализа состояния современного мира, нашей планеты, как результата взаимодействия природы и человека. Она определяет целесообразность (целенаправленность) изучения законов, объектов и явлений природы в контексте современной естественнонаучной картины мира. Смысловая составляющая представлена формулировками планируемых образовательных результатов. Она определяет подходы к изучению материала, которые облегчают учащимся внутреннюю смысловую работу, способствуют ин-териоризации объективных ценностей в процессе мыслительной деятельности, что в свою очередь, определяет развитие когнитивной сферы, так и ценностно-смысловых структур личности [2].

Таким образом, в современном образовании существует несколько подходов к конструированию интегрированных курсов естественнонаучной направленности, содержание которых строится вокруг системообразующего фактора-интегратора, который определяет функциональное назначение знания.

Современные требования к содержанию интегрированного курса «Естествознание» как отмечает А.Ю. Пентин, обусловленные в том числе введением в образовательную практику деятельностного подхода, предполагают наличие возможностей для систематической организации на уроке учебно-познавательной деятельности с целью освоения учащимися научного метода познания окружающего мира [16]. Важную роль в освоении научного метода познания играет развитие исследовательских умений учащихся в процессе учебной исследовательской деятельности, рассмотрим особенности этого вида деятельности в рамках интегрированного курса естественнонаучной направленности.

Изучение природы как целостной системы, что характерно для интегрированного курса «Естествознание», определяет смещение целей

85

учебного исследования в сторону раскрытия и осознания сложных взаимосвязей между объектами природы. Достижение таких целей исследования требует привлечения материалов из разных предметных областей и ориентации на вероятностное мышление в описании сложных систем. Выводы, полученные в результате учебного исследования, выполненного при изучении интегрированного курса, будут отражать ценностносмысловые ориентиры темы, которой посвящено исследование.

Учебное исследование, выполненное в логике предметного курса, прежде всего решает задачи, связанные с приобретением предметных знаний. Подобная направленность ограничивает возможности учащихся в применении исследования как универсального способа познания окружающего и построения целостной научной картины мира.

А.С. Обухов в своих трудах показывает, что учебную исследовательскую деятельность наиболее эффективно организовывать при изучении интегрированного курса, так как он позволяет осваивать общие принципы организации и проведения исследования, обучаясь их применять в самых разнообразных областях науки и при выстраивании собственного жизненного пути [13, с. 39].

При организации образовательного процесса на основе исследовательской деятельности на первое место встает задача проектирования исследования, когда в качестве основы берется модель и методология исследования, разработанная и принятая в сфере науки за последние несколько столетий. Эта модель характеризуется наличием нескольких стандартных этапов, присутствующих в любом научном исследовании независимо от той предметной области, в которой оно развивается. При этом развитие исследовательской деятельности учащихся нормируется выработанными научным сообществом традициями с учетом специфики учебного исследования - опыт, накопленный в научном сообществе, используется через задание системы норм деятельности [8].

В работе А.В. Леонтовича «Основные концептуальные положения исследовательской деятельности учащихся» используется понятие «проектно-исследовательская деятельность», которое определяется как деятельность по проектированию собственного исследования, предполагающая выделение целей и задач, выделение принципов отбора методик, планирование хода исследования, определение ожидаемых результатов, оценка реализуемости исследования, определение необходимых ресурсов и являющаяся организационной рамкой исследования [7].

Т.В. Кузнецова понимает под проектно-исследовательской деятельностью специально организованную учебно-познавательную деятельность учащихся по проектированию индивидуального или коллективного исследования, которая предполагает: постановку образовательных задач; планирование хода и способов исследования; определение ожидаемых результатов и продуктов; развертывание деятельности по реше-

86

нию личностно значимых образовательных задач (инициатив) и создание конкретного продукта [10].

В нашем исследовании под проектно-исследовательской деятельностью мы будем понимать специально организованную учебнопознавательную деятельность по проектированию учебного исследования с целью развития исследовательских умений учащихся.

Для изучения «Естествознания» в старшей школе предлагается несколько авторских учебных курсов, проанализируем содержание четырех линий УМК, которые вошли в федеральный перечень учебников и рекомендованы Комитетом по образованию, с целью определения их потенциала в вопросе организации проектно-исследовательской деятельности учащихся:

1 линия: авторы О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов, Н.С. Пурышева, А.С. Сладков, В.И. Сивоглазов.

2 линия: авторы С.А. Титов, И.Б. Агафонова, В.И. Сивоглазов.

3 линия: авторы А.Н. Мансуров, Н.А. Мансуров.

4 линия: И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев,

A. В. Ляпцев, Н.И. Орещенко, И.И. Соколова, М.А. Шаталов.

Все предлагаемые учебные курсы, в соответствии с требованиями ФГОС старшей школы, среди решаемых ими задач выделяют освоение учащимися умений, необходимых для участия в проектной и учебной исследовательской деятельности. Однако внутри каждого курса значение исследовательской и проектной деятельности рассматривается в по-разному.

Так, в интегрированном курсе «Естествознание», разработанном под руководством О.С. Габриеляна, исследовательская и проектная деятельность учащихся является одним из путей повышения мотивации и эффективности учебной деятельности в основной школе. В этой программе около четверти учебного времени уделено эксперименту, лабораторным и практическим работам. Но, следует отметить, что предлагаемая тематика практикума, в большинстве случаев, имеет предметную направленность и в ряде случаев уже выполнялась учениками в средней школе. Например, в первой теме 10 класса (Естествознание и методы познания мира) предложены работы: «Наблюдение за горящей свечой», «Наблюдение за прорастанием семян фасоли», которые включены в программы предметных курсов химии (8 класс) и биологии (6 класс) соответственно [4].

Авторы курса «Естествознание» С.А. Титов, И.Б. Агафонова,

B. И. Сивоглазов рассматривают исследовательскую деятельность как часть учебной деятельности, направленной на усвоение системы научных понятий, которая формирует тип мышления, ориентирующий подростка на общекультурные образцы, нормы, эталоны взаимодействия с окружающим миром, а также становится источником нового типа познавательных интересов (не только к фактам, но и к закономерностям),

87

средством формирования мировоззрения [12, с. 6]. Каждый раздел курса сопровождается темами проектных и исследовательских работ, для которых характерна высокая личностная составляющая (например, «Построение графика, отражающего динамику собственной успеваемости»).

Интегрированный курс А.Н. Мансурова и Н.А. Мансурова разрабатывался авторами для средней школы с гуманитарным и социальноэкономическим профилем обучения [11] и предполагает довольно краткое знакомство учащихся с научным методом познания. Задачи развития навыков учебно-исследовательской деятельности обеспечиваются преимущественно лабораторными и практическими работами, а проектной - путем выполнения учебных проектов, темы которых помещены в конце учебника [5, с. 22-23].

Рассмотрим более подробно элементы содержания интегрированного курса, которые могут быть использованы в проектноисследовательской деятельности (табл. 1).

Таблица

Сравнительный анализ элементов содержания учебных программ курса

«Естествознание», используемых для организации проектно-исследовательской деятельности

Название учебного комплекта Номер и название темы (раздела). Количество часов, класс Элементы содержания интегрированного курса, используемые для организации проектноисследовательской деятельности

1 2 3

Авторы: О.С. Габриелян И.Г. Остроумов Н.С. Пурышева А.С. Слад-ков В.И. Си-воглазов Тема 1. Естествознание и методы познания мира (17 ч) 10 класс Понятие об эмпирическом уровне научного познания и его методах. Наблюдение и эксперимент. Гипотеза и вывод. Моделирование как метод научного познания. Понятие о теоретическом уровне научного познания и его составляющих (осмысление экспериментальных фактов, разработка и обоснование гипотез, построение теории). Моделирование на теоретическом уровне познания и типы моделей (идеальная, аналогия, математическая).

Тема 7. Защита исследовательских проектов (3 ч) 10 класс Ученическая конференция по результатам выполненных в течение учебного года проектных и исследовательских работ (индивидуальных или групповых).

Авторы: С.А. Титов И.Б. Агафонова В.И. Сиво-глазов Раздел 1. Возникновение и развитие Естествознания (14 ч) 10 класс Наблюдение и эксперимент. Измерение, единицы измерения. Измерения в гуманитарных науках. Представления экспериментальных данных и математическая обработка. Математическое моделирование. Научный метод. Индукция и дедукция. Гипотезы и теории.

88

Продолжение таблицы

Авторы: А.Н. Мансур ов, Н.А. Мансур ов Раздел 2. Научный метод (6 ч) 10 класс Основные составляющие научного метода: наблюдение, измерение, эксперимент, гипотеза, модель, теория, применение.

Авторы: И.Ю. Алекса шина, К.В. Галакти онов, И.С. Дмитри ев, А.В. Ляпцев и др. Тема 1. Структура естественнонаучного знания: многообразие единства (17 ч) 10 класс Естествознание как познавательная деятельность. Критерии научного знания. Методы познания в гуманитарных и естественных науках. Экспериментальные методы исследования: наблюдение, измерение, эксперимент. Теоретические методы исследования. Моделирование и прогнозирование.

Проведенный анализ содержания курсов «Естествознание» показал, что по количеству часов и объему учебного материала, предполагающего развитие исследовательских умений выделяются интегрированные курсы, разработанные авторскими коллективами под руководством О.С. Габриеляна и И.Ю. Алексашиной. Однако, для цели нашего исследования важно достигнуть не только эффективного развития исследовательских умений учащихся, но и осмысления ими научного метода познания как способа формирования целостного научного мировоззрения, чем и обусловлен выбор интегрированного курса авторского коллектива под руководством И.Ю. Алексашиной.

В результате опытно-экспериментальной работы, проводимой на кафедре естественнонаучного образования СПб АППО в рамках курсов повышения педагогов, было выявлено, что большинство опрошенных учителей осознают дидактический потенциал учебной исследовательской деятельности, которая по мнению респондентов может быть применена на этапе изучения нового материала (39,68 %), обобщения и повторения изученного (34,92 %), а также может быть использована в качестве аттестационной работы (22,21 %). Определяя исследовательскую деятельность как определенный вид творческой деятельности (10,5 %) и способ повышения интереса к предмету (20,12 %), среди педагогов, принимавших участие в опросе активно используют проведение учебного исследования в своей практике только 8,69 %, не используют -56, 52%, и планируют использовать - 30,43 %.

В качестве основных затруднений, связанных с проведением и организацией исследовательской деятельности на уроке педагогами были названы нехватка времени (29,85 %), отсутствие достаточной материальной базы (22,38 %), низкий интерес учащихся к данному виду учебнопознавательной деятельности (11,94 %) и недостаточная подготовка учителей к руководству учебным исследованием (10,44 %). Кроме того, анкетирование педагогов показало, что у учителей есть трудности с раз-

89

витием таких исследовательских умений учащихся как выявление проблемы (33,32 %), выдвижение гипотез (19,69 %), постановка целей и задач исследования (16,66 %), выбор метода исследования (18,42 %), обработка и интерпретация результатов исследования (15,78 %), оформление результатов работы (9,21%).

Таким образом, был сформулирован запрос на оказание методической помощи учителю в организации проектно-исследовательской деятельности на уроке с целью создания условий для развития исследовательских умений учащихся. Для решения поставленной проблемы был разработан модуль образовательной программы повышения квалификации учителей, преподающих курс «Естествознание» для старшей школы под редакцией И.Ю. Алексашиной «Методика проектно-

исследовательской деятельности при изучении интегрированного курса (на примере темы "Структура естественнонаучного знания: многообразие единства")». Образовательная программа имеет блочное строение и включает в себя четыре блока:

- методологический блок (осмысление учителями теоретических основ учебной исследовательской, проектной и проектноисследовательской деятельности как видов учебно-познавательной деятельности);

- предметно-содержательный блок (освоение учителями содержательных элементов современного научного содержания интегрированного курса «Естествознание» старшей школы, которые могут быть использованы для организации проектно-исследовательской деятельности учащихся);

- методический блок (освоение учителями методики проектноисследовательской деятельности);

- психолого-педагогического сопровождения (обеспечение условий, для овладения учителями методики проектноисследовательской деятельности).

Результаты обучения педагогов на курсах повышения квалификации в рамках разработанной образовательной программы показали, что овладение педагогами методикой проектно-исследовательской деятельности к снижению трудностей, связанных с организацией деятельности учащихся по развитию исследовательских умений. Так, затруднения с поиском проблемы в тексте испытывают 27,62 % респондентов, выдвижением гипотез - 17,11 %, постановкой целей и задач исследования -11,84 %, определением метода - 16,66 %, обработкой результатов эксперимента - 10,61 %, оформлением и представлением результатов общественности - 3,03 %.

Таким образом, проектно-исследовательская деятельность учащихся может быть достаточно эффективно организована на содержательном материале интегрированного курса «Естествознание», разработанного под руководством И.Ю. Алексашиной.

90

Список литературы

1. Алексашина И.Ю. Интегративный подход в естественнонаучном образовании // Академ. вестник. Вып. 3(8). - СПб.: СПб АППО, 2009. - С. 20-31

2. Алексашина, И.Ю. Формирование концептуально-методологических установок педагога как фактор освоения интегративного подхода в естественнонаучном образовании // Проблемы преподавания естествознания в России и за рубежом / под. ред. Е.Б. Петровой. - М.: ЛЕНАРД, 2014. - С. 129-138.

3. Алексашина И.Ю. Естествознание в профильной школе: проблемы и решения // Естествознание в школе. - 2006. - №1. - С. 39-45.

4. Естествознание. Базовый уровень. 10 класс: кн. для учителя / О. С. Габриелян, И.Г. Остроумов и др. - М.: Дрофа, 2015. - 448 с.

5. Естествознание. УМК для старшей школы: 10-11 классы (ФГОС): метод. пособие для учителя / А.А. Елизаров, М.А. Калинина. - М.: Бином, 2013. - 94 с.

6. Естествознание: 10 класс: методика преподавания: книга для учителя / под ред. И.Ю. Алексашиной. - М.: Просвещение, 2007. - 302 с.

7. Леонтович А.В. "Основные концептуальные положения исследовательской деятельности учащихся" [электронный ресурс] // Интернет-портал "Исследовательская деятельность школьников (Исследователь.ш)" / URL: http://www. researcher. ru/editors/f_1ye4bz/f_266an5/f.. ./a_1y314x. htm l

8. Леонтович А.В. Исследовательская деятельность учащихся: сб. ст. - М.: Издание МГДД(Ю)Т, 2003. - 110 с.

9. Кочергина Н.В., Машиньян А.А. Системный подход к построению курса естествознание для старшей школы // Перспективы науки и образования. -2014. - №2(8). - С. 129-136.

10. Кузнецова Т.В. Проектно-исследовательская деятельность как один из способов формирования универсальных учебных действий младших школьников // Науч.-пед. обозрение. Pedagogical Review. - 2013. - №1 (1). - С. 63-69.

11. Мансуров А.Н., Мансуров Н.А. О разработке и создании интегрированного курса «Естествознание 10, 11» для средней школы с гуманитарным и социальноэкономическим профилем обучения // Опыт преподавания естествознания в России и за рубежом: сб. науч. ст. - М.: ИНФРА-М, 2015. - С.105-132.

12. Методическое пособие к линии учебников «Естествознание. 10-11 классы. Базовый уровень» авторов С.А. Титова, И.Б. Агафоновой, В.И. Сивоглазо-ва /URL: http://www.drofa.ru/metod/2153280.pdf

13. Обухов А.С. Развитие исследовательской деятельности учащихся /А.С. Обухов. - М.: Прометей, 2006. - 224 с.

14. Одинцова Н.И. Содержательные линии школьного курса естествознание / Н.И. Одинцова // Опыт преподавания естествознания в России и за рубежом: сборник научных статей. - М.: ИНФРА-М, 2015. - С. 133-142.

15. Пентин А.Ю. Естественные науки для «пользователя» // Естествознание в школе. - 2004. - № 1. - С. 10-15.

16. Пентин А.Ю. Интегрированный курс «Естествознание»: от деятельности к отбору содержания // Проблемы преподавания естествознания в России и за рубежом / под. ред. Е.Б. Петровой. - М.: ЛЕНАРД, 2014. - С. 116-128.

17. Пентин А.Ю. Примерная программа по естествознанию для среднего (полного) общего образования // Естествознание в школе. - 2004. - № 3. - С. 4-10.

Яворук О.А. Теория и практика построения интегрированных курсов (в системе

школьного естественнонаучного образования). - Челябинск: Факел, 1998. - 185 с.

91