Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Генезис становления научно-практического обучения школьников в педагогической науке и практике 30-85
1.1 Исторические этапы становления научно-практического обучения в период с конца XIX до начала XXI веков 30-43
1.2 Анализ дидактического потенциала фундаментального и прагматического компонентов научно-практического обучения школьников 44-71
1.3 Сензитивность в период школьного возраста к научно-практическому обучению 72-83
Выводы по Главе 1 84-85
Глава 2. Научно-практическое обучение школьников как продукт проектного дискурса 86-156
2.1 Модель научно-практического обучения школьников как прототип технопарка 86-100
2.2 Принципы проектирования содержания научно-практического обучения школьников 101-117
2.3 Компетентностный подход к научно-практическому обучению школьников 118-130
2.4 Проектирование компетентностно-ориентированных результатов научно-практического обучения школьников... 131-155
Выводы по Главе 2 156
Глава 3. Проектирование педагогических технологий научно-практического обучения школьников в системе уровневого общего образования 157-236
3.1 Алгоритм проектирования педагогических технологий научно-практического обучения школьников 157-167
3.2 Педагогические технологии научно-практического обучения младших школьников 168-200
3.3 Педагогические технологии научно-практического обучения подростков и старшеклассников 201-220
3.4 Педагогические условия, детерминирующие эффективность проектирования научно-практического обучения школьников 221-234
Выводы по Главе 3 235-236
Глава 4. Верификация эффективности проектирования научно-практического обучения школьников 237-297
4.1 Общая характеристика экспериментального этапа исследования эффективности проектирования научно-практического обучения школьников 237-243
4.2 Диагностика эффективности проектирования и результаты научно-практического обучения младших школьников 244-277
4.3 Определение эффективности проектирования и результаты научно-практического обучения подростков и старшеклассников 278-294
Выводы по Главе 4 295-297
Заключение 298-302
Список литературы 303-343
- Анализ дидактического потенциала фундаментального и прагматического компонентов научно-практического обучения школьников
- Принципы проектирования содержания научно-практического обучения школьников
- Педагогические технологии научно-практического обучения подростков и старшеклассников
- Диагностика эффективности проектирования и результаты научно-практического обучения младших школьников
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Современные вызовы, обусловленные глобальным характером преобразований в России, предопределили все возрастающий по масштабам социальный заказ на развитие креативного потенциала подрастающих поколений, формирование у них таких важных компетенций, как поисковый менталитет, творческая интуиция, яркая индивидуальность в решении нестандартных проблем. Исследование и проектность становятся стилями жизни.
Достижение столь амбициозных образовательных целей актуализирует когнитивную функцию знаний, обеспечивающую накопление индивидом собственного интеллектуального потенциала, необходимого и достаточного для удовлетворения настоящих и будущих потребностей, присущих созидательному, заинтересованному и мыслящему гражданину.
Однако ориентация на формирование у обучающимися узких, сугубо прагматических компетенций, подменяющих усвоение основ наук, может привести к утрате фундаментальности, которой всегда славилась российская система образования. Обозначилась своеобразная дилемма «фундаментализация – прагматизация», отражающая противоречие между необходимостью сохранения научного базиса обучения и перспективностью его развития в контексте практической направленности.
В арсенале педагогических средств, демонстрирующих продуктивное
сочетание декларативного и процедурного знания, особое место занимают
проблемное обучение (А. В. Брушлинский, В. Т. Кудрявцев, И. Я. Лернер,
А. М. Матюшкин, М. И. Махмутов, и др.), STEM1 – образование (С. Г. Горинский,
R. Brown, A. C. Clark, P. Fioriello, R. Herrick, J. Mervis и др.), метапроектное
обучение (К. Ю. Колесина), проблемно-ориентированное и проектно-
организованное обучение (М.Г. Минин, E. D.Graaf, A. Kolmos, E.Moesby и др.)
Особого упоминания требуют учебно-исследовательская и проектная
деятельность школьников (Н. Г. Алексеев, В. В. Гузеев, Л. А. Казанцева,
А. О. Карпов, М. В. Кларин, Е. Н. Кикоть, А. В. Леонтович, Н. В. Матяш,
A. Н. Поддьяков, Е. С. Полат, А. С. Обухов, А. И. Савенков, М. И. Старовиков,
Е. В. Тяглова, И. Д. Чечель, Н. Б. Шумакова и др.). В настоящее время
организация исследовательской и проектной деятельности детей системно
представлена в летних экспедициях и технолагерях, на ученических научно-
практических конференциях, конкурсах исследовательских и проектных работ
учащихся, в учреждениях дополнительного образования. О. А. Баклага,
B. А. Горский, Е. А. Гусева, Н. И. Гудыменко, В. А. Ишутин, А. И. Комаров,
М. Ю. Кононова, Н. Н. Лукин, А. Л. Николаев, С. К. Никулин, В. Д. Путилин,
В. Г. Разумовский, Э. Л. Самойленко, Н. Н. Ярцев едины во мнении, что
включение в содержание дополнительного образования материала прикладного
характера способствует не только осознанию обучающимися ценности глубокой
фундаментальной подготовки. Практическая направленность научных знаний
позволяет создавать условия для формирования у школьников умения решать
Science, Technology, Engineering, Mathematics - сокращенно - STEM.
жизненные проблемы, способствуя развитию их творческого мышления, обеспечивая мотивацию к учению.
В современной дидактике, психологии, частных методиках представлен
широкий спектр моделей исследовательского и проектного обучения школьников.
Учеными признается как возможность интеграции учебно-исследовательской и
проектной деятельности (С. Г. Воровщиков, Г. М. Горев, Н. И. Запрудский,
А. С. Обухов, Н. Ю. Пахомова, Е. С. Полат, К. А. Козырев, Г. К. Селевко,
М. А. Ступницкая и др.), так и их принципиальные сущностные различия
(Е. Л. Ерохина, А. И. Савенков и др.). Отсутствие конструктивной формы
взаимосвязи исследовательского и проектного поиска, как правило, приводит к
эклектичному, сугубо механистическому объединению концепций, не
приносящему ощутимых практически значимых результатов.
Не выработана единая позиция на предмет согласования репродуктивного и
творческого обучения как составных компонент современного школьного
образования. В настоящее время сформированы как минимум три подхода к
пониманию данного механизма. Сторонники первого подхода
(Д. Б. Богоявленская, Я. А. Пономарев, О. К. Тихомиров и др.) видят наличие
глубоких сущностных противоречий между репродукцией и творчеством. Их
оппоненты: В. В. Гагай, Н. П. Кочеткова, А. С. Майданов, О. Б. Михайлова,
О. М. Науменко, И. Н. Рыбкина полагают, что фундаментом творчества является
отнюдь «нетворческая деятельность», предполагающая заучивание обучающимися
определений, формулировок законов, теорем, формирование умения их применять
при реализации конкретных задач. Третья точка зрения объединяет сторонников
нежесткого, эвристического обучения (В. И. Андреев, В.Н. Пушкин,
A. В. Хуторской и др.).
Актуальные подходы к образованию связываются не только с его научными аспектами, но и с направленностью обучения на развитие человеческого капитала (А.Ю. Белогуров, В. В. Сериков, В. А. Петровский, И. С. Якиманская и др.).
Объединить обозначенные ветви дискуссий может связующая
теоретическая рамка, в качестве которой выступит «научно-практическое обучение». Поиск подходов к операционализации обозначенного феномена мы связываем с проектированием.
В российской педагогике истоки разработки теоретических основ
проектирования связаны с трудами С. И. Гессена, А. С. Макаренко,
С. Т. Шацкого. На современном этапе развития педагогики и психологии можно
констатировать сформированный научный потенциал, раскрывающий различные
сферы проектирования в образовании (Н. Г. Алексеев, Е. А. Алисов,
B. С. Безрукова, И. В. Богданов, П. Б. Бондарев, Ю. В. Громыко, Э. Д. Днепров,
И. А. Колесникова, В. С. Лазарев, В. П. Лебедева, Н. А. Масюкова,
A. М. Новиков, В. А. Орлов, В. И. Панов, Л. Л. Портянская, М. М. Поташник,
B. В. Рубцов, В. В. Сериков, В. С. Собкин, Г. П. Щедровицкий, В. А. Ясвин и др.).
В контексте настоящего исследования весьма продуктивной стала идея
ресурсоемкости проектирования (С. А. Гильманов, В. И. Загвязинский,
B. C. Лазарев, П. И. Третьяков, Т. К. Чекмарева, Т. И. Шамова и др.). Предполагая концентрацию усилий на важнейших направлениях развития образования, идея
ресурсоемкости обусловила необходимость разработки нетривиального
основания для проектного поиска. В качестве такового нами рассмотрена методология технопарка, признанная мировым сообществом как эффективный симбиоз образования, науки и практики, поддерживающих инновационные процессы на всех стадиях: от изобретений до их коммерционализации. Обучение персонала технопарков предполагает совмещение глубокой фундаментальной подготовки с научно-исследовательской и проектной работой и представляет собой системный процесс обоснованного определения средне- и долгосрочных ориентиров, результаты которых используются для принятия адекватных решений и мобилизации необходимых ресурсов.
Такой симбиоз образования, науки и практики ориентирован на
формирование у персонала компетенций, позволяющих осуществлять
интеллектуальный анализ данных (Data Science), идентифицировать зоны перспективных стратегических исследований, разрабатывать оригинальные проекты, сотрудничать в мультидисциплинарных командах и пр.
Экстраполяция методологии технопарка на педагогическую проблематику потребовала специального методологического анализа и осмысления. В частности, следует учитывать, что проектирование как вид деятельности характеризуется наличием временного разрыва между построением образа будущего и его непосредственной реализацией. Известными учеными в области форсайта (J. Calof, T. Fuller, J. D. Linton и др.) отмечается, что при проектировании не следует опираться сугубо на «близкие горизонты», ибо в современном динамичном мире даже за короткие промежутки времени может измениться как сам объект, так и процедура проектирования. Тем самым существует вероятность искажения целевых приоритетов. В. В. Краевский отмечал, что педагогическая наука стоит перед парадоксальной проблемой, поскольку «она должна готовить своих учеников к жизни, о которой сама школа мало что знает». Для этого следует учитывать, какими отраслями наука дополнится через 15 лет, каковы будут их роль и место в жизни каждого человека, поскольку именно эти тенденции и будут определять новые требования к личности.
Продумывая стратегические направления проектирования научно-
практического обучения школьников, мы опирались не только на форсайт, но и на государственные документы, обеспечивающие реальность и практическую значимость нашего поиска. В частности, точками роста, которые в среднесрочной перспективе обусловят новый технологический уклад России, определены информационно-коммуникационные технологии, медицина и здравоохранение, рациональное природопользование, транспортные и космические системы, энергоэффективность и энергосбережение. Некоторые из этих направлений могут быть отражены уже на этапе школьного образования.
Проектирование научно-практического обучения с учетом перспективных направлений развития науки, техники, технологий потребовало анализа метапредметного компонента содержания школьного образования. В настоящее время единые позиции к его пониманию еще не выработаны. Так, Ю. Энтони рассматривает метаобразование как средство приобретения знания «все меньшего
и меньшего о все большем» вместо традиционной установки «знать все больше о все меньшем и меньшем». А. В. Хуторской основой метапредметного содержания предлагает рассматривать фундаментальные образовательные объекты: атом, молекулу, растение, животное и др., благодаря которым существует реальная область познания и конструируется идеальная система знаний о ней. Исследователи в области педагогики предлагают включить в метапредметное содержание естественнонаучных дисциплин знания из логики, методологии науки, политехнические знания (Д. М. Даммер), метаязык математики (Ю. М. Лотман). Авторы ФГОС (А. Г. Асмолов, А. М. Кондаков и др.) к метапредметным результатам относят освоение обучающимися универсальных учебных действий, обеспечивающих овладение ключевыми компетенциями, составляющими основу умения учиться, и межпредметными понятиями.
Есть принципиальные различия и в авторском понимании способов реализации метапредметного содержания. Так, А. В. Хуторской, Ю. В. Громыко предлагают ввести новые дисциплины - «метапредметы». Не ставя под сомнение дидактические возможности весьма «узкого» учебного предмета, определенное опасение вызывает искусственное разделение усвоения обучающимися предметного и метапредметного содержания. Такие разграничения будут, на наш взгляд, препятствовать формированию у школьников обобщенности знаний, а в итоге - целостной научной картины мира. В рассматриваемом контексте нам более близка точка зрения М. Д. Даммер, Н. С. Пурышевой и О. А. Крысановой, полагающих, что основой метапредметной сущности является предметное содержание, сформированное в результате обобщений, сравнений, абстрагирования.
Таким образом, наметившаяся потребность в проектировании научно-практического обучения школьников обусловлена противоречиями между:
многообразием образовательных практик, демонстрирующих попытки интеграции научного и практического аспектов школьного образования, и отсутствием целостной концепции научно-практического обучения школьников;
высоким научным уровнем современного общего среднего образования и его недостаточной направленностью к мотивационной и ценностной сферам обучающихся;
наличием значимой элементной базы научных изысканий, ориентированной на усиление когнитивной и личностно-значимой для обучающегося функций научного знания, и отсутствием модели научно-практического обучения школьников, интегрирующей дидактический потенциал фундаментальной подготовки, исследовательской и проектной деятельности, в своей совокупности обеспечивающих формирование у обучающихся базовых ключевых компетенций;
недостаточной разработанностью направлений проектирования содержания научно-практического обучения на начальном, основном и среднем уровнях общего образования, интегрирующих текущие приоритеты и стратегические направления развития современного образования;
приоритетностью в школьном обучении традиционных форм и методов усвоения знаний и целесообразностью овладения методологией научного познания и проектирования как универсальными жизненными стратегиями;
размытостью границ дидактической целесообразности научно-практического обучения школьников.
Совокупность данных противоречий обусловила формулировку проблемы исследования: каковы теоретико-методологические и технологические основания проектирования научно-практического обучения школьников?
Цель исследования состоит в разработке концепции и педагогических технологий научно-практического обучения школьников на начальном, основном и среднем уровнях общего образования.
Объект исследования - образовательный процесс в общеобразовательной школе.
Предмет исследования - проектирование теоретико-методологических и технологических оснований научно-практического обучения школьников на начальном, основном и среднем уровнях общего образования.
Гипотеза исследования: проектирование научно-практического обучения школьников позволит соединить текущие приоритеты образования с выработкой перспективных направлений его развития, обеспечивающих позитивные качественные изменения, если:
сущностные характеристики научно-практического обучения будут отражать логику его исторического становления как педагогического феномена, опираться на апробированные и признанные мировым сообществом инновационные образовательные практики, демонстрирующие эффективные механизмы интеграции научного и прикладного аспектов образования;
модель научно-практического обучения школьников как продукт проектного дискурса будет базироваться на эффективных моделях интеграции образования с наукой, техникой, реальной экономикой, и выступать генератором спектра продуктивных педагогических решений по трансформации научных знаний в личностно значимые для обучающегося результаты;
проектирование содержания обучения будет ориентировано на фундаментальность и методологию творческого освоения мира, объединенных общими целевыми установками научно-практического обучения школьников, учитывать важность их личностной позиции, опираться на приоритетные направления развития образования;
педагогические технологии научно-практического обучения школьников будут способствовать активному присвоению обучающимися фундаментальных знаний, овладению методологией исследовательского и проектного поиска как эффективных поведенческих моделей, общих подходов к жизнедеятельности, саморефлексии;
учитывать психолого-педагогические условия, детерминирующие границы дидактической целесообразности проектирования и реализации научно-практического обучения школьников.
Данное предположение обусловило постановку следующих задач исследования:
-
Обосновать актуальность проектирования и выявить сущностные характеристики научно-практического обучения школьников.
-
Разработать модель научно-практического обучения школьников, отражающую механизм преобразования научных знаний в практические результаты, значимые как для самого обучающегося, так и для общества в целом.
-
Обосновать принципы проектирования и структуру содержания научно-практического обучения школьников.
-
Разработать педагогические технологии научно-практического обучения школьников на начальном, основном и среднем уровнях общего образования.
-
Определить психолого-педагогические условия, повышающие эффективность проектирования и обозначающие границы дидактической целесообразности организации научно-практического обучения школьников.
Теоретико-методологическая основа исследования. На философском уровне в качестве основополагающих выступили базовые положения теории познания (О. Е. Баксанский, М. И. Билалов, Дж. Брунер, В. А. Лекторский, М. Полани, В. С. Швырв и др.) и философии науки (Н. К. Вахтомин, И. Г. Герасимов, П. В. Копнин, А. В. Майданов, А. И. Ракитов, В. С. Степин, В. А. Штофф, B. Goden и др.).
Философскую основу исследования дополнили гносеологические
представления о взаимосвязи фундаментальных и прикладных наук (Е.А. Мамчур), принципы развития исследуемых явлений (форсайта).
На общенаучном уровне теоретической базой исследования стали основные
положения системного подхода, создавшие условия для комплексного видения
научно-практического обучения и проектирования нововведений
(А. Н. Аверьянов, В. Г. Афанасьев, И. В. Блауберг, Д. Джефферс, Ф. И. Перегудов,
B. Г. Садовский, Ф. П. Тарасенко, Э. Г. Юдин и др.).
Деятельностный подход позволил рассмотреть активное взаимодействие обучающегося с окружающей действительностью (В. В. Давыдов, М. С. Каган, А. Н. Леонтьев, С. Л. Рубинштейн и др.).
Основные положения теории моделирования (Л. Апостел, К. Б. Батроев, М. Вартофский, А. Розенблют, А. И. Уемов, В. А. Штоф и др.) обеспечили возможность экстраполяции методологии технологического парка на модель научно-практического обучения школьников.
Уровень конкретно-научной методологии исследования представлен
совокупностью подходов к проектированию содержания образования
(М.В.Богуславский, В. И. Журавлев, Л. Я. Зорина, В. В. Краевский, В. С. Леднев,
И. Я. Лернер, М. Н. Скаткин, А. М. Сохор и др.); теорией интеграции содержания
образования (В. С. Безрукова, М. Н. Берулава, С. В. Готт, А. Я. Данилюк,
C. П. Злобина, П. Г. Кулагин, А. П. Лиферов, В. М. Теремов, А. Д. Урсул,
П. К. Чапаев и др.); теоретическими моделями обучения школьников
(Ю. К. Бабанский, Л. В. Занков, Ю. Н. Кулюткин, А. М. Матюшкин,
М. Н. Скаткин и др.); задачным подходом к организации обучения
(В. И. Арнольд, Г. А. Балл, Х. Дрейфус, Г. С. Костюк, И. Е. Перельман, Д. Пойа, Л. М. Фридман и др.); компетентностным подходом к определению результатов научно-практического обучения (В. И. Байденко, В. В. Башев, А. Г. Бермус, В. И. Загвязинский, Э. Ф. Зеер, И. А. Зимняя, А. Р. Камалеева, Н. В. Кузьмина, А. К. Маркова, Н.А. Морозова, И. М. Осмоловская, С.Б. Серякова, Н. Хомский,
A. В. Хуторской и др.).
На технологическом уровне использованы: теория укрупненных
дидактических единиц (П. М. Эрдниев); теория поэтапного формирования
умственных действий (П. Я. Гальперин); организация коммуникации и
кооперации в учебной деятельности (Е.И. Артамонова, М. Д. Виноградова,
B. К. Дьяченко, В. Я. Ляудис, И. В. Муштавинская, Л. И. Новикова,
А. В. Петровский и др.), совокупность которых позволила разработать
педагогические технологии научно-практического обучения школьников, а также
различные составляющие системы подготовки учителя в данном направлении.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался комплекс теоретических и эмпирических методов.
Теоретические методы содействовали уяснению и систематизации научно-педагогических составляющих, используемых для формулировки обоснованных выводов и заключения, а также генезису понятия «научно-практическое обучение школьников» на различных этапах проектирования.
Теоретико-методологический анализ способствовал поиску основных
структурных компонентов научно-практического обучения школьников,
объединение которых позволило охарактеризовать и упорядочить понятийный аппарат исследования.
Актуализация и дискурсивная рефлексия имеющегося у соискателя образования в сфере инжиниринга, прикладной математики, информатики обеспечили построение теоретических положений, опосредованных личным опытом исследователя.
Логическое обоснование и экстраполяция методологии технологического парка позволила перенести ее на область проектирования научно-практического обучения школьников. Полученные в ходе конкретизации новые знания гармонично вписались в разработанную концепцию, обеспечив ее приращение.
Обобщение использовалось в процессе представления полученных результатов.
Эмпирические методы (включенное педагогическое наблюдение и эксперимент, контрольные срезы знаний обучающихся, анкетирование, экспертная оценка исследований и проектов обучающихся, метод Делфи) создали основу для экспериментальной проверки основных положений концепции научно-практического обучения школьников, обобщения и систематизации качественных и количественных результатов.
Среди формализованных методов проработки психолого-педагогической документации использовался контент-анализ содержания диссертаций, учебных программ и учебно-методических комплексов. В совокупности с математическим моделированием, корреляционным анализом сформулирован комплекс частных положений, обеспечивших более глубокое понимание специфики проектирования
научно-практического обучения школьников. Полученные результаты позволили
очертить границы дидактической целесообразности применения
рассматриваемого феномена, что в итоге позволило повысить эффективность его диссеминации в образовательную практику.
Экспериментальная база исследования. Опытно-экспериментальная работа проводилась в следующих российских образовательных учреждениях: гимназия АНОО ВО «Одинцовский гуманитарный институт», ГБОУ прогимназия № 1611 г. Москвы, ГБОУ СОШ № 587 г. Москвы, ГБОУ ЦО1678 «Восточное Дегунино», а также в учреждениях образования Республики Беларусь: «Минский государственный областной лицей», «Свислочская средняя общеобразовательная школа имени А. Г. Червякова», «Средняя общеобразовательная школа № 25 города Минска», «Гимназия № 10 г. Минска», «Средняя общеобразовательная школа № 2 г. Молодечно».
В совокупности в педагогическом эксперименте приняло участие 1212 обучающихся 2-11 классов и 54 учителя.
Этапы исследования. Исследование имело лонгитюдный характер (2008-2015 гг.) и проводилось в несколько этапов.
Первый этап (2008–2011 гг.) включал анализ литературы и многоаспектное
изучение массовой практики обучения школьников. Обобщение и систематизация
полученного материала актуализировали необходимость проектирования
образовательных моделей, базирующихся на эффективных механизмах интеграции обучения, науки и практики, и привели соискателя к пониманию значимости проектирования научно-практического обучения школьников.
В ходе данного этапа исследования была разработана модель исследуемого педагогического феномена, сформулированы основные принципы отбора содержания, позволившие создать комплекс задач и упражнений, эвристических предписаний и других средств обучения.
Второй этап (2011-2013 гг.) был связан с теоретическим осмыслением и
систематизацией материала, подготовкой методического обеспечения
пилотажного педагогического эксперимента и его апробацией среди
обучающихся 2-4 классов. Последовательное решение задач встраивания результатов исследования в реальный образовательный процесс, совмещенное со статистической обработкой, обобщением и систематизацией эмпирических данных, являлись предметом обсуждения для возможностей широкой экстраполяции основных положений концепции научно-практического обучения школьников.
В ходе третьего этапа (2013-2015 гг.) осуществлялась широкомасштабная экспериментальная проверка эффективности проектирования и корректировка основных положений концепции научно-практического обучения школьников на всех уровнях общего образования. В обозначенный временной промежуток обобщались, систематизировались и статистически обрабатывались результаты педагогического эксперимента, формулировались положения, выносимые на защиту, выводы, оформлялся текст диссертации.
Достоверность, надежность и обоснованность результатов исследования
обеспечивается обоснованностью исходных методологических позиций;
аргументацией концептуального замысла; адекватностью методов исследования задачам, логике и стратегической линии; сочетанием качественного и количественного анализа эмпирических данных; преемственностью, взаимосвязанностью и непротиворечивостью результатов, полученных на разных этапах исследования. Достоверность полученных результатов также обеспечивается репрезентативностью и широтой выборки, включавшей школы России и Беларуси, личным педагогическим опытом соискателя в качестве учителя, методиста, доцента МОИРО, педагога-организатора ГБОУ ЦО №1678 «Восточное Дегунино» и ГБОУ СОШ №587 г. Москвы, ведущего методиста-эксперта издательства «Просвещение», ведущего научного сотрудника института системных проектов МГПУ, а также апробацией результатов исследования на международных и всероссийских конференциях.
Основные результаты исследования, их научная новизна:
Определены сущность, место и значение понятия «научно-практическое обучение школьников» в категориальном аппарате педагогики. Научно-практическое обучение является родовым по отношению к продуктивным типам обучения, но отличается от них структурой. Комплементарность репродуктивных и продуктивных методов в составе научно-практического обучения объединяет в систему фундаментальную подготовку с исследовательской и проектной деятельностью, обеспечивая поисковый, продуктивный характер процесса учения. Системное объединение научных и практических аспектов обучения соответствует семантике исследуемого феномена, обосновывая его полноту и целостность.
Доказана перспективность дидактической адаптации и экстраполяции тенденций развития науки как значимого ресурса проектирования научно-практического обучения школьников.
Логически обоснован изоморфизм методологии технологического парка и научно-практического обучения школьников. Установленное структурное соответствие доказывает правомерность переноса знаний из одной изоморфной системы на другую.
Впервые терминологически оформлен феномен «проектирование научно-практического обучения школьников». Он понимается как полифункциональная деятельность, направленная на создание новых и конструктивное преобразование имеющихся подходов к школьному образованию в соответствии с методологией технологического парка.
Впервые разработана концепция научно-практического обучения школьников, раскрывающая психолого-педагогическое основы взаимоотношений между школьным образованием, наукой и практикой. Концепция опирается на собственную модель научно-практического обучения, принципы проектирования содержания, педагогические технологии научно-практического обучения школьников. Полнота, целостность и взаимосвязанность всех составляющих концепции обеспечивает достижение основного результата научно-практического обучения - формирование у школьников базовых ключевых компетенций.
В основу исследования положена специальная уровневая методология интеграции обучения, науки и практики, опирающаяся на принцип системного
проектирования. Разработанная методология включает три уровня, каждый из которых имеет специфическую образовательную направленность, функционально дополняя предыдущий. Основание первого, знаниевого уровня составляет фундаментальная подготовка. Она представлена как дидактически адаптированная и методически выстроенная система знаний, отражающих уникальный опыт человечества по формированию современной научной картины мира. Второй, научный уровень предполагает поступательное овладение обучающимися методологией исследовательской и проектной деятельности на основе внешне задаваемых педагогом образовательных целей. Третий, практический уровень предусматривает организацию продуктивной деятельности школьников на основе специфики их мыслительной деятельности, доминирующих мотивов и интересов.
Разработаны онтологические подходы к проектированию содержания научно-практического обучения школьников. В соответствии со структурой модели научно-практического обучения школьников, психо лого-педагогическим требованиям, определяющим адекватность восприятия и усвоения содержания на различных уровнях и предметах школьного обучения, механизму формирования компетенций, выделены четыре основных компонента содержания научно-практического обучения школьников: предметный, метапредметный, деятельностный и личностный. Предметный компонент содержания научно-практического обучения школьников раскрывает общекультурную ценность науки и техники, эволюцию развития научных знаний, их праксиологический характер и применимость для решения жизненно важных проблем. Метапредметный компонент фиксирует ключевые образовательные объекты, деятельностный - задает необходимые для усвоения учащимися виды и способы образовательной деятельности, личностный - определяется непосредственно каждым субъектом образования.
Разработана математическая модель, обосновывающая долю репродуктивной и продуктивной деятельности в структуре научно-практического обучения школьников.
Специфицированы как результат научно-практического обучения школьников ключевые компетенции: базовая научная, проектная, а также производные от них: информационная, математическая, социально-коммуникативная. Такая последовательность, расстановка и сочетание обусловлены функциональными возможностями компетенций, включенностью меньших по развивающим функциям частей, в другие компетенции, обладающие бльшими функциональными возможностями.
Определены номенклатура, состав, критерии и показатели сформированности базовых ключевых компетенций как значимых результатов научно-практического обучения школьников. Индикаторами эффективности выступают характеристики, свидетельствующие о структурной полноте и широте оперирования обучающимися базовыми ключевыми компетенциями. Они предполагают наличие у школьников необходимого объема предметных и метапредметных знаний, универсальных учебных действий: умения собирать, обобщать и систематизировать эмпирические факты, определять и формулировать
познавательную проблему; генерировать и критически оценивать гипотезы; приводить обоснованные доказательства; выстраивать логику рассуждений; конструировать и верифицировать познавательные модели, применять их для решения конкретных практических задач; определять необходимые для исследования и проектирования ресурсы (временные, материально-технические, информационные, финансовые), критически оценивать полученные результаты, а также наличие опыта в презентации итогов собственных изысканий.
Выявлены субъектно-личностные, содержательно-целевые,
организационно-процессуальные, контрольно-измерительные условия,
обозначающие границы педагогической целесообразности проектирования и
организации научно-практического обучения школьников. Они целостно и
всесторонне охватывают дидактические и методические аспекты проектирования
научно-практического обучения школьников, определяют систему требований к
содержанию, педагогическим технологиям и результатам научно-практического
обучения школьников.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
Определена логика становления научно-практического обучения школьников как педагогического феномена с опорой на тенденции развития современной науки. Полученные результаты обосновали единый подход к концептуализации обучения, науки и практики в конкретном педагогическом феномене.
Новое понятие «научное практическое обучение школьников» логически вписывается в существующую педагогическую систему, обладает существенным эвристическим потенциалом для проектирования практико-ориентированных моделей, востребованность которых определяется стратегическими установками развития современного образования.
Выявлены инновационные подходы к проектированию научно-практического обучения школьников. Логически обоснована перспективность дидактической адаптации и экстраполяции идей технологического парка, представляющего собой признанную в мире эффективную модель интеграции научно-практических и образовательных норм. Данный подход позволил оценить возможности преобразования инноваций в педагогические нормы и ценности, обогатить традиционное школьное образование принципиально новыми качествами.
Установлен изоморфизм методологии технопарка и структуры научно-практического обучения школьников. Он доказывает структурное соответствие компонентов модели научно-практического обучения школьников и методологии технологического парка, инвариантом которого выступает концептуальная схема: «фундаментальная подготовка - исследовательская деятельность - проектная деятельность - практическая деятельность». Полученные результаты существенно дополняют и развивают теории исследовательского и проектного обучения, раскрывая направления их проектирования с учетом перспективных трендов развития образования.
Разработана модель научно-практического обучения школьников. Ее структура объединяет в единое целое следующие компоненты: фундаментальную
подготовку, исследовательскую, проектную и практическую деятельность. Открытость модели стимулирует обмен знаниями, умениями, опытом созидательной деятельности в достижении основного результата научно-практического обучения - формировании у школьников базовых ключевых компетенций.
Раскрыт механизм коллаборации структурных компонентов модели научно-практического обучения школьников, обеспечивающий запуск и функционирование механизма формирования базовых ключевых компетенций. На макроуровне он отражает интеграцию основных элементов модели научно-практического обучения. На микроуровне предполагается многократный перевод знания, оформленного в сознании обучающегося в виде ментального текста на языки науки, производства, социума. Полученные результаты обеспечили приращение в понимании специфики проектирования и механизма реализации научно-практического обучения школьников.
Доказана целесообразность декомпозиции структуры научно-практического обучения школьников на основании выделения доминирующих видов учебной деятельности: репродуктивной, учебно-исследовательской и проектной. Они аргументировали авторскую типологию базовых ключевых компетенций как результата проектного дискурса.
Систематизирован и упорядочен понятийно-категориальный аппарат проектирования научно-практического обучения школьников; уточнено его терминологическое поле за счет трактовки следующих понятий: «методология технопарка», «изоморфизм методологии технологического парка и структуры научно-практического обучения», «инварианты научной и учебно-исследовательской деятельности»; «метаязык математики», «инфраструктура научно-практического обучения».
Определен комплекс принципов проектирования содержания научно-практического обучения школьников: опережающее развитие, научность, практическая направленность обучения, непрерывность, актуализация метапредметных основ содержания обучения, программно-целевое планирование, спирально-концентрический поиск познавательных ориентиров, минимизация фактологических знаний при увеличении их дидактической емкости, продуктивность, личностная направленность обучения, социальная предъявленность учебных исследований и образовательных проектов, открытое многоплановое и широкое информационное партнерство школьников с экспертами. Указанные принципы конкретизируют теоретические подходы к проектированию научно-практического обучения школьников, служат регулятивами в совместной деятельности педагогов, работодателей, представителей венчурного бизнеса в проектировании стратегических линий развития содержания научно-практического обучения для науки, техники, реальной экономики, позволяют добиться соответствия новых учебных программ ожиданиям целевой аудитории.
Разработана типология задач, составляющая инвариантное содержательное ядро научно-практического обучения школьников. Представленная типология включает мнемические, перцептивные,
имажинативные, конструкторские познавательные задачи. Комплекс задач расширяет возможности для обучения школьников на широком предметном содержании, в разных возрастных группах, с разной степенью готовности к учению.
Раскрыто и обосновано метапредметное содержание научно-практического обучения школьников. Его основными структурными единицами выступают следующие категории: пространство и время; взаимодействие; причина и следствие; изменение; тенденция; часть и целое; множество; система; структура; факт, проблема, гипотеза, оригинал и модель; метод и др. Обозначенные метапредметные понятия могут выступать базисом для иерархической организации содержания различных предметных областей, обеспечивая преемственность с учебными программами среднего и высшего образования, минимизируя риски наполнения научно-практического обучения школьников избыточными данными.
Разработана математическая модель, позволяющая обоснованно трансформировать содержание при проектировании оптимальных соотношений репродуктивной и продуктивной деятельности школьников в структуре их научно-практического обучения. Полученные достоверные данные обеспечивают повышение качества проектирования и эффективности реализации научно-практического обучения.
Совокупность выявленных субъектно-личностных, содержательно-целевых, организационно-процессуальных и контрольно-измерительных условий обозначает четкие границы дидактической целесообразности проектирования и реализации научно-практического обучения школьников.
Практическая значимость исследования состоит в том, что:
Разработаны и апробированы педагогические технологии научно-практического обучения школьников для начального, основного и среднего уровней общего образования. Педагогические технологии определяют стратегии проектирования компетентностно-ориентированных методов, форм организации и средств научно-практического обучения школьников.
Разработанный комплекс познавательных задач обеспечивает формирование у обучающихся фундаментальной подготовки по естественнонаучным дисциплинам, математике, информатике. Многолетняя апробация соискателем задач в российских и белорусских общеобразовательных школах позволяет эксплицировать существующий опыт для дальнейшего тиражирования.
Разработаны и апробированы следующие материалы: комплекс лабораторно-практических работ, эвристических предписаний для обучающихся; педагогические технологии научно-практического обучения школьников, инструментарий для мониторинга его эффективности. Практические материалы готовы к распространению и внедрению в массовую педагогическую практику на всех уровнях общего образования.
Модифицированы применительно к специфике научно-практического обучения школьников интерактивные методы: PRES, 4М, цикл Деминга, метод
фреймов и др., обеспечивающие достижение предметных, метапредметных и личностных результатов обучения, регламентированных ФГОС.
Разработанная математическая модель позволяет определять количественные соотношения объемов репродуктивной и продуктивной деятельности в структуре научно-практического обучения школьников, обосновывая проектирование зоны ближайшего развития обучающихся.
Научно обоснованы для авторов школьных учебников, разработчиков электронных учебно-методических комплексов, специалистов в сфере медиаобразования рекомендации, повышающие эффективность средств научно-практического обучения школьников. Полученные результаты отличает конкретность, измеримость, реальность, контролируемость.
Доказана состоятельность привлечения к проектированию содержания и педагогических технологий научно-практического обучения школьников специалистов из числа крупных промышленных предприятий, компаний, работающих в сфере IT, космонавтики, авиамоделирования, энергетики, робототехники. Профессиональное консультирование и оперативная экспертиза ученических проектных идей создает условия для критического анализа и саморефлексии обучающимися результатов собственной созидательной деятельности, а также позволяет наметить пути гармонизации отношений между конкретными учреждениями среднего общего образования, ведущими российскими научно-производственными предприятиями, венчурным бизнесом.
Приведены для руководителей школ и учреждений дополнительного образования конкретные направления обогащения содержания научно-практического обучения школьников в соответствии с основными трендами развития современной науки и техники. Данный подход значимо повышает потенциальную мобильность и расширяет спектр возможностей современных школьников для будущей успешной самореализации на рынке труда.
Сформулированные выводы могут служить основой для
проектирования содержания магистерских программ, курсов повышения
квалификации педагогов, обеспечивая преемственность и непрерывность
подготовки специалистов образования к руководству инновационной
деятельностью обучающихся в сфере инжиниринга и наукоемких технологий.
Разработанная концепция может быть использована в качестве
педагогической основы при формировании долгосрочной государственной
политики в сфере интеграции науки, производства, бизнеса, образования;
создании условий для подготовки будущих специалистов для перспективных
стартапов в сфере наукоемких технологий.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения, выводы и результаты исследования автором докладывались на международных и всероссийских научно-практических конференциях: «Развитие детской одаренности в современной образовательной среде» (Арзамас, 2008 г), «Детская одаренность: проблемы, опыт, перспективы» (Арзамас, 2011 г), «Школа XXI века: проблемы и перспективы» (Москва, 2012 г.), «Учебно-исследовательская деятельность в образовательном пространстве современной школы» (Улан-Удэ, 2013 г.), «От проектной и исследовательской деятельности учащихся - к научно-
исследовательской работе» (Минск, 2013 г.), «Современные образовательные
технологии и методики: актуальные вопросы теории и практики» (Чехов, 2013 г. ),
«Актуальные проблемы развития образования в России и за рубежом», (Волгоград,
2013 г.), «Современные модели доступного и качественного образования для жизни
в информационном обществе с инновационной экономикой» (Хабаровск, 2013 г.),
«Инновационные решения в образовании: от школы к производству»
(Екатеринбург, 2014 г.), «Интегративный подход как образовательная стратегия в
условиях реализации ФГОС» (Москва, 2014 г.), «Метапредметное обучение в
условиях ФГОС НОО» (Калининград, 2014 г.), «Методика организации
исследовательского обучения в дошкольных образовательных учреждениях»
(Южно-Сахалинск, 2014 г.), «Методика организации исследовательского
обучения в начальной школе» (Хабаровск, 2014 г.), «Ребенок в образовательном пространстве мегаполиса» (Москва, 2015 г.) и др.
Положения, выносимые на защиту:
1. Научно-практическое обучение школьников – исторически
обусловленный, соответствующий актуальным задачам развития общества тип
продуктивного обучения. Сущность научно-практического обучения состоит в
интеграции усвоения школьниками фундаментальных знаний с практическим
субъектным опытом по реализации исследований и проектов личного и
глобального значения.
Потребность в проектировании научно-практического обучения
школьников продиктована объективно существующими реалиями и потому
вызывает специальное деятельностное продолжение, которое следует
рассматривать в трех контекстах. Первый контекст связан с анализом и
осмыслением педагогических практик, демонстрирующих эффективные
механизмы присвоения обучающимися продуктивных знаний, поведенческих моделей как общих подходов к жизнедеятельности. Второй контекст выражает потребность сочетания традиционных педагогических практик с идеей ресурсоемкости, предполагающей поиск инновационных подходов для проектного замысла. Третий контекст доказывает эффективность разработанной концепции, детерминирует границы ее применимости.
2. Моделью-основанием научно-практического обучения школьников
выступает методология технологического парка. Она признана мировым
сообществом как эффективный пример интеграции научно-практических и
образовательных норм и может рассматриваться как ресурс для проектирования
научно-практического обучения школьников.
Установленные изоморфизм и гомоморфизм методологии технологического
парка и научно-практического обучения школьников обосновали их структурное
единство и существующие между ними связи. Инвариантом модели научно-
практического обучения школьников и методологии технологического парка
выступает концептуальная схема: «фундаментальная подготовка –
исследовательская деятельность – проектная деятельность – практическая деятельность». Все ее составляющие консолидированы совокупностью связей, интегрирующих субъектов и объектов проектирования в единую целостную
систему, объединяющую учебу с творческим созиданием, обеспечивающую формирование у школьников базовых ключевых компетентностей.
3. Проектирование содержания научно-практического обучения
школьников опирается на комплекс взаимодополняющих принципов обучения,
наиболее значимые из которых предполагают: содержательную интеграцию
фундаментальных знаний, методологии исследовательского и проектного поиска
и субъектного опыта ученика по их практическому использованию; наличие
метапредметных знаний, повышающих степень обобщенности информации;
расширенное использование естественнонаучных и гуманитарных методов
научного познания.
Концептуальным основанием для проектирования содержания научно-практического обучения школьников выступает механизм формирования компетентности как сложной интегральной категории, включающей знания, умения, опыт творческой деятельности с учетом направленности на субъектные интересы обучающегося.
Комплекс взаимодополняющих принципов обучения в совокупности с механизмом формирования компетенций позволил обоснованно отобрать и структурировать содержание научно-практического обучения школьников в четырех компонентах: предметном, метапредметном, деятельностном и личностном. Эти компоненты содержательно детализируют модель научно-практического обучения школьников, отражают логику формирования базовых ключевых компетенций как продукта проектного дискурса, соответствуют психолого-педагогическим требованиям, определяющим адекватность восприятия и усвоения обучающимися содержания на различных уровнях школьного образования.
4. Проектирование педагогических технологий научно-практического
обучения школьников носит уровневый характер. Оно предусматривает
постепенное усложнение и модификацию методов, форм и средств организации
образовательной деятельности школьников в зависимости от специфики учебных
дисциплин, возраста обучаемых, готовности их к научно-практическому
обучению.
На первом уровне педагогические технологии нацелены на формирование у школьников фундаментальной подготовки, представленной в виде понятий, законов, теорий, алгоритмов. Решение обучающимися мнемических задач по всем дисциплинам учебного плана обеспечивает глубокое и прочное усвоение основных законов природы, осмысление сущностных связей, знакомит школьников на примере великих открытий и изобретений с образцами творческого поведения. На данном уровне доминируют объяснительно-иллюстративные и репродуктивные методы обучения.
Педагогические технологии, используемые на втором уровне научно-
практического обучения школьников, ориентированы на активное усвоение
обучающимися методологии исследовательского и проектного поиска. На данном
уровне основным педагогическим средством являются перцептивные,
имажинативные и конструкторские познавательные задачи, эвристические предписания. Интерактивные методы обучения школьников позволяют увязать
полученные учениками знания с решением обозначенных учителем проблем,
осознать важность компетентности во владении методологией научного познания
и проектирования. Данный уровень предполагает наличие значимой
педагогической поддержки.
На третьем уровне научно-практического обучения школьников нашли применение педагогические технологии, обеспечивающие самостоятельное выполнение обучающимися исследований и проектов на интересующую их тематику с обязательной презентацией и профессиональной экспертизой результатов.
Организация научно-практического обучения школьников в форме технолагерей, интеллектуальных кружков создает условия для критического анализа и саморефлексии обучающимися результатов авторской созидательной деятельности, собственных интеллектуальных возможностей.
На данном уровне научно-практического обучения школьников
предполагается изменение роли педагога в сторону консультирования и сотрудничества.
5. Границы дидактической целесообразности проектирования научно-
практического обучения школьников определяются комплексом субъектно-
личностных, содержательно-целевых, организационно-процессуальных и
контрольно-измерительных условий.
Субъектно-личностные условия детерминированы спецификой возрастной периодизации обучающихся, их интересами, мотивами, а также готовностью субъектов образовательного процесса для проектирования и непосредственной реализации научно-практического обучения.
Содержательно-целевые условия определяют логику поступательного развития содержания школьных учебных дисциплин на различных уровнях научно-практического обучения, практическую направленность содержания на достижение как тактических, так и пролонгированных результатов обучения.
Организационно-процессуальные условия определяют требования к
вариативности комплектования и трансформации исследовательского
пространства, обеспечивающего потенциальную возможность к ранней самореализации обучающихся в прототипе технопарка. Организационно-процессуальные условия также предполагают инициирование и проведение различных форм интеллектуальных конкурсов, позволяющих отслеживать эффективность и управлять научно-практическим обучением школьников.
Контрольно-измерительные условия проектирования определяют систему требований к качеству научно-практического обучения школьников, а также количественные ограничения в соотношении репродуктивной и продуктивной деятельности школьников в структуре их научно-практического обучения. Эти условия обосновывают целесообразность варьирования исследовательских и проектных методов обучения от 20% – в начальной школе, до 40% – в среднем и старшем звене.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии (408 наименований) и 9 приложений. Текст диссертации содержит 55 рисунков, 34 таблицы, 19 формул
Анализ дидактического потенциала фундаментального и прагматического компонентов научно-практического обучения школьников
Развитие современного образовательного процесса ориентировано на разработку гибких дидактических технологий, позволяющих педагогу-практику оперативно реагировать и осуществлять подготовку учеников к объективно существующим реалиям. Самые острые споры среди дидактов ведутся вокруг проблемы выбора эффективных моделей обучения. Все они представляют собой сложные, многоаспектные педагогические феномены, которые не могут обсуждаться вне анализа исторических аспектов их становления.
В России первые истоки практико-ориентированного обучения своими корнями восходят еще к временам Петра I. 14 января 1701 года царским указом «о заведении …мореходных хитростных наук учения» инициировалось открытие первых российских навигацких, инженерных и артиллерийских школ, содержание образования в которых определялось официальным распоряжением Петра I «...учить... арифметике, геометрии, навигации, артиллерии, фортификации, географии».
В навигацких школах также предполагалось практическое изучение корабельной архитектуры, построение моделей кораблей.
Для практического изучения морского дела учащиеся принимали участие в морских походах.
Важное государственное значение данных школ было отмечено в соответствующем царском указе, где подчеркивалось, что «школы оные не только потребны к единому мореходству, инженерству, артиллерии, но и гражданству...».
В 1803 году начинания Петра I были закреплены указом Александра I. В задачи гимназического образования того времени кроме математики и научно 31 технических дисциплин, было включено изучение географии, статистики и технологии [101].
Однако первым значимым шагом в становлении научно-практического обучения в творческих педагогических исканиях мы считаем вышедшую в 1899 году книгу Джона Дьюи «Школа и общество» [126], в которой был предложен комплексный подход, определивший характер новой для того времени парадигмы «образование и труд». Она была нацелена на преодоление отчужденности школы от жизни. «Мы должны рассматривать школьные работы по дереву и металлу, тканье, шитье, стряпню как методы жизни и учения, а не как отдельные самостоятельные предметы изучения…, как орудия, при посредстве которых сама школа становится действенной формой активной общественной жизни вместо оторванного от жизни уголка, где учат уроки» [Там же, с. 11–12].
Идеи Дж. Дьюи получили широкое признание и в России. После 1917 года объективные реалии того времени требовали проектирования системы образования, ориентированной на создание мощной оборонной промышленности, индустриализации страны. Для реализации столь важной стратегической задачи были задействованы все ресурсы общества и государства. Так, в качестве основной была принята модель единой трудовой политехнической школы3, предусматривающая формирование у школьников системной картины мира, а также освоение ими навыков практической деятельности. Достижение столь амбициозной цели предполагало разработку соответствующей модели учебного процесса, определения основных направлений проектирования содержания обучения.
Огромный вклад в решение этих непростых задач для первой ступени школьного образования внес П. П. Блонский. Он, являясь продолжателем идей Дж. Дьюи, утверждал, что «наш ученик должен изучать мир и жизнь, а не арифметику и физику» [43, с. 46]. В начальной школе комплексность в обучении достигалась путем структурирования учебного процесса по трем основным тесно связанным между 3 Положение о единой трудовой школе РСФСР было принято 16 октября 1918 года. собой областям: «Природа и человек», «Общество» и «Труд», предполагавших рассмотрение таких комплексных тем, как «Садоводство», «Времена года» и др. В 1923 году в СССР были разработаны «методы жизненных комплексов» и утверждены так называемые «программы ГУСа». Они обогащались разветвленной системой внешкольных форм работы, объединенных общей идеей максимально эффективного использования свободного времени молодежи для подготовки будущих высококвалифицированных кадров.
В частности, программы ГУСа предусматривали использование лабораторно-бригадного метода, метода проектов, проведение наблюдений, экскурсий, реальный производительный труд на ближайших производствах. При этом руководителями проектов, осуществляемых на станциях юных техников, в домах детского творчества, являлись не только педагоги-энтузиасты, но и специалисты – «технари». Они знакомили обучающихся со спецификой той или иной профессии, раскрывали общетехнические закономерности, лежащие в основе устройств, принципов действия и управления различного оборудования, измерительных инструментов и приборов, формировали у обучающихся навыки чтения и разработки технической документации.
Однако при всей перспективности и значимости, практическая реализация основной идеи советской трудовой школы – единство образования и труда – не была лишена формализма, что было обусловлено рядом причин.
Первая из них – это практическое воплощение данной идеи, которая, по мнению Н. К. Крупской, превратилась в «педагогический кунштюк» [185]. Комплексность изучения природы, общества и труда в ряде случаев представляла собой бессодержательную игру произвольных ассоциаций. Оценивал эту ситуацию, П. П. Блонский отмечал: «Я видел педагогов, которые с легким сердцем увязывали что угодно с чем угодно и как угодно. Это – болтовня, а не наука. …Нельзя занимать детей любой ассоциацией, которая может случайно появиться в голове по поводу изучаемого явления. Я видел также педагогов, которые забирались по поводу ножки классного стола в Южную Америку… Я видел также ряд безуспешных попыток вскрыть вместе с детьми запутанные глубокие связи: это трудно» [43, с. 24].
Нельзя не отметить и другую причину, по которой идея комплексного обучения в РСФСР провалилась. В период 1919–1920 годов в молодой советской республике фабрики и заводы стояли, и реализация связей с производством была весьма проблематичной. Производственный труд стал вводиться главным образом как ремесленный. В школах учеников обучали шить, столярному и переплетному делу. Связь с производством выражалась, как правило, лишь в экскурсиях на фабрики и заводы, проводившихся часто неумело. В итоге в 1931 году идея комплексного обучения была признана неконструктивной и отвергнута.
Вновь она актуализировалась в СССР лишь в послевоенные годы. В то время наиболее приоритетным было создание новых систем вооружений, обеспечивающих военно-техническое превосходство СССР. Позднее оно дополнилось еще рядом качественно новых задач: обеспечение стабильных темпов экономического роста, повышение конкурентоспособности ключевых отраслей советской промышленности, экономики, сельского хозяйства. Их решение потребовало, в том числе, и перестройки всей системы народного образования. Главным вектором преобразований вновь стала тесная связь обучения с производством, что, в свою очередь, предусматривало политехнизацию школы.
В данном контексте были пересмотрены учебные программы для всех уровней школьного образования. Так, в начальных классах было введено преподавание ручного труда. Для обучающихся в 5–7 классах были организованы занятия в учебных мастерских и на учебно-опытных участках, для старшеклассников – практикумы по машиноведению, электротехнике и сельскому хозяйству.
Принципы проектирования содержания научно-практического обучения школьников
В исследовательском и проектном обучении важное место занимает метод моделирования. В частности, в учебниках по физике отмечается, что «модель – это упрощенное, схематизированное представление, в котором выделены наиболее важные черты» [86, с. 5]. Далее следуют два, на наш взгляд, весьма однотипных примера. «Материальная точка – модель тела, размерами которого в данной задаче можно пренебречь, или идеальный газ – модель газа, размеры молекул которого пренебрежимо малы, причем взаимодействием между молекулами можно пренебречь» [Там же]. В УМК по химии моделирование сводится к демонстрации и разработке учащимися моделей молекул изучаемых веществ, генетических связей между ними (ковалентной, ионной), кристаллических решеток и др. Однако суть моделирования как метода исследования опущена. Нам представляется дискуссионным определение, представленное в учебнике по биологии для 9-го класса, в котором отмечается, что «в биологических исследованиях все шире применяют моделирование, которое считают высшей формой эксперимента. Так, ведутся активные работы по компьютерному моделированию важнейших биологических процессов, основных направлений эволюции, развития экосистем или даже всей биосферы, например, в случае глобальных климатических или техногенных изменений» [261, с. 15]. Очевидно, что в данном учебнике идет смешение понятий. В приведенном автором примере компьютерного моделирования важнейших биологических процессов идет речь об имитационном моделировании, однако оно отнюдь не является «высшей формой проявления эксперимента».
К сожалению, в школьных учебниках не отражен важный вопрос с точки зрения исследовательского и проектного обучения, как соотношение оригинала и модели. В школьных учебниках по физике указывается на существование границ применимости законов и теорий, а также принципа соответствия, согласно которому «предсказания новой теории должны совпадать с предсказаниями прежней теории в границах ее применимости» [86, с. 7]. Однако в такой формулировке рассматривать адекватность оригинала и модели для школьников весьма непросто.
Еще одним аспектом анализа явилось наличие в школьных УМК проблемных заданий. Исследование, проведенное В. М. Теремовым, показало, что они представлены в учебниках практически по всем предметам естественнонаучного цикла. Наибольшее количество проблемных заданий представлено в учебниках по географии (6%) и биологии (4%). Незначительное количество проблемно-ориентированных знаний содержится в учебниках химии (2%). Близкая к нулю насыщенность проблемно-ориентированными заданиями отмечена В. М. Теремовым в учебниках физики (1%) [345]. Учитывая выявленное нами незначительное количество проблемных заданий и в начальной школе, вполне логичен вопрос: «Можно ли на приведенных в учебниках единичных примерах научить школьников видеть и анализировать проблемы и противоречия?»
Важным этапом исследовательского и обучения является ознакомление школьников с полным циклом процесса познания окружающего материального мира. В учебниках [86; 147; 261; 297] отмечается, что еще со времен Галилея в процессе познания природы выделяют следующие стадии. «На первой из них происходит непосредственное наблюдение явления, выявление его существенных признаков и свойств. За чувственным опытом следует выдвижение гипотезы. Выдвижение гипотезы является творческим процессом, в котором создается упрощенная теоретическая модель. Далее следует этап ее математического развития. Гипотеза оказывается плодотворной, если ее математическое развитие приводит к выводу ранее неизвестных следствий, которые могут быть экспериментально проверены. В учебниках для 5–11 классов подчеркивается, что все исследования в области естественных наук характеризуются объективностью. Так, в учебниках по физике О. Ф. Кабардина, на наш взгляд, весьма своевременно и уместно поднимается вопрос о науке, вере и суевериях. В контексте нашего исследования считаем необходимым выделить из данного учебника следующие выдержки. «Единственный неоспоримый довод в пользу любой научной гипотезы – это соответствие ее свойствам реально существующего мира. Для установления соответствия теории практике необходимо после выдвижения научной гипотезы, основанной на уже известных фактах, вывести из нее теоретически, логически какие-то следствия, доступные опытной проверке. Эти следствия и нужно проверить в специально спланированном эксперименте. Если он дает результат, согласующийся с предсказаниями теории, то теория может считаться подтвержденной экспериментом, соответствующей реальности. При расхождении предсказаний теории с результатами эксперимента, теорию нельзя назвать правильной, даже если она логически безупречна» [147, с. 10].
«Научное исследование, как правило, состоит из двух этапов: эмпирического и теоретического. Сначала на основании собранных фактов ученым формулируется проблема исследования. Далее для ее решения выдвигаются гипотезы, каждая из которых проверяется экспериментально, путем применения соответствующих методов исследования, в процессе чего могут быть получены новые научные факты. Если эти факты противоречат выдвинутой гипотезе, то она отвергается. Если же гипотеза согласуется с полученными фактами и позволяет делать верные прогнозы, то она может стать теорией. Однако даже верная теория по мере накопления новых фактов может пересматриваться и уточняться» [365, с. 12].
Педагогические технологии научно-практического обучения подростков и старшеклассников
Поиск ответов на вопросы «Чему следует учить школьников? Какие качества у них необходимо развивать и воспитывать в ходе научно-практического обучения школьников?» следует рассматривать в контексте глобальных тенденций, общих для мирового образовательного пространства. Раскроем наиболее значимые из них с позиции предмета нашего исследования.
Сущность фундаментализации образования заключается в его превращении в базис теоретической и практической деятельности людей, поскольку именно их совокупность дает широту общего и профессионального кругозора, способность быстро ориентироваться в новых экономических, технологических ситуациях, осваивать новое содержание, формы и способы труда.
Широкое использование информационных технологий, доступность, относительная простота в использовании компьютеров, современной видео-, аудиотехники обеспечили высокий уровень информатизации образования. Растущие информационные потоки и высокотехнологичные производства требуют от специалистов трансверсальных компетенций. Столь высокие требования сможет обеспечить специалисту только непрерывное образование в течение всей его жизни.
Как отмечает первый инвестор Facebook, предприниматель П. Тиль, работодатели также заинтересованы в «креативных», «высокоинтеллектуальных сотрудниках», «умеющих нестандартно мыслить», «продуцировать инновационные идеи», «понимать дух и философию новых форм производства» [348]. Именно поэтому для многих высокоразвитых стран мира связь между обучением и наукой, формирование «исследовательской среды» является решающей. При этом приоритетными являются междисциплинарные исследования, обусловленные внутренней сложностью природы, необходимостью исследовать проблемы на «стыке» наук.
Важной тенденцией в развитии мирового образования является распространение нововведений, набирает силу «рыночный» и сугубо «деловой» подход в поиске, отборе и апробации передовых научно-технических идей, их воплощении в опытные образцы. Учитывая, что перспективными отраслями технологического уклада станут био- и нанотехнологии, методы генной инженерии, мембранные и квантовые технологии, наноэлектроника, нанофотоника, молекулярная фотоника, наноматериалы и наноструктурированные покрытия, то подтверждена международная значимость образования в формировании у специалистов в сфере науки, техники и технологий экологической ответственности, научной и инженерной этики.
Как и много лет назад с той же остротой продолжается полемика на предмет проектирования содержания школьного образования. Мы разделяем точку зрения В. В. Краевского в том, что в настоящее время существует определенный разрыв между ожидаемыми и реальными результатами школьного образования. Главную причину данного рассогласования мы видим в несоответствии традиционных целей школьного образования тенденциям развития современного общества, порождающим новые требования к личности. Ускорение темпов развития общества ставит школу перед парадоксальной проблемой. Она должна готовить своих учеников к жизни, о которой пока сама мало что знает. В этих условиях значимым результатом образования считаем развитие такого качества личности, как обучаемость [182].
Полагаем, что при проектировании содержания научно-практического обучения школьников также во главу угла могут быть поставлены приоритетные для России специальности. В частности, по данным консалтинговых агентств, сегодня на российском рынке труда имеет место острый дефицит инженеров и высококвалифицированных технических специалистов [69].
Аккумулировав подходы, отраженные в работах Ю. К. Бабанского [23], В. С. Безруковой [31], А. А. Вербицкого [65], М. В. Кларина [164], В. В. Краевского [182], Ч. Куписевича [188], В. С. Леднева [194], В. Оконя [242], И. М. Осмоловской [256], А. М. Сохора [333], сформулируем основные принципы отбора содержания научно-практического обучения, которые и определят общую стратегию достижения его целей.
Принцип научности предполагает, что содержание научно-практического обучения школьников должно объективно отражать современное состояние соответствующей отрасли научного знания и учитывать тенденции и перспективы его развития.
В соответствии с данным принципом в ходе научно-практического обучения важно обеспечить усвоение школьниками научных фактов, законов, теорий, основных тенденций развития науки, в том числе, посредством исследовательской и проектной деятельности.
Полагаем целесообразным включение в содержание обучения школьников наиболее весомых научных открытий в истории человечества, отмеченных Нобелевскими и Филдсовскими премиями.
Однако при всех широчайших возможностях науки невозможен ее механистический перенос в обучение школьников. На пути из науки в учебный предмет «должен существовать фильтр, пропускающий только необходимое для реализации целей обучения и учитывающий возрастные потребности школьников» [91, с. 25].
Попытки выделить отдельные аспекты науки, необходимые для интеграции в процесс обучения школьников, уже предпринимались в исследованиях Г. М. Голина [91], Л. Я. Зориной [138], Л. А. Казанцевой [149], В. Г. Разумовского [297], Ю. А. Самоненко [314], А. В. Усовой [351] и др. Например, В. С. Леднев считает, что «систематическому изучению подлежат стороны действительности, которые в сумме составляют предмет науки» [194, с. 100-101].
А. В. Усова исследовала влияние системы самостоятельных работ на формирование у учащихся научных понятий, программируя познавательный процесс учащихся комплексом обобщенных планов, отражающих тот или иной аспект научной деятельности [351].
Диагностика эффективности проектирования и результаты научно-практического обучения младших школьников
В Большом энциклопедическом словаре «техника» (от греч. techne – искусство, мастерство, умение) определяется как «совокупность средств человеческой деятельности (машин, конструкций, устройств), созданных для осуществления определенных производственных и непроизводственных процессов [49, с. 1199]. Однако в научно-практическом обучении школьников феномен «техники» мы рассматриваем не только как машины и технические сооружения. К нему мы также относим знания, используемые в технике. Формирование у школьников технических компетенций предполагает приобретение ими соответствующих знаний, в том числе по программированию, конструкторской деятельности и др.
Важным аспектом проектного обучения мы считаем осмысление школьником философии техники. Она предусматривает попытки ученика ответить на вопросы о природе техники; об ее отношении к другим сферам человеческой деятельности: науке, искусству, инженерии, практической деятельности; о возникновении техники и этапах ее развития; о влиянии техники на человека и на природу, о перспективах развития и изменения техники.
В ходе изучения курсов «Организация сопровождения учебной проектно-исследовательской деятельности учащихся старших классов, увлекающихся научно-техническим творчеством» [401], «Основы робототехники», «Техническое конструирование и моделирование» школьники знакомятся с основными стратегиями техники. В частности, стратегия поиска аналогов базируется на использовании ранее известной конструкции.
Необходимо отметить, что ни одна модель не может содержать все черты оригинала. Поэтому весьма актуальной является задача экспериментальной проверки адекватности модели.
Приведенные аргументы свидетельствуют о значимости формирования у школьников в ходе научно-практического обучения метапредметных знаний о моделировании как методе научного познания, его взаимосвязи с экспериментом, формирование у школьников технических компетенций. Однако в современном производстве «техника» не обособлена, а включена в технологический процесс исследования и производства. Термин «технология», как и «техника», является производным от греческого слова «techne» – искусство, мастерство, умение.
В современной литературе его понимают в разных контекстах. Первый из них – это совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойства, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемая в процессе производства продукта.
Н. М. Твердынин рассматривает технологию и как научную дисциплину, изучающую физические, химические, механические и другие закономерности, действующие в технологических процессах, а также непосредственно сами операции добычи, обработки, транспортировки, хранения, контроля, являющиеся частью общего производственного процесса [342].
Однако авторы [6; 78; 150; 160; 332] едины во мнении, что в основе большинства технических проектов лежит измерение различных величин, для чего используются различные приборы: от самых простых (например, линейка, весы, термометр и пр.) до чрезвычайно сложных и очень дорогих (например, космический телескоп «Хаббл»).
При реализации проекта не всегда есть нужный прибор, поэтому приходится придумывать нетривиальные способы измерения, используя имеющиеся подручные средства либо изобретая новые схемы для проведения экспериментальных исследований. Так, Г. Галилей измерял время по биению собственного пульса.
Специалисты полагают, что в ближайшее время около 80% всей информации будет иметь графическую форму предъявления. Учитывая данную тенденцию, считаем, что проектная компетентность школьников должна включать знания о методах графического предъявления информации.
Мы разделяем позицию В. В. Степакова и Р. Л. Перченок, авторов учебной программы по черчению, считающих необходимым усвоение школьниками совокупности знаний о графических методах, способах, средствах, правилах отображения и чтения информации, ее сохранения, передачи, преобразования и использования в науке, производстве, дизайне, архитектуре, экономике, общественных сферах жизни и общества, а также совокупности графических умений, позволяющих фиксировать и генерировать результаты репродуктивной и творческой деятельности [336].
Их формирование является процессом непростым и длительным, начинать который следует уже с детского сада. Наличие проектной компетентности позволит школьнику приобрести «способность человека воплощать собственные идеи в действия. Сюда входит творческий потенциал, инновации и готовность взять на себя риски и ответственность, а также способность планировать и управлять проектами для достижения поставленной цели.
Таким образом, включить учащихся в проектирование - значит включить их и в деятельность по выявлению и решению проблем в каких-то сферах социальной действительности или в собственной жизнедеятельности. Осуществляя это, учащиеся должны проходить все стадии жизненного цикла проекта, решая частные задачи и оценивая их результаты.
Проектная компетентность является интегративным понятием, включающим знания, умения и опыт, реализуемые в проектной деятельности и обусловливающие качественное новообразование, и включает в себя системно-проектировочные, технологические и технические компетенции (Таблица 2.6).
Системно-проектировочные компетенции предполагают наличие у ученика креативности, способность генерировать перспективные проектные идеи, умение составлять план по реализации проекта и действовать в соответствии с ним, критически оценивать замысел и полученные результаты и при необходимости вносить соответствующие коррективы.