Введение к работе
Специфика современного этапа развития человеческой цивилизации определяется жесткой необходимостью осуществления глобальных научных исследований, связанных с решением проблемы выживания человечества в условиях надвигающихся экологических, социальных, технических, а возможно, и космических катастроф. Сложный, комплексный характер подобных проблем в сочетании с крайне ограниченным временем, отпускаемым на их решение, ставит на повестку дня вопрос о необходимости качественного скачка в подготовке необходимого количества исследователей, способных справиться с решением подобного рода задач. Это, в первую очередь, означает необходимость как можно более раннего выявления лиц, обладающих соответствующими способностями, и развития навыков и вкуса к исследовательской деятельности на раннем этапе развития личности. Во всяком случае, очевидно, что развитие полноценных навыков исследовательской деятельности должно начинаться на уровне средней школы, ибо иначе дефицит времени не позволит подготовить квалифицированных исследователей крупного масштаба, способных решать сложнейшие комплексные научные проблемы. Особенно актуальна проблема подготовки высококвалифицированных научных кадров для Израиля, крайне бедного природными ресурсами, основное направление промышленного развития которого - создание наукоемких предприятий высокой технологии.
В свете изложенного на повестку дня выдвигается необходимость последовательной реализации концепции "образование как учебная модель науки". Многое в этом направлении делается в свете развития новых информационных технологий обучения, внедрения электронно-вычислительной техники в процесс образования, создания специализированных школ и классов по интересам обучаемых и т.д. Однако, сами по себе эти факторы не в состоянии обеспечить решение задачи развития творческих способностей и, особенно, умений и навыков исследовательской деятельности. Здесь возникает извечная проблема педагогики, связанная с воспитанием эрудитов, лишенных творческого начала: одно лишь увеличение качества и количества сообщаемых знаний не приводит к развитию качественно новых свойств личности, связанных со способностью не только решать сложные научные проблемы, но и обнаруживать такие проблемы на стыках различных областей научного знания. Поэтому проблема организации обучения, обеспечивающего развитие навыков исследовательской деятельности, выдвигается сейчас в число основных педагогических проблем, имеющих решающее значение для самого существования цивилизации.
Сказанное определяет актуальность темы исследования.
В данной работе мы будем рассматривать развитие универсальных навыков исследовательской деятельности применительно к проведению комплексных теоретико-экспериментальных исследований по разработке физических и математических моделей явлений природы с последующим проведением вычислительного эксперимента и анализом полученных ре-
зультатов на предмет адекватного объяснения явлений и возможности теоретического предсказания изменения характера явления при изменении значений определяющих его параметров. Именно такие комплексные исследования характерны для современного состояния естественных и некоторых из социальных наук.
Объект исследования - процесс выявления и развития универсальных творческих умений и навыков исследовательской деятельности в единстве образовательной, развивающей и воспитывающей функций.
Предмет исследования - формирование и развитие универсальных умений и навыков исследовательской деятельности в процессе реализации учебной модели научного исследования в рамках деловой игры на базе физики.
Цель исследования - обоснование методологической основы выявления и развития творческих исследовательских умений и разработка методической системы ( цели обучения, содержания обучения, методов, формы и средств обучения), целенаправленной реализации процесса развития универсальных исследовательских умений.
При формулировке гипотезы исследования исходные положения заключаются в следующем:
1.Физика как учебный предмет обладает объективными возможностями для формирования умений и навыков исследовательской деятельности, основанной на построении физических и математических моделей сложного явления и проведения вычислительного эксперимента. 2.Формирование навыков исследовательской деятельности обеспечивается соответствием содержания учебной модели научного исследования и организации деятельности учащихся с учетом их возрастных особенностей. З.Формирование навыков исследовательской деятельности способствует не только совершенствованию процесса обучения в целом, но и выявлению и подготовке лиц, обладающих соответствующими способностями к научной деятельности.
В целом гипотеза исследования на основе приведённых положений формулируется следующим образом: целенаправленное использование учебных моделей научного исследования приведет к ранней диагностике способностей и склонности обучаемых, развитию универсальных умений и навыков исследовательской деятельности, основанной на построении физических и математических моделей явления и проведению вычислительного эксперимента, к развитию творческих способностей и черт личности обучаемых, связанных с потребностью к самообразованию и самовоспитанию, если при их конкретной реализации будет обеспечено соответствие содержания материала учебной модели научного исследования, уровня знаний учащихся и их возрастных особенностей.
В процессе исследования решались следующие задачи: 1. На основе анализа философской, психолого-педагогической, физической и методической литературы проанализировать оптодидактические и ме-
тодико-методологические возможности и особенности целенаправленного развития творческих способностей учащихся.
-
Определить сущность, свойства и особенности начальных навыков исследовательской деятельности с позиций личностно-деятельного подхода к целостному процессу обучения.
-
Обосновать педагогическую целесообразность и необходимость формирования умений и навыков исследовательской деятельности с учетом взаимосвязи целей, средств и результатов в реальном процессе обучения.
-
Выявить и обосновать объективные возможности формирования исследовательских умений и методические условия оптимального выбора содержания материала и организации деятельности учащихся.
-
Разработать методические основы системы реализации учебной модели научного исследования с проверкой её эффективности в педагогическом эксперименте.
-
Разработать методику развития универсальных умений и навыков исследовательской деятельности, основанную на последовательном проведении вычислительного эксперимента с помощью персонального компьютера.
-
Проследить прямые и косвенные последствия, вносимые внедрением результатов исследования в компоненты школьного обучения.
Методологическую основу исследования составляют общие законы диалектики, методология физики, методологические обобщения общей и частной дидактики, положения возрастной психологии.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
1 .Теоретический анализ философской, психолого-педагогической, методической литературы по теме исследования, теоретическо-методический анализ состояния проблемы.
2.3мпирический анализ организации занятий по развитию творческой активности учащихся, обобщение педагогического опыта. Экспериментальное обучение, наблюдение, тестирование, анкетирование, интервьюирование, статистическая обработка и методический анализ результатов.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечена:
диалектическим подходом к выявлению противоречий обучения и их разрешению в синтезе теоретико-экспериментальных результатов исследования;
внутренней непротиворечивостью результатов исследования и их соответствиям выводам и прогнозам сопредельных наук;
использованием разнообразных методов исследования, адекватных поставленным задачам при соответствии выводов, полученных теоретическим и экспериментальным путями;
положительным результатом педагогического эксперимента.
Логика исследования включала следующие этапы:
-
Общее ознакомление с проблемой исследования и определение её границ.
-
Изучение передового педагогического опыта по проблеме развития творческих способностей и исследовательских умений и навыков у учащихся.
-
Анализ педагогической и методической литературы и рассмотрение психологического, педагогического и методического аспектов проблемы.
-
Выбор адекватных методов исследования.
-
Исследование возможностей проведения занятий, позволяющих развивать универсальные исследовательские навыки, связанные с осуществлением вычислительного эксперимента.
-
Формирование целей работы и разработка гипотезы исследования.
-
Разработка критериев выбора комплексных проблем для реализации учебной модели научного исследования.
-
Разработка специальной методики проведения занятий по развитию исследовательских умений с учётом личностной направленности познавательной деятельности учащихся.
-
Разработка содержания отдельных занятий по исследованию выбранной комплексной проблемы.
10.Организация и проведение констатирующего и формирующего этапов
педагогического эксперимента. 11.Обобщение полученных теоретико-экспериментальных данных.
Критериями эффективности разработанной методики являются:
качество знаний и умений учащихся, полученных при практической реализации учебной модели научного исследования;
устойчивость и универсальность развитых исследовательских умений и навыков;
эффективность приобретенных умений и навыков при последующей ис
следовательской деятельности;
высокая самооценка учащимися удовлетворения своих познавательных
потребностей.
Новизна полученных в работе результатов определяется, прежде всего, тем, что проблема развития универсальных научно-значимых исследовательских умений и навыков на пути анализа сложных явлений впервые стала объектом специального исследования. В работе впервые обоснованы и исследованы приемы обнаружения и развития таких умений на пути создания физических и математических моделей рассматриваемого явления и проведения вычислительного эксперимента.
Автором впервые разработаны и обоснованы концепция и теоретическая модель реализации учебных моделей научного исследования для выявления и развития способностей обучаемых к исследовательской деятельности на основе анализа сложных проблем, изначально не относящихся к определенной области научного знания. Разработаны принципы методики организации соответствующих занятий в форме деловой игры, которые обеспечивают развитие универсальных исследовательских умений.
Теоретическое значение исследования определяется постановкой и решением новой для теории и методики обучения физике задаче о ранней диагностике и развитии умений и навыков исследовательской деятельности, связанной с разработкой физической и математической модели рассматриваемого сложного явления с последующим проведением вычислительного эксперимента. Обоснована доступность подобной деятельности на уровне средней школы на пути создания достаточно простых физических моделей при учете иерархии временных масштабов, что эквивалентно возможности развития научно значимых исследовательских умений в средней школе.
Практическое значение исследования заключается в разработке методики проведения занятий, позволяющих развивать универсальные творческие исследовательские умения и навыки с учетом психологических особенностей учащихся и их личностных и научных установок. Теоретические разработки доведены до уровня конкретных методических рекомендаций для учителей по проведению соответствующих занятий, которые внедрены в практику работы средней школы.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялось в процессе обсуждения на семинарах и педагогических советах Академической гимназии при Санкт-Петербургском государственном университете, средних школах № 181, 248, 444, 225, 399, школы-гимназии № 491 г. Санкт-Петербурга, гимназии "Рехавия" р Иерусалиме, в школе для одаренных детей им. И. Жабогинсхой в Беэр Яакове, на методических совещаниях и в отделе исследований педагогического колледжа им.Дж. Кей в Беэр Шеве. Во всех перечисленных выше школах проводились длительные деловые игры.
Основные положения и результаты исследования докладывались на Герценовских чтениях (г. Санкт-Петербург 1994-1996), на Международной конференции ФССО - 95 (г. Петрозаводск), на V Санкт-Петербургской Международной конференции "Региональная информатика - 96" ( г. Санкт-Петербург), в 1997 г, на 7-м Международном симпозиуме по сердечно-сосудистой фармакологии (г. Иерусалим), 1997.
Положения, выносимые на защиту. 1. Выявление и развитие творческого потенциала учащихся может быть достигнуто путем реализации одной из форм информационной технологии обучения - учебной модели научного исследования, обеспечивающей развитие универсальных умений и навыков исследовательской деятельности, связанной с построением физических и математических моделей сложных явлений и проведением вычислительного эксперимента с помощью персонального компьютера.
2.Соответствие научной значимости учебной модели научного исследования и дидактических принципов доступности и наглядности может быть обеспечено на пути построения и изучения простых физических моделей сложных явлений при последовательном учете иерархии временных масштабов, характеризующей физические процессы в реальных системах.
З.Реализация учебной модели научного исследования комплексной проблемы, связанного с выделением конкретных частных задач, относящихся к межпредметной области знаний, способствует выявлению и эффективному раннему развитию лиц, обладающих способностями к творческой исследовательской деятельности.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения и списка литературы, содержащего 141 наименование, всего 136 страниц машинописного текста. Работа содержит 17 рисунков, 7 таблиц и 2 компьютерных программы.