Психодидактические основы влияния цифровых технологий на развитие познавательных способностей обучающихся (стр. 2 )

Например, использование сигнальных карточек на уроках физики [35], на наш взгляд, может повысить эффективность тренинга, связанного с вычислениями, анализом графиков и т. д.

Повысить мотивацию к учебной деятельности способна игровая форма урока [36](во время увлекательного процесса необходимые умения быстрее осваиваются) или использование графических образов компьютерных программ[37]. Сделать уроки или факультативные занятия увлекательными помогают и межпредметные связи. Например, темы «физика и медицина», «физика человека»[38] интересны учащимся. По этим темам можно разработать или подобрать интересные качественные и количественные задачи, развивающие ключевые компетенции.

Есть мнение, что «у молодых людей формируется уверенность в собственных силах и в силе научных знаний»[39] благодаря тематическим урокам, связанным с историческим прошлым и посвященным известным именам.

Фронтальные лабораторные работы в школе и экспериментальные работы в домашних условиях также могут играть первостепенную роль для формирования различных умений и навыков при должном контроле со стороны учителя за качеством их выполнения и оформления полученных результатов каждым учащимся (составлением таблиц данных, графическое изображение полученных зависимостей, указание ошибок измерений и т. д.). В интервью, посвященном стандарту второго поколения вице-президент Российской академии образования, академик [40] отметил: «если нет соответствующим образом оборудованного кабинета физики или химии, то невозможно рассчитывать на получение результатов, соответствующих современным требованиям к качеству образования».

Большую пользу в деле формирования математической грамотности может принести проектная деятельность. Например, такие работы как: «Параболы вокруг нас»[41] и др.

Среди работ есть специально посвященные формированию межпредметных умений. Например: «Работа с графиками: формирование универсальных умений»[42] или «Обучение построению или анализу графиков по результатам эксперимента»[43]. К сожалению, в этих работах приведено лишь малое количество конкретных примеров заданий, способствующих формированию функциональной математической грамотности на содержании физики. Однако известно: чтобы те или иные умения сформировать на высоком уровне, подобные занятия должны проходить не разово, а достаточно регулярно.

Разработка новых дидактических материалов требует от авторов не только умения работать с компьютером, наличия принтера и бумаги, но и знания важных психолого-педагогических принципов и умения воплотить свои идеи в конкретные дидактические материалы.
Также остро вопрос стоит и об учебных часах. Например, подводя итоги 3-х годичного эксперимента использования в преподавательской деятельности нового учебного комплекта известнейшего педагога-ученого Ф, учитель-экспериментатор В делает вывод: «Два урока в неделю НЕ могут существенно перестроить системы репродуктивного обучения»[44]. Однако свой вывод делает, опираясь на новые материалы, которые разработаны на бумажном носителе. Но может быть современные компьютерные технологии способны изменить ситуацию к лучшему?

2.1. Обоснование необходимости использования интерактивных компьютерных заданий для формирования общеучебных умений

Нас заинтересовал вопрос: что происходит с уровнем сформированности общеучебных умений, с которыми наши учащиеся знакомятся на уроках математики в 5-6 классах? Чтобы понять это, мы провели небольшое исследование в достаточно успешном учебном заведении, которое по праву славится успехами своих выпускников.

В МОУ гимназия №1 г. Ишимбая Республики Башкортостан было проведено контрольное тестирование, целью которого являлся анализ уровня сформированности некоторых общеучебных умений математического характера у учащихся 7–9-х классов в середине учебного года. В тестировании (без всякой предварительной подготовки) приняли участие 77 семиклассников, 41 восьмиклассник и 38 девятиклассников, присутствовавшие в день тестирования на уроках.

Результаты тестирования, приведенные на рис.1, показывают, как учащиеся разных параллелей справились с заданиями, посвященными проверке умения переводить числовую информацию из одних единиц в другие с использованием единиц СИ и сокращающих приставок. Нетрудно заметить: успешность выполнения теста (доля правильно выполненных заданий каждым учеником в классе, усредненная по выборке и выраженная в процентах) при переходе из класса в класс понижается: в 7-х — 42%, в 8-х — 39%, в 9-х классах — 32%. С помощью критерия Стьюдента было доказано наличие статистически значимого различия между средними показателями 7- и 9-х классов (р < 0,05).

Рис.1. Успешность выполнения теста, проверяющего уровень сформированности общеучебного умения.

При этом в УМК по физике [31-34], по которому обучались участвовавшие в эксперименте школьники, удалось обнаружить более трех сотен упражнений, связанных с использованием проверяемого умения. Следует отметить, что в гимназии при обучении физике в учебном процессе используются и другие дидактические материалы по физике на бумажном носителе. Т. е. недостатка в дидактических учебных материалах не было. Однако тестирование показало: уровень сформированности проверяемого общеучебного умения при переходе учащихся из класса в класс падает.

Личный опыт работы учителем физики в различных параллелях показал: можно разработать дополнительные дидактические материалы на бумажном носителе (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 2), направленные на формирование соответствующих общеучебных умений, однако наши усилия будут малоэффективны, если учащиеся выполнят их не полностью, или неправильно, если учитель с каждым учеником индивидуально не разберет его ошибки. Однако такой подход требует огромных временных затрат.

Анализ полученных экспериментальных фактов привел нас к выводу:

при 2-х часовом планировании уроков физики дидактические материалы, направленные на формирование функциональной математической грамотности, малоэффективны, потому что у учителя нет возможности своевременно (сразу во время выполнения учащимся неправильных действий) исправлять ошибки каждого своего подопечного.

Здесь уместно отметить, что выполнение подобных заданий в курсе физики, как правило, контролируется по конечному результату, а правильность выполнения промежуточных действий остается неподконтрольным.

В то же время психологи отмечают важность своевременной проверки правильности выполнения учащимися не только заданий в целом, но и различных его этапов. О важности промежуточного своевременного контроля при формировании различных умений в своей работе говорит [20]: «на первых порах необходим пооперационный контроль, а потом он должен быть заменен контролем, производимым с учетом потребности учащихся в контроле и объективной успешности их работы. Правильно организованный контроль способствует повышению интереса к учению». Мы полностью разделяем эту позицию.

Следовательно, нужно найти пути организации своевременного контроля за правильностью выполнения каждым учащимся отдельных учебных действий. Одним из таких путей может стать использование современных обучающих компьютерных программ в процессе изучения физики.

Компьютерные интерактивные задания способны содействовать достижению многих образовательных целей, но главное их достоинство, на наш взгляд, заключается в способности своевременно сообщать каждому учащемуся об его ошибках и оказывать своевременную помощь в виде комментариев и подсказок.

2.2. Инструментальные принципы создания компьютерных обучающих программ для повышения эффективности самообучения школьников

Компьютерные дидактические материалы должны быть интерактивными. Интерактивный означает диалоговый[45]. Правильность выполнения учащимся интерактивных компьютерных заданий может осуществляться компьютером с помощью наличия мгновенной обратной связи.

Следует понимать, что создание новых дидактических материалов имеет смысл только в случае, если их использование[46] :

1)  способствует повышению эффективности обучения одному умению не в ущерб другим, не менее важным с точки зрения дидактики предмета;

2)  не приводит к увеличению нагрузки на ученика в ходе обучения;

3)  переводит деятельность учителя в область более привлекательных действий, способствующих развитию ребенка в ходе изучения предмета

Этим требованиям вполне соответствует идеология компьютерных интерактивных заданий, если при их разработке реализуются не только технологические возможности обеспечения интерактивности, но и учитываются инструментальные принципы (см. ниже) создания дидактических материалов, а также общие принципы дидактики и психологии (см. разделы 2.3-2.4).

Нами был проанализирован и частично апробирован в ходе педагогического эксперимента ряд электронных изданий по физике, поставленных в школу и имевшихся на свободном рынке. К сожалению, качество этих ресурсов зачастую оказывалось неудовлетворительным. Несколько лет назад лишь немногие электронные издания могли повысить эффективность учебного процесса [47],[48], [49]: легко устанавливались и содержали интересный демонстрационный материал. Однако и эти электронные издания почти не содержали дидактических материалов, разработанных для учащихся основной школы или направленных на формирование общеучебных умений. В настоящее время ситуация несколько изменилась в лучшую сторону.

Авторы монографии «Современные требования к электронным изданиям образовательного характера»[50] отмечают: «налицо очевидное противоречие: количество новых ИОР (информационно-образовательных ресурсов) за последние годы резко возросло, а их использование … при самостоятельной подготовке явно не соответствует темпам роста ИОР. В чем причина? В первую очередь в том, что многие разработанные ИОР по своим пользовательским характеристикам не в полной мере отвечают требованиям преподавателей и учеников» [50, с.6].

в своей работе[51] 2009 года также пытается ответить на вопрос, почему одной из наболевших проблем современной информатизации образования является «удручающе низкая активность и успешность использования обучающих программ». Автор справедливо отмечает, что, несмотря на то, что персональный компьютер уже стал привычным инструментом большинства людей, методисты по-прежнему практически не участвуют в разработках компьютерных обучающих программ, программистов по-прежнему не знакомят с проблемами восприятия учебных знаний, в большинстве случаев «информация оказывается недоступной для понимания из-за неоправданно перенасыщенного содержания, неудачного его оформления, недостаточно продуманных технологических решений, что создаёт значительные трудности при использовании этих программ в учебном процессе».

Мы полностью согласны с мнением о требованиях, которые должны предъявляться к обучающим электронным ресурсам. Многолетнее использование различных электронных изданий в личной практике на уроках физики позволило понять, что НЕ соблюдение психолого-педагогические принципов и дизайн-эргономическим требований делает электронные издания непригодными для повышения эффективности обучения физике.

Лучшие примеры заданий, содержащихся в различных электронных изданиях прошлых лет, нами были использованы в качестве образцов при создании интерактивных заданий по физике для электронного издания[52], разработанного для конкретного учебника «Физика 7 класс».

Для создания интерактивных компьютерных заданий [52] нами были приняты во внимание важные принципы инструментального обучения, отмеченные в работах [22] и Ч. Куписевича[53] :

1) ступенчатое управление воздействием на элементы системы;

2) малые шаги (состоящие из единицы информации, упражнения, контроля);

3) немедленное проверка ответа учащегося и реакция на его действия;

4) индивидуализация темпа учения (учащиеся, проходя поочередно через все рамки программы, работают в оптимальном для себя темпе);

5) постепенный рост трудности (значительное в первых заданиях число наводящих указаний постепенно уменьшается);

6) дифференцированное закрепление знаний (каждое обобщение, присутствующее в тексте программы, необходимо повторить несколько раз в различных содержательных контекстах и проиллюстрировать с помощью достаточного количества тщательно подобранных примеров).

2.3. Особенности структуры построения дополнительных дидактических материалов по физике

1. Идея согласования новых дидактических материалов к уже существующим учебно-методическим комплектам принадлежит ведущему российскому ученому-педагогу , который считает, что «при планировании учебного процесса опыт и интуиция дают ощутимые результаты только тогда, когда учебник и методические разработки по своему характеру близки к уже опробованным…»[54].

В связи с тем, что специальные учебные часы на освоение общеучебных умений в курсе физики основной школы не предусмотрены, новые дидактические материалы должны сталь логичным дополнением к существующему учебному курсу физики. Они должны быть вплетены в курс физики, а не выделены в виде отдельных блоков, освоение которых требует дополнительных учебных часов.

В табл. 4 приведены данные, полученные на основе интеграции тематического содержания курса физики основной школы [31-33] и перечня общеучебных умений, которые осваиваются на содержании физики [4-11] пока на недостаточно высоком уровне. Как видно из таблицы, в курсе физики для основной школы достаточно много тем, где формирование выделенных нами общеучебных умений будет своевременным и логичным. В таблице знаком «+» отмечены темы, при изучении которых использование соответствующих общеучебных умений логично и уместно.

Таблица 4

Интеграция общеучебных умений и содержания курса физики основной школы

Темы курса физики основной школы	ОУУ (см. табл. 1), №
Масштаб, графики	Диаграммы проценты	Тригонометрические фун.	Большие и малые числа	Округление	Единицы СИ	Избыточная Информация	Интеграция умений
1.  Общие представления о методе физики				++	++	++		++
2.  Характеристики движения. Скорость. Законы движения тел. Движение по окружности.	++		++		++	++	++	++
3.  Давление твердого тела, газа и жидкостей	++	++		++	++	++	++	++
4.  Силы. Законы Ньютона. Закон всемирного тяготения. Закон Архимеда.	++	++	++	++	++	++	++	++
5.  Механические колебания и волны.	++			++	++	++	++	++
6.  Простые механизмы		++	++			++	++	++
7.  Работа, мощность, энергия, преобразование энергии. Законы сохранения в механике.	++	++	++	++	++	++	++	++
8.  Масса. Плотность. Строение вещества.		++		++	++	++	++	++
9.  Температура. Внутренняя энергия и способы ее изменения.				++	++	++	++	++
10.  Изменение агрегатных состояний. Влажность.	++	++		++	++	++	++	++
11.  Тепловые машины.		++		++	++	++	++	++
12.  Электризация тел. Строение атомов. Электрический ток	++			++	++	++		++
13.  Закон Ома. Сопротивление. Соединение проводников.	++	++		++	++	++	++	++
14.  Работа и мощность электрического тока.	++	++		++	++	++	++	++
15.  Постоянное магнитное поле. Электромагнитные явления						++		++
16.  Законы распространения света (плоское зеркало, линзы).		++	++	++	++	++	++	++
17.  Строение атома и атомного ядра.				++	++	++	++	++

Данные табл. 4 показывают: содержание многих тем, изучаемых в курсе физики основной школы, позволяет планомерно и систематически проводить тренинг по освоению многих общеучебных умений математического характера.

2. Преемственность. Сопоставление содержательного наполнения дидактических материалов по математике для 5–6-х классов и по другим предметам естественнонаучного цикла показывает, что зачастую уже знакомые по курсу математики общеучебные умения слишком поздно подхватываются при изучении других предметов. Например, использование диаграмм, первое знакомство с которыми происходит на уроках математики в 5–6-х классах, в курсе географии начинают использовать лишь в 9-м классе, а в учебниках физики не используется вообще. Активное использование такого понятия как «проценты» проводится на уроках математики в 6-м классе, на уроках физики это понятие используется крайне редко (первый раз — в конце 7-го класса), а на уроках химии начинает использоваться только с 8-го класса.

Речь идет о необходимости обеспечения учебного процесса дидактическими материалами, которые могли бы способствовать своевременной актуализации необходимых знаний и умений, т. е. нужно как можно быстрее на физике использовать те базовые знания и умения, которые уже пройдены на уроках математики.

2.4. Требования психологов к методике формирования общеучебных умений

Трудами таких ученых, как , Рубинштейн[55] С. Л., [23] и др., сформирована теория, объясняющая природу человеческого учения и деятельности, в основе которой лежит постулат о том, что любая деятельность выполняется человеком только на основе ранее усвоенной им информации и тем успешнее, чем это усвоение качественнее и прочнее.

На первом этапе умение соотносят с усвоением знания (правила, теоремы, определения и т. п.), которое понято учащимися и может быть произвольно воспроизведено. В последующем процессе практического использования этого знания оно приобретает некоторые операциональные характеристики, выступая в форме правильно выполняемого действия, регулируемого этим правилом. Познавательная деятельность – это всегда система определенных действий и входящих в них знаний, которую следует формировать в строго определенном порядке, считаясь с содержанием слагающих ее действий. Исследования психологов говорят о том, что формирование каждого из общеучебных умений должно иметь предварительный «знаниевый», «узкопредметный» этап. Формирование же общеучебного приема должно происходить постепенно, на материале разных учебных предметов[56].

Нашей целью являлась разработка дополнительных дидактических материалов, направленных на формирования общеучебных умений математического характера на содержании физики. Для чего нами были выделены и систематизированы требования психологов относительно методики формирования общеучебных умений [56]: