Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы развития исследовательских способностей учащихся классов гуманитарного профиля при изучении естествознания
1.1 Сущность понятия «исследовательские способности»
1.1.1 Общая характеристика исследовательской деятельности учащихся как средства развития исследовательских способностей.
1.1.2 Понятие «способности» как психолого-педагогической категории
1.1.3 Понятие «умения» как психолого-педагогической категории
1.1.4 Понятия «исследовательские способности» и «исследовательские умения»
1.2 Особенности курса «Естествознание» предметной области «Естественные науки» среднего общего образования
1.2.1 Анализ практики преподавания естествознания в российской школе
1.2.2 Особенности современного курса «Естествознание» для старшей профильной школы
1.2.3 Сравнительный анализ УМК по естествознанию для старшей школы как базиса для развития исследовательских способностей учащихся
1.3 Теоретические и практические исследования по проблеме развития исследовательских способностей учащихся при изучении естествознания
1.4 Выводы по главе
Глава 2. Теоретические основы развития исследовательских способностей учащихся профильной школы при изучении естествознания
2.1 Структура исследовательских способностей учащихся
2.1.1 Структурная модель исследовательских способностей
2.1.2 Уровни и критерии развития исследовательских способностей и их диагностика
2.2 Психолого-педагогические основы методики формирования и развития исследовательских способностей учащихся профильной школы при изучении естествознания
2.2.1 Особенности учащихся старшего школьного возраста
2.2.2 Психоэмоциональные особенности учащихся-гуманитариев
2.3 Методология научного и учебного исследования
2.4 Исследовательские способности и метапредметные результаты обучения
2.5 Модель методической системы развития исследовательских способностей учащихся классов гуманитарного профиля при изучении естествознания
2.6 Выводы по главе
Глава 3. Методическая система развития исследовательских способностей учащихся классов гуманитарного профиля при изучении естествознания
3.1. Программа развития исследовательских способностей учащихся классов гуманитарного профиля в курсе «Естествознание»
3.2 Методика развития исследовательских способностей учащихся классов гуманитарного профиля в курсе «Естествознание»
3.2.1 Развитие исследовательских способностей учащихся при проведении теоретических исследований 24 25
3.2.2 Развитие исследовательских способностей учащихся при проведении 167 эмпирических исследований
3.2.3 Развитие исследовательских способностей учащихся при выполнении 183 индивидуальных исследовательских проектов
3.3 Выводы по главе 188
Глава 4. Педагогический эксперимент 190
4.1 Общая характеристика педагогического эксперимента 190
4.2 Констатирующий эксперимент 193
4.3 Поисковый эксперимент 197
4.4 Обучающий эксперимент 203
4.5 Выводы по главе 210
Заключение 211
Список литературы 214
Приложения 2
- Понятие «способности» как психолого-педагогической категории
- Особенности современного курса «Естествознание» для старшей профильной школы
- Психолого-педагогические основы методики формирования и развития исследовательских способностей учащихся профильной школы при изучении естествознания
- Развитие исследовательских способностей учащихся при проведении теоретических исследований
Понятие «способности» как психолого-педагогической категории
Поскольку любые способности человека формируются и развиваются только в процессе соответствующей деятельности, то и основой развития исследовательских способностей школьников должна быть их исследовательская деятельность. В этой связи необходимо рассмотреть основные особенности и характер организации исследовательской деятельности учащихся в обучении. Исследовательская деятельность (в широком понимании) как способ познания мира и метод обучения, позволяющий самостоятельно мыслить, ведет свое начало из древности. Являясь неотъемлемой частью жизни любого человека (хотя бы на уровне исследовательского инстинкта), исследование представляет собой обязательный элемент процесса становления, развития, формирования и просто существования личности любого возраста.
В настоящее время исследовательская деятельность школьников является одним из средств реализации личностно-ориентированного подхода в обучении, предполагающего всестороннее содействие становлению и развитию индивидуальности, креативности личности на основе организации обучения, способствующего творческому усвоению знаний, накоплению опыта деятельности и достижению метапредметных результатов обучения. Понятие «исследовательская деятельность школьников» в педагогической науке и практике зачастую определяется прежде всего, как использование педагогами определенных форм и методов работы, направленных на развитие исследовательских способностей учащихся [177].
Организация целенаправленного обучения, при котором ученик ставится в положение исследователя некоторой проблемной ситуации и предпринимает попытки самостоятельного поиска ее разрешения, появились в педагогике в конце 19 века (Р.Э. Армстронг, Т. Гексли, А.Я. Герд, М.М. Стасюлевич,) и впоследствии широко использовалась и в практике отечественного образования (Б.В. Всесвятский, И.П. Плотников, И.И. Срезневский, В.Я. Стоюнин, К.П. Ягодовский и др.). Так, понятие «исследовательский метод» было определено Б.Е. Райковым в 1924 году, под ним он понимал «…метод умозаключения от конкретных фактов, самостоятельно наблюдаемых учащимися или воспроизводимых ими на опыте» [Цит. по: 13, с. 262]. В настоящее время в педагогической литературе существуют и другие термины, схожие с этим понятием по смыслу: эвристический или проблемный подход, метод лабораторных уроков, исследовательский принцип (подход), метод проектов и др. Существует и понятие «квазиисследовательской деятельности» – «…исследовательский путь учащегося, который предполагает пройти путь ученого, в результате которого открываются понятия, законы, правила» [120].
По мнению И.Я. Лернера, отсутствие достаточной теоретической базы стало причиной одностороннего развития исследовательского метода, признания его подчас единственным универсальным методом обучения в 20-е годы XX века, что привело к замене исследовательского метода в обучении на методы информационного изложения материала учителями и репродуктивной деятельности учащихся. «…Многие ошибки проистекали от некритичности применения методов проектов, комплексной системы обучения и др. …увлекаясь внешней активностью, не отслеживалась активность мысли, преувеличивалось значение индукции в усвоении знаний, меньше времени уделялось теории, формированию системы обобщенных понятий» [168, с. 386–387].
В 40-е годы (М.А. Рыбникова и др.) исследования школьников стали неотъемлемой частью преподавательской деятельности, пронизывали весь процесс занятий и учитывали интересы, а главное, возможности и уровень подготовки учащихся. С конца 50-х - начала 60-х отмечается повышение интереса к организации исследовательской работы в школе, продолжающееся и по сей день. Это связывают, как правило, с возрастающими потребностями общества в людях, способных творчески подходить к любым изменениям, нетрадиционно и качественно решать существующие проблемы в условиях НТР, применением науки во всех сферах труда, быстрым устареванием знаний и т.п. В этот период учебное исследование рассматривалось как высшая ступень в научно обоснованной системе методов обучения [177].
И.Я. Лернер и М.Н. Скаткин в своей концепции выстраивают методы в виде определенной иерархии (за основу взят уровень деятельности учащихся) - ученик как бы поднимается по ступеням интеллектуальной активности и самостоятельности: «1) восприятие и усвоение готовой учебной информации (объяснительно-иллюстративный метод); 2) воспроизведение полученных знаний и освоенных способов деятельности (репродуктивный метод); 3) знакомство с образцами научного решения проблем (метод проблемного изложения) и участие в коллективном поиске, эвристической беседе (частично-поисковый или эвристический метод); 4) овладение методами научного познания, самостоятельное и (в идеале) творческое их применение, которое выражает и внутреннюю потребность, и общественную направленность личности ученика (исследовательский метод)» [51]. В 70 – 80 годы учебное исследование рассматривалось с двух позиций – как метод обучения и как уровень освоения учащимися методов. При этом активно использовалась «экзаменационно-переводная» дидактика (выполнение творческих исследовательских работ в качестве экзаменационных), а также концепции, согласно которым «обучение в целом есть вид (или часть) научного познания и исследовательская деятельность школьников является результатом выявления особенности обучения по сравнению с научным исследованием» [173].
Особенности современного курса «Естествознание» для старшей профильной школы
Изначально введение в учебные планы школ предмета «Естествознание» преследовало практические цели: ознакомить учащихся с природой, различными минеральными, горными породами, растениями, животными с целью их широкого использования для удовлетворения потребностей человека, сохранения его здоровья, поиска путей рационального использования природных ресурсов. Столь значимая роль естественнонаучной подготовки школьников и привела к появлению частной дидактики, занимающейся особенностями преподавания естествознания учащимся различных возрастных групп. Отечественная методика преподавания естествознания имеет почти двухсотлетнюю историю, зарождение её относят к XVIII веку и работам таких деятелей науки, как Н.И. Новиков и М.В. Ломоносов. В дальнейшем в создании методики преподавания естествознания участвовало большое число ученых-биологов, методистов и учителей, которым принадлежат многочисленные методические пособия и учебники, созданные в различных социальных условиях. [43]
Историю развития отечественной методики преподавания естествознания можно разделить на три основных периода: дореволюционный (конец 18 -начало 20 века), в условиях царского государства, классового общества; советский (20 век), в условиях социалистического, а затем коммунистического строительства бесклассового общества; современный (конец 20 века – настоящее время), в условиях принятия новых стандартов образования и полного пересмотра идей методики преподавания естествознания.
После принятия Екатериной II «Устава для народных училищ Российской империи» (в 1786 г.) в российской школе впервые появляется предмет естествознание. Этот период истории, отмеченный работами В.Ф. Зуева и первым российским учебником по естествознанию «Начертания естественной истории…», имел следующие отличительные черты: последовательное изучение природных сообществ «от неживого к живому» - от минералов к растениям и животным; системный подход к описанию живых организмов, единый алгоритм изучения видов; ориентация на особенности местности, в которой находится школа; использование наглядных методов обучения путем проведения экскурсий на местности[69].
Е.В. Григорьева в своей работе по истории преподавания естествознания [43] отмечает, что Александр I, занявший престол, попытался продолжить дело, начатое его предшественниками: «в приходских училищах было введено объяснительное чтение книги «Краткое наставление о сельском домоводстве, произведениях природы, сложении человеческого тела и вообще о средствах к предохранению здоровья». В уездных училищах на естествознание отводилось 3 часа в неделю во 2 классе. Здесь изучалось «Сокращение естественной истории и физики». Но многие приближенные министра убеждали его, что Библии совершенно достаточно, чтобы знать, каким образом устроена Вселенная. Учащимся нередко приходилось иметь дело с буквальными переводами «Системы природы» К. Линнея. Дети заучивали наизусть бесконечные описания минералов, животных, а учителя лишь следили за точностью и дословностью изложения учеником этих описаний. Все это вместе взятое привело к тому, что правительство Николая I исключило естествознание из учебных заведений сначала циркулярным письмом 1824 г., а затем школьным уставом 1828г., т.к. преподавание начального естествознания и начальной географии в первой половине XIX века сводилась к чистой зубрежке» [43].
Во второй половине XIX века интенсивное развитие капитализма, успехи научного естествознания (работы А. О. Ковалевского, И. И. Мечникова, К. Ф. Рулье, И. М. Сеченова, К. А. Тимирязева и др.) отразились и на изменении содержания и подходов к преподаванию естествознания в школе. Среди выдающихся педагогов того времени следует отметить А.Я.Герда. Именно он впервые высказал мысли о том, что естествознание должно преподноситься учащимся как интегрированный предмет, последовательно рассматривающий явления природы от более простых к более сложным, вскрывающий их внутренние взаимосвязи. А. Я. Герд считал, что ученик не должен получать готовые знания из учебника или со слов учителя, а наоборот, сам участвовал в добывании знаний через проведение демонстрационных и домашних экспериментов [149].
Таким образом, к концу XIX века, по замечанию Е.В. Григорьевой [43], «…был определен порядок расположения учебного материала, высказаны мысли о целесообразности интеграции. Обоснованы такие принципы начального естествознания, как принцип наглядности и краеведческий, поставлен вопрос о необходимости реализации принципов экологической и практической направленности. В качестве ведущих методов обучения естествознанию выдвинуты наблюдения и эксперимент, обоснована роль словесных методов и специфика их применения при изучении начального естествознания. Разработаны четкие требования к такой форме организации как предметный урок. Выдвинута экскурсия как специфический тип урока естествознания. Появились первые учебники для начального естественнонаучного образования и самостоятельные методические пособия».
В начале ХХ века в России бурно развивается капитализм, появляется большая потребность в людях, хорошо знающих математику, физику, химию, биологию, географию. Именно в это время впервые в истории появляется курс методики преподавания естествознания, разработанный Половцовым В.В.. Его лекции вышли в 1907 г. под названием «Основы общей методики естествознания». На этой книге воспитывалось методическое мировоззрение огромного большинства русских педагогов-естественников. В своей методике он указывал, что «природные факты и явления, изучаемые учащимися, не должны рассматриваться изолированно. В процессе ознакомления с явлениями природы должны вскрываться те доступные учащимся данного возраста связи и отношения» [43].
В предреволюционный период естествознание в гимназиях преподавалось только в трех младших классах. Авторы учебников, как и составители программ, стремились дать в материалах для этих классов как можно больше знаний, но зачастую не учитывали психологические возможности учащихся 9—12 лет, полезность формируемых знаний и умений. Поэтому часто в учебниках встречался материал, сложный для понимания, недоступный, а значит, неприменимый в жизни.
Психолого-педагогические основы методики формирования и развития исследовательских способностей учащихся профильной школы при изучении естествознания
Теоретические и экспериментальные основы диагностики исследовательских способностей разрабатывали А.И. Савенков, А.Н. Поддьяков, М.Н. Жафярова, Т.А. Егорова, Е.М. Раздульева и др. [158, 134, 63, 57, 147].
Так, А.Н. Поддьяков предлагает использовать наблюдение, природный и лабораторный эксперименты, стандартизированные тесты для изучения исследовательского поведения, анкетирование, компьютерное моделирование для диагностики исследовательского поведения, которое детерминируется соответствующими ему исследовательскими способностями [134]. М.Н. Жафярова [63] рассматривает взаимосвязь и соотношение двух переменных: исследовательского мотива и исследовательских способностей. В процессе проведения интроспективного анализа при использовании техники «исследования себя» были установлены проявления внутреннего «я»: характер, мотивы поведения, самооценка, направленность деятельности, взаимосвязи с окружающей средой. В рамках проведения интроспективного анализа ученикам предлагали написать рассказ на тему «Что я думаю о себе и что думают обо мне другие». Рассказы были оценены по пятибалльной шкале, в которой учитывались такие критерии, как самостоятельность, умение «удивлять», противоречия и проблемы собственного «я», объем информации, глубина осознания и обобщения собственного опыта. Е.М. Раздульева [147] занималась вопросами динамики развития исследовательских способностей студентов педагогического вуза. Для этого она предлагает использовать комплекс диагностических методик, который включает: опросник для выявления познавательного интереса студентов педагогического вуза к исследовательской деятельности; наблюдение за проявлением развития интереса и познавательной активности студентов на протяжении определенного периода времени; анкетирование по изучению уровня специальных знаний о теории и методике исследовательского поиска; изучение и анализ продуктов деятельности студентов для выявления уровня развития исследовательских умений и навыков; применение стандартизированных методик измерения уровня творческого мышления и интеллекта.
Работы Т.А. Егоровой [57] посвящены изучению исследовательских способностей дошкольников. Она выделяет следующие параметры развития исследовательских способностей детей старшего дошкольного возраста: интерес и склонность к экспериментированию, уровень развития конвергентного и дивергентного мышления, самостоятельность, критичность, настойчивость, высокая концентрация внимания. Для диагностики исходного уровня и динамики развития исследовательских способностей использовался комплекс диагностических методик, среди которых: стандартные методы измерения дивергентного и конвергентного мышления, опросник для педагогов и школьных психологов по оцениванию уровня исследовательских способностей детей старшего дошкольного возраста; наблюдение за проявлениями исследовательского поведения в разных условиях; анкетирование родителей для выявления отношения родителей к поддержке и развитию исследовательских способностей их детей.
По результатам анализа выше обозначенных и других исследований можно сделать вывод, что существует множество способов диагностики уровня развития исследовательских способностей индивида, каждый из которых содержит в себе комплекс различных методик и средств исследования, подобранных с учетом возрастных особенностей и поставленных задач.
Большинство подходов к диагностике исследовательских способностей основаны на теоретической модели исследовательских способностей, предложенной А.И. Савенковым [158], который к основным компонентам исследовательских способностей относит поисковую активность, дивергентное и конвергентное мышление, мотивацию. Методы измерения данных компонентов известны и широко используются в практической психологии.
В рамках нашего исследования мы также рассматриваем исследовательские способности как сложное системное качество личности, включающее в себя биологический, когнитивный, мотивационный, деятельностный и ценностно-рефлексивный компоненты. Обобщая названные выше работы, в качестве критериев уровня развития выделим следующие характеристики:
Развитие исследовательских способностей учащихся при проведении теоретических исследований
Представленные в первых главах исследования теоретические основы методической системы развития исследовательских способностей учащихся классов гуманитарного профиля и результаты ее моделирования позволяют сделать вывод, что реализация описанной системы на практике обусловлена методологией научного исследования (отвечающая за логику формирования исследовательских способностей); собственно исследовательский подход, позволяющий осуществлять развитие деятельностного компонента исследовательских способностей; а также личностно-ориентированный подход, нацеливающие учащихся на достижение практико-ориентированных результатов, личностный рост и развитие; и системный подход, обеспечивающий всестороннее формирование всех компонентов исследовательских способностей.
Важно заметить, что деятельность учащегося, выполняющего учебное эмпирическое исследование, будет отличаться от деятельности по выполнению учебного теоретического исследования как по содержанию, полученным результатам, так и используемыми методами. Это отражено и в методологии научных исследований. Следовательно, существует необходимость комплексного формирования исследовательских способностей учащихся в процессе выполнения разнообразных учебных исследований на материале курса «Естествознание». Поскольку курс является интегрированным, существует возможность организовывать занятия с применением различных материалов и оборудования кабинетов физики, химии и биологии при проведении лабораторных и практических работ, а также обратиться к межпредметным и надпредметным понятиям в случае выполнения теоретического исследования.
Также следует обратить внимание, что необходимость переноса универсальных способов и приемов исследовательской деятельности на другие предметные области в дальнейшем, и необходимость выполнения исследований различного уровня сложности связана с невозможностью полноценного развития исследовательских способностей только за счет деятельности по выполнению исследований одного вида. Необходимо разработать и провести учащихся через систему различных и многочисленных учебных исследований. В нашем случае, эта система будет представлена следующими компонентами методики: 1) теоретические исследования, организованные учителем на уроке; 2) эмпирические исследования, выполняемые в ходе практических и лабораторных работ; 3) индивидуальные теоретические и эмпирические исследования, выполняемые во внеурочное время с возможностью консультации с учителем. Ранее уже отмечалось, что развитие исследовательских способностей и переход учащихся на более высокий уровень происходит поэтапно с постепенным отказом от инструкций, повышением степени самостоятельности и сложности выполняемых заданий, этот принцип должен соблюдаться в ходе реализации всех трех перечисленных компонентов методики.
При изучении естествознания учебное исследование теоретического уровня может быть организовано различными способами: например, путем аналитического моделирования природного явления или объекта, прогнозирования развития рассматриваемой ситуации и составления путей решения выявленной проблемы и т.д. При этом учащиеся могут работать в малых группах, индивидуально, используя методы компьютерной обработки информации или прибегая только к наглядным пособиям и материалам, готовясь заранее или отыскивая решение проблем в ходе дискуссии.
Однако отметим, что при всем многообразии форм и методов работы, для развития исследовательских способностей учащихся все теоретические исследования должны выполняться в определенной логике, заданной этапами проведения научного исследования. Напомним, что структуру научного исследования можно представить в виде последовательно реализованных во времени фаз [161]: S Фаза проектирования исследования состоит из четырех стадий: концептуальная, стадия построения гипотезы, стадия конструирования исследования и стадия технологической подготовки. При этом концептуальная стадия разбивается на четыре этапа: выявление противоречия, формулирование проблемы, определение цели исследования и формирование критериев. S Технологическая фаза включает две стадии: стадию проведения 155 исследования и стадию оформления результатов. Стадия проведения исследования может содержать теоретические и эмпирические этапы. S Рефлексивная фаза не имеет деления на стадии и этапы, происходит оценка и самооценкаполученных результатов исследования [161, с. 136]. Принимая во внимание вышеописанные фазы и стадии научного исследования и проецируя их на учебное теоретическое исследование, можно выделить компоненты исследовательских способностей, формируемых при выполнении каждой стадии.