Модельного эксперимента над материальными моделями

Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1627

Лабораторный эксперимент включает в себя два класса: фронтальный лабораторный эксперимент и лабораторный практикум. В каждой из обеих систем лабораторного эксперимента имеются положительные стороны, и достигнуть наибольшего эффекта можно только умелым сочетанием обеих систем.

Процесс организации учебной деятельности обучающихся в процессе обучения физике никоим образом нельзя рассматривать только в виде теоретических занятий, даже несмотря на то, что при изложении теоретического материала педагогом проводится демонстрационный эксперимент. Как нами было отмечено выше при исследовании демонстрационного эксперимента, он не исчерпывает всех возможностей активного восприятия обучающимися познаваемых объектов и явлений, не всегда обеспечивает приобретение ими действенных знаний, поскольку обучающиеся только со стороны наблюдают за явлением, воспроизводимым педагогом, а сами не проводят учебный эксперимент. При этом наблюдаемые обучающимися объекты и явления, реализуемые в демонстрационном эксперименте, остаются им чуждыми, далекими и еще недостаточно понятными. К тому же демонстрационный эксперимент не дает обучающимся необходимого опыта деятельности, который вырабатываются только лишь при проведении самостоятельных экспериментов.

Следовательно, для устранения всех проблем, которые не может решить демонстрационный эксперимент, необходимо ко всем видам чувственного восприятия обязательно добавить на занятиях «работу ру­ками», иными словами, надо дать обучающемуся в руки прибор, поставить его непосредственно лицом к лицу с самим изучаемым объектом или явлением. Это достигается при выполнении обучающимися лаборатор­ного эксперимента – фронтального и в виде лабораторного практикума, когда они сами собирают уста­новки, проводят измерения величин, выполняют опы­ты. При этом, самостоятельно участвуя во всех этапах проведения эксперимента, самостоятельно наблюдая и воспроизводя явления, самостоятельно пытаясь выяснить зависимость между ними, преодолевая встречающиеся трудности, обучающийся усваивает тверже, отчетливее, сознательнее основные понятия и законы физики, от неполных и неточных знаний приходит к более полным и более точным. Лабораторные занятия вызывают у обучающихся большой интерес, что вполне естественно, т.к. при этом они по­знают окружающий мир на основе собственного опыта и собственных ощущений.

Обучающиеся, проходя лабораторную практику, приобретают своего рода «грамотность», позволяющую им увереннее следить за демонстрационным экспериментом педагога, не относиться к ним, как к «фокусам», которые всецело зависят отловкости и умения экспериментатора. Вместе с тем у обучающихся создаются самостоятельные суждения об окружающих объектах и явлениях, которые они смотрят уже своими глазами, а не сквозь призму чужих слов. Кроме того, самостоятельная работа с приборами содействует развитию логического мышления обучающихся, приучает их глубже проникать в объекты, явления и процессы, отличать главное и существенное от второстепенного и случайного, развивает изобретательность и любознательность.

Значение лабораторного эксперимента заключается в том, что у обучающихся формируются представления о роли и месте экс­перимента в познании объектов и явлений, они убеждаются в объективности физических законов, получают непосредственное представление о методах и средствах, применяемых в научных исследованиях, знакомятся с физическими измерениями и способами количественной оценки физических явлений. При выполнении лабораторных экспериментов обучающиеся приобретают новый опыт деятельности, который включают в себя как интеллектуальный, так и практический аспект. К первой группе можно отнести следующий опыт деятельности: определять цель эксперимента, выдвигать гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результаты, оформлять отчет о проделанной работе. Ко второй: собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять, экспериментировать. Кроме того, в процессе выполнения учебного лабораторного эксперимента обучающиеся приобретают и вырабатывают ряд следующих важных личностных качеств: аккуратность в работе с приборами; соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, в записях, которые делаются во время эксперимента; организованность, настойчивость в получении результата. При этом у обучающихся формируется определенная культура умственного и физического труда [233].

Классификация лабораторных работ может быть различной в зависимости от того, какие признаки положены в ее основу. Различают работы качественные, связанные только с наблюдением объектов и явлений, и количественные, в которых выполняются измерения; кратковременные и рассчитанные на 45 минут или больше; иногда выделяют так называемые творческие работы. Однако наиболее глубокой, емкой и продуктивной с точки зрения обучения физике является классификация лабораторных занятий по их дидактической цели, поскольку она дает возможность видеть систему в организации лабораторных работ различного рода, их взаимосвязь; позволяет проследить, чтобы лабораторные работы первой ступени обучения были основой для развития лабораторной культуры обучающихся на второй ступени. По этому признаку различают следующие виды этих занятий [42; 122; 173; 233]:

1. Наблюдение и изучение объектов и явлений.

2. Ознакомление с измерительными приборами и выполнение с их помощью прямых измерений.

3. Выполнение косвенных измерений величин.

4. Сборка и ознакомление с устройством и принципом действия технических установок и приборов.

5. Установление и проверка количественных закономерностей между величинами, описывающими изучаемое явление или процесс.

6. Определение физических и химических постоянных и ознакомление с различными методами их определения.

Как видно из приведенной выше классификации, предметом лабораторных экспериментов является как количественная сторона объектов или явлений, измерения и определения величин, так и качественная сторона объектов и явлений, ознакомление с их характером, особенностями и их использованием.

Качественные наблюдения должны быть включены во все работы измерительного характера путем постановки в соответствующих местах работ ряда вопросов и привлечения внимания обучающихся к определенным сторонам познаваемых объектов и явлений.

В зависимости от дидактических задач, которые решаются с помощью лабораторного эксперимента, лабораторные работы можно разделить на иллюстративные (проверочные) и исследовательские (эвристические). В том случае, если поставленная перед обучающимися или ими самими проблема им уже известна, после того как педагогом предварительно проведены соответствующие демонстрационные эксперименты, установлены определенные положения, даны математические формулы, то самостоятельно осуществляемый обучающимися учебный эксперимент служит лишь новой иллюстрацией уже известных им закономерностей, завершает изучение вопроса. Такой тип учебного эксперимента называется иллюстративным или проверочным и выполняется с целью «проверки» уже изученных ранее закономерностей или полученного дедуктивного вывода. При этом результатом проведения обучающимися такого учебного эксперимента является подтверждение ранее приобретенных субъективных знаний об изучаемом явлении или объекте.

Если результаты проведенного обучающимися как субъектами познания учебного эксперимента заранее неизвестны, предшествуют выводам, содержащимся в учебниках или получаемым на занятиях, если обучающиеся самостоятельно или при некоторой помощи преподавателя приходят к приобретению субъективно новых знаний, то в этом случае учебный эксперимент составляет не завершающее, а начальное звено в процессе изучения данного вопроса или темы.Такой тип учебного эксперимента получил название исследовательского или эвристического. Выполнение исследовательского учебного эксперимента осуществляется с целью проверки гипотез и получения субъективно новых знаний и опыта деятельности и служит основой индуктивного вывода, иными словами, проведение такого рода учебного эксперимента приводит обучающихся к открытию новых для них явлений, процессов, свойств объектов, законов.

Таким образом, согласно взятой нами за основу классификации учебного эксперимента, обучающиеся постепенно переходят от начальных знаний, полученных во время проведения демонстрационных экспериментов, к их углублению и уточнению, а также к приобретению опыта деятельности на фронтальных лабораторных работах, а затем – к расширению, совершенствованию и углублению знаний и опыта деятельности в практикумах, что, в свою очередь, постепенно приучает обучающихся к самостоятельному использованию приобретенных ранее знаний и опыта деятельности на практике в новых условиях.

Необходимо отметить, что лабораторный эксперимент, выполняемый обучающимися в процессе обучения физике, может быть как натурным, так и модельным (над материальной моделью и компьютерный модельный эксперимент). Поэтому все исследования, относящиеся к лабораторному практикуму, в равной степени применимы как для натурного, так и для модельного эксперимента.

Лабораторный практикум проводится с целью повторения, углубления, расширения и обобщения полученных знаний из разных тем курса; развития и совершенствования у обучающихся опыта деятельности путем использования более сложного оборудования, более сложного эксперимента; формирования у них самостоятельности при решении проблем и задач, связанных с экспериментом [233].

В отличие от фронтального лабораторного эксперимента, работы лабораторного практикума представляют следующую ступень трудности. Прежде всего, это заключается в самой задаче экспериментального исследования: требуется самостоятельно изучить или повторить теорию вопроса, собрать установку, неоднократно произвести эксперимент, зафиксировать экспериментальные данные, оценить и проверить степень их достоверности. Кроме того, работы лабораторного практикума относительно сложны, оборудование для их постановки в отдельных случаях техническое, которое применяется в научных лабораториях и на производстве. Иными словами, в лабораторном практикуме обучающиеся выполняют более сложные работы, используют более точное оборудование и соответствующее программное обеспечение, поэтому и проведение работ требует от них больше самостоятельности.

Учебная деятельность обучающихся при проведении учебного лабораторного эксперимента в зависимости от того, какой его вид они выполняют – фронтальный лабораторный эксперимент или работы лабораторного практикума – носит в той или степени самостоятельный характер. При проведении обучающимися работ лабораторного практикума практически всегда используется групповая форма работы, в процессе которой единая задача или проблема познания объектов и явлений с помощью выполнения учебного лабораторного эксперимента для определенной группы обучающихся. Зачастую при проведении работ лабораторного практикума может быть применена и индивидуальная форма деятельности, при которой каждый обучающийся самостоятельно без взаимодействия с другими разрешает возникшую перед ним проблему или задачу.

Проведение лабораторного практикума включает три этапа [233]:

1. Подготовка педагога и обучающихся к выполнению лабораторной работы.

2. Учебная деятельность обучающихся и организаторская деятельность педагога при проведении лабораторного эксперимента.

3. Подведение итогов учебной деятельности обучающихся при выполнении лабораторного эксперимента.

Первый этап проведения лабораторной работы связан с предварительной подготовкой обучающихся и педагога к ее выполнению. Естественно, что деятельность каждого из них различны по своей структуре.

При подготовке обучающихся к выполнению работ лабораторного практикума помимо повторения основных теоретических положений, необходимым этапом подготовки для них является знакомство или повторение теории соответствующего эксперимента: правил действия с приборами и установками, которые будут использоваться в данной лабораторной работе, повторение правил техники безопасности и методики проведения эксперимента. Кроме того, обучающиеся в процессе подготовки к работе лабораторного практикума начинают оформлять отчет о лабораторной работе, где они записывают название и цель работы, список приборов, схему или рисунки установки, план выполнения работы. Деятельность обучающихся при подготовке к выполнению лабораторной работы лабораторного практикума зачастую представляет собой внеаудиторную деятельность, хотя в ряде случаев данный процесс может проходить и на занятиях при наличии соответствующего учебного времени.

Деятельность педагога при подготовке к лабораторному практикуму состоит в определении дидактической цели выполнения каждой работы лабораторного практикума. Цель каждой работы лабораторного практикума заключается в постановке перед обучающимися экспериментальных задач и проблем, которые требуют применения ранее усвоенных знаний и приобретения новой информации о познаваемом объекте или явлении, нового опыта деятельности. Работы лабораторного практикума, в отличие от фронтального лабораторного эксперимента, знакомят обучающихся с распространенными техническими приборами и специальным лабораторным оборудованием, с методами измерений и вычислению погрешностей измерений, которыми пользуются в современной науке и технике, прививают опыт разбираться в границах применимости измерительных приборов и в сборке экспериментальных установок [173]. Поэтому выполнение обучающимися работ лабораторного практикума, в отличие от фронтальных лабораторных работ, приближено к организации научно-исследовательской деятельности при проведении научного эксперимента.

Во-вторых, педагог составляет план проведения каждой работы лабораторного практикума, где предусматривает как свою организаторскую деятельность, так и развитие учебной деятельности обучающихся на всем протяжении выполнения ими всех работ. В-третьих, педагог приступает непосредственно к подготовке и проведению эксперимента, положенного в основу данной лабораторной работы.

Выполнение работ лабораторного практикума предусматривает наличие инструкций, по которым обучающиеся будут выполнять тот или иной эксперимент. Поэтому, следующей стадией подготовки педагога к проведению работ лабораторного практикума является подготовка инструкций к каждой лабораторной работе.

Инструкция, которую готовит педагог по каждой работе лабораторного практикума, должна содержать: название, цель (познавательную задачу), список приборов и оборудования, краткую теорию, описание неизвестных обучающимся приборов, план выполнения работы, требование к отчету. В зависимости от опыта деятельности обучающихся те или иные элементы инструкции опускаются. Также в инструкциях ставятся дополнительные вопросы, требующие глубже разобраться в результатах эксперимента или поставить самостоятельно, кроме основного, дополнительные опыты, творческие задания.

Вместо подробных описаний работ могут быть составлены краткие инструкции и заводские описания приборов с указанием руководств, в которых обучающиеся находят теорию вопроса, описание хода работы и все необходимые справки.

Далее педагог составляет график работы и распределение обучающихся в творческие группы.

В учебных заведениях, в которых есть достаточное количество оборудования кабинетов физики, обучающиеся в большинстве случаев объединяются для работ лабораторного практикума в творческие группы по два-три человека. При проведении работ лабораторного практикума творческие группы обучающиеся используют различные средства эксперимента. Где оборудования не хватает, группы состоят из трех-четырех человек.

Вследствие того, что работы лабораторного практикума обучающиеся выполняют в группах по 2-3 человека на различном оборудовании, то на следующих занятиях происходит смена работ, что делается по специально составленному графику. Составляя график, учитывают число обучающихся, число работ практикума, наличие оборудования. На каждую работу лабораторного практикума отводятся как минимум 2 учебных часа, поскольку работы практикума сложнее, чем фронтальные лабораторные работы, выполняются они на более сложном оборудовании, причем доля самостоятельной учебной деятельности обучающихся значительно больше, чем в случае фронтальных лабораторных работ.

Следующим этапом является учебная деятельность обучающихся и организаторская роль педагога при непосредственном выполнении лабораторной работы.

Проведение работы лабораторного практикума начинается с того, что педагог входит в аудиторию и здоровается с обучающимися и начинает вводную беседу с ними. Вводная беседа должна быть краткой, занимать только небольшую часть занятия, поскольку основное время занятия отводится на проведение обучающимися эксперимента. Педагог должен подчеркнуть здесь роль лабораторного практикума как необходимой формы занятий, показывающей теоретическую и экспериментальную подготовку обучающихся, овладение ими методами и опытом научного исследования, организации научно-исследовательской деятельности обучающихся, сообщить им задачи и содержание лабораторного практикума; составить список работ лабораторного практикума в определенном порядке (например, от 1 до 10 номера); распределить обучающихся в творческие группы по 2-3 человека с присвоением каждой из них соответствующего номера; сообщить правила пользования графиком работы в лабораторном практикуме, который вывешивается на все время проведения практикума; рассказать об описаниях к работам, правилах их использования и техники безопасности при работе с ними; правилах получения оборудования для работ; повторить приемы измерения и вычисления погрешностей измерений, указать на необходимость составления отчета о работах и получения оценки за практикум; определить подготовленность обучающихся к сознательному выполнению работы лабораторного практикума [122].

Как нами было отмечено выше, выполнение обучающимися работ лабораторного практикума осуществляется по инструкции. Одним из наиболее оптимальных вариантов является самостоятельное или совместно с педагогом составление обучающимися плана выполнения предстоящей работы лабораторного практикума. Обучающиеся продумывают план выполнения работы, определяют последовательность измерений, вычерчивают схемы установок и т.д. Разработанный группами обучающихся план проведения каждой лабораторной работы обсуждается и выбирается оптимальный. После составления такого плана они, вполне сознательно с полным пониманием всех деталей предстоящей работы приступают к ее выполнению.

В процессе подготовки педагога к проведению работ лабораторного практикума, как нами было сказано выше, он осуществляет подбор необходимых приборов, собирает соответствующую установку и проводит эксперимент. При этом если эксперимент удался, педагог выставляет все приборы в аудиторию и размещает их на столах, где будут проводиться соответствующие работы. Кроме того, он может выставить все необходимые приборы для того, чтобы обучающиеся самостоятельно подбирали подходящие для каждой работы лабораторного практикума приборы.

После проведения вводной беседы педагог дает команду начать работу. Определив экспериментальную задачу или проблему, группа обучающихся знакомится с рекомендованной литературой, выдвигает гипотезы исследования, проектирует, рассчитывает, собирает экспериментальную установку или материальную модель, проверяет реализацию в ней заданных технических требований, ставит задуманный эксперимент, делает необходимые измерения, проводит вычисления, оформляет отчет, осуществляет фиксацию результатов проведенного эксперимента, вычисляет погрешности проведенных измерений и производит анализ результатов проведенного эксперимента.

В процессе выполнения обучающимися работ лабораторного практикума педагог ходит по проходам между столами, наблюдая за деятельностью обучающихся, и вмешивается в их работу только в особых случаях. В конце занятия педагог дает команду закончить работу, разобрать установки. Обучающиеся разбирают экспериментальные установки, собирают приборы и оставляют их на столе.

Заключительным этапом проведения работы лабораторного практикума является подведение итогов.

На этом этапе обучающиеся приступают к оформлению отчета о выполненной работе. Отчет обучающихся о выполненной работе лабораторного практикума содержит [233]:

1. Название лабораторной работы.

2. Цель лабораторной работы.

3. Перечень приборов и материалов, их краткое описание (материальная модель).

4. Схема установки и принцип ее работы (материальная идеальная модель – принцип создания, конструирования и работы).

5. План выполнения лабораторной работы.

6. Таблица результатов измеряемых величин с указанием их единиц и погрешностей измерений.

7. Вычисления (необходимые формулы и расчеты).

8. Вычисление погрешностей результата эксперимента.

9. Анализ результатов эксперимента и выводы.

Выполнение лабораторной работы практикума и оформление отчета о ней образуют единый процесс, поэтому за нее выставляется одна оценка. Важно, чтобы все обучающиеся знали, что при оценке лабораторной работы учитывается нескольких критериев: их подготовка к лабораторной работе, отчет о работе, уровень приобретенных знаний и опыта деятельности, понимание теоретического материала и используемых методов экспериментального исследования.

Педагог может выставлять оценку за каждую лабораторную работу, за группу близких по тематике работ лабораторного практикума или одну оценку за весь практикум, которую он выставляет в тетради каждого обучающегося и всех членов группы и в журнале.

Как нами было отмечено выше, для проведения работ лабораторного практикума обучающиеся предварительно объединяются в творческие группы по 2-3 человека, естественно с учетом индивидуальных и психологических особенностей каждого члена группы. Все группы примерно одинаковы как по своему составу, так и по своим потенциальным и реальным возможностям: в каждой группе есть «сильный», «средний» и «слабый» обучающиеся. Внутри творческой группы обучающимся предоставляется возможность самим определить роли каждого для выполнения лабораторной работы, но необходимо им напомнить, чтобы они предусмотрели такие роли, как: организатор активной учебной деятельности каждого участника группы (т.е. тот, кто следит за активностью в группе); отслеживающего культуру общения и взаимопомощи внутри группы. По нашему мнению, это очень важные роли, которые обучающиеся могут выполнять наряду с решением возникших перед ними проблем и задач академического, познавательного, творческого характера.

Однако предварительно перед началом лабораторной работы в группах обучающимся необходимо четко сообщить цель проводимого эксперимента, причем не только познавательную, но и социальную, а также выразить надежду на то, что каждый из членов группы внесет собственный вклад в общее дело, свои идеи, будет внимательно выслушивать партнеров, четко следя за тем, чтобы у всех были равные возможности на участие в работе, чтобы каждый участник группы понимал, что он делает и как следует выполнить задание.

Роли в каждой группе распределяются в зависимости от конкретных способов деятельности следующим образом:

1) формулирование проблемы, определение цели эксперимента и выдвижение гипотезы исследования;

2) выбор объекта экспериментирования и формирование критериев качества результатов;

3) выбор класса эксперимента;

4) планирование эксперимента;

5) выбор средств эксперимента (подбор, проверка используемого оборудования и конструирование или сборка необходимой установки или материальной модели);

6) получение результатов эксперимента (проведение необходимых измерений и вычислений);

7) анализ и обработка полученных результатов измерений, вычисление погрешностей измерений, формулирование выводов;

8) интерпретация результатов эксперимента;

9) оценка активности каждого члена группы в решении общей задачи и культуры общения внутри группы.

После самостоятельного распределения ролей в группе для выполнения лабораторно работы, задание выполняется либо по частям: каждый обучающийся выполняет свою часть задания, либо работает по принципу «вертушки»: каждое последующее задание (или часть задания) выполняется следующим обучающимся, начинать может либо сильный обучающийся, либо слабый, с одной стороны, в зависимости от степени сложности задания, с другой – сильный обучающийся начинает первым, если задания, предложенные группе, вытекают одно из другого, тем самым положив начало дальнейшему разрешению поставленных перед ними проблем/задач.

Для решения предложенных творческих заданий обучающиеся внутри группы могут их выполнять либо по частям, когда каждый обучающийся работает над своим вопросом; либо по вертушке: каждое последующее задание выполняется следующим обучающийся, начинает либо сильный, либо слабый, в этом случае творческие задания, предложенные группам после выполнения основной части лабораторной работы, должны быть непременным образом дифференцированы для сильных, средних и слабых обучающихся.

Во время выполнения лабораторной работы наблюдается явление взаимопомощи, взаимодействия и сотрудничества более сильных обучающихся с менее сильными, в процессе которого относительно слабые обучающиеся приобретают необходимые и недостающие знания, опыт деятельности как для самостоятельного решения творческих задач, предложенных им после выполнения лабораторной работы, так и для выполнения последующих лабораторных работ.

Таким образом, успех всей творческой группы достигается только в результате самостоятельной работы каждого члена группы при условии постоянного взаимодействия с другими членами этой же группы при выполнении лабораторной работы и предложенных творческих заданий. При этом вся команда (творческая группа) знает, чего достиг каждый. Ведь вся группа заинтересована в том, чтобы каждый член группы сделал свою часть лабораторной работы, выполнил свое задание, поскольку успех всей команды зависит от вклада каждого, от совестного решения поставленной или возникшей перед ними проблемы.

Оценивание выполнения обучающимися лабораторного эксперимента производится следующим образом. Во-первых, внутри группы ее члены сами оценивают выполнение своей части задания, т.е. производится саморефлексия и самооценка. Во-вторых, в процессе совместной учебной деятельности члены группы оценивают действия каждого отдельного обучающегося. В-третьих, обучающийся, отслеживающий активность каждого члена группы в решении общей задачи и культуру общения внутри, выставляет каждому члену группы в соответствии с его деятельностью оценку, осуществляя, таким образом, рефлексию межличностного (межсубъектного) общения. В-четвертых, педагог оценивает как успешность выполнения академического задания группой (приведенные выше критерии оценки выполнения обучающимися работ лабораторного практикума), так и способ их общения между собой, способ оказания необходимой помощи друг другу. Естественно, что оценка ставится всей группе в целом и складывается из четырех приведенных критериев.

Индивидуальная, персональная ответственность каждого обучающегося означает, что успех или неуспех всей творческой группы зависит от удач и неудач каждого ее члена. Это стимулирует всех членов команды следить за успехами друг друга и всей командой приходить на помощь своему товарищу в процессе выполнения лабораторной работы, вообще так организовывать свою деятельность, чтобы каждый чувствовал себя экспертом по данной проблеме. Вот почему соревнуются не сильные со слабыми, а каждый, стараясь выполнить свои задания, как бы соревнуется сам с собой, т.е. со своим ранее достигнутым результатом, своим предыдущим уровнем учебной деятельности. Соответственно, равные возможности для достижения успеха означают, что каждый обучающийся приносит очки своей группе, которые он зарабатывает путем улучшения своих собственных предыдущих результатов.

Сравнение, таким образом, проводится не с результатами других обучающихся этой или других групп, а с собственными, ранее достигнутыми результатами. Это дает «сильным», «средним» и «слабым» обучающимся равные возможности для получения очков для своей команды, т.к., стараясь изо всех сил улучшить результаты предыдущей работы, и «средний», и «слабый» обучающиеся приносят своей команде равное количество баллов, подсчет которых на основе приведенных ранее четырех критериев и составляет общую оценку, выставляемую группе в целом, что позволяет им чувствовать себя полноправными членами команды и стимулирует желание поднимать выше свою персональную «планку».

В процессе обучения в сотрудничестве при выполнении лабораторных работ обучающиеся в группах соотносят свои действия в процессе совместной деятельности, уточняют правила их выполнения, постепенно овладевая групповым способом приобретения нового теоретического знания и нового опыта деятельности. При этом между членами группы возникает, как мы уже отмечали, особый вид учебной коммуникации – обращение обучающихся друг к другу как при разрешении общей групповой проблемы, так и при решении индивидуальных познавательных задач.

Появление такого обращения свидетельствует о смене ролей при проведении лабораторного эксперимента. Если при традиционном обучении первоначально инициатива принадлежала педагогу, то при обучении в сотрудничестве обучающиеся выполняют учебный натурный эксперимент и модельный эксперимент над материальными моделями в рамках лабораторной работы самостоятельно, причем в процессе общения, взаимодействия, взаимопомощи и, вообще, в сотрудничестве они регулируют преобразование учебного материала. Естественно, при возникновении затруднений при разрешении возникших перед ними проблем они задают вопросы не только преподавателю, но и своим товарищам по группе, что свидетельствует о наличии организованной группы участников учебного эксперимента.

Кроме взаимной проверки внутри группы, как всеми членами группы, так и обучающимися, оценивающим активность каждого члена группы в решении общей задачи и культуры общения внутри группы, используются такие формы учебной деятельности, как взаимная проверка заданий группами друг у друга, общие задания для нескольких групп, обсуждение участниками способов своего действия. При этом используются те формы контроля, которые ранее были присущи деятельности педагога.

На первых этапах взаимной проверки групп одна команда отмечает ошибки и недостатки в работе другой и наоборот, однако впоследствии обучающиеся переходят от поверхностного контроля к содержательному, выявляя причины ошибок и разъясняя их характер другой группе и т.д. Другими словами, происходит процесс перехода от взаимного контроля по результату к взаимному контролю способов и принципов проведения учебного натурного эксперимента и модельного эксперимента над материальными моделями, тем самым, вырабатывается не только общая, но и частная, присущая именно этой группе (или ее членам) технология (алгоритм) наиболее эффективного и оптимального выполнения учебного натурного эксперимента и модельного эксперимента над материальными моделями. Стоит отметить, что сами обучающиеся рассматривают взаимную проверку как необходимое условие содержательного анализа учебной деятельности. Поэтому неудивителен тот факт, что обучающиеся порой отказываются оценивать проверенную работу (задание или его часть), мотивируя это тем, что после проверки нет ошибок, а сами участники проверки больше таких ошибок не сделают. Обучающиеся указывают, что содержательный контроль и соответствующая оценка работы уже выполнена.

Взаимные задания групп являются также необходимым и важным компонентом обучения в сотрудничестве. Выполнив эксперимент и творческие задания в рамках лабораторной работы, группы обмениваются полученными данными: одна из групп передает другой характеристики исследуемых объектов и явлений, результаты полученных экспериментальных данных, таблицы характеристических точек, погрешности измерений и т. д., не указывая при этом условия их получения; другая группа, выполняя эту же лабораторную работу, по переданным данным восстанавливает условия их получения.

Таким образом, одна из групп на всем протяжении лабораторного практикума предлагает другой составить схему совместного действия для исследования объектов и явлений с поэтапными и индивидуальными для каждого участника группы шагами в учебной деятельности. Поэтому в ходе выполнения взаимных заданий анализ объектов и явлений становится необходимым для организации совместной учебной деятельности группы обучающихся.

Деятельность педагога при выполнении обучающимися лабораторного эксперимента в процессе обучения в сотрудничестве приобретает совсем иную окраску, чем при традиционном обучении: он приобретает новую и очень важную роль для учебного процесса – роль организатора самостоятельной совместной учебной исследовательской (творческой) деятельности обучающихся. Он при этом не демонстрирует сами изучаемые явления и объекты, не осуществляет передачу знаний и опыта, накопленных человечеством, а помогает обучающимся самостоятельно добывать необходимые знания и приобретать новый опыт деятельности, критически осмысливать получаемую информацию, уметь делать выводы, аргументировать их, располагая необходимыми фактами, решать возникшие проблемы, также направляя внимание обучающихся на исследование условий происхождения познаваемых ими явлений и объектов.

Вместе с тем, объединение обучающихся в группы по 2-3 человека, а также структурирование, дифференциация и индивидуализация учебных заданий как для групп, так и для каждого члена позволяет достичь того, что при выполнении лабораторных работ все члены команды оказываются взаимосвязанными и взаимозависимыми, но при этом достаточно самостоятельными. Педагог в этом случае оказывается свободным и способным к маневру на занятии. Во время выполнения лабораторной работы он следит за активностью обучающихся и помогает той группе, которой это необходимо. Вместе с тем, в нужный момент педагог может объединить всех обучающихся, дать необходимые пояснения, прочитать лекцию, если это требуется и т.д.

Работа в сотрудничестве осуществляется постепенно, и это должно стать одной из стратегических целей педагога. Предложенные Е.С. Полат [165] семь постепенных шагов в обучении этому умению, по нашему мнению, достаточно полно определяют роль преподавателя в процессе организации учебной деятельности обучающихся при выполнении работ лабораторного практикума. Это: помощь обучающимся в осознании того, зачем нужно то или иное знание, опыт деятельности; помощь обучающимся в определении содержания нового опыта деятельности; обеспечение каждого обучающегося и творческой группы в целом информацией о том, верно ли выполняется задача по приобретению новых знаний и нового опыта деятельности; стимуляция обучающихся в том, чтобы они помогали друг другу во время выполнения лабораторной работы; создание ситуаций, в которых обучающиеся обязательно добьются положительного результата; стимуляция подобной практики до тех пор, пока обучающиеся не почувствуют потребность в ее постоянном применении.

В немаловажной степени эффективность выполнения лабораторного эксперимента зависит от правильного объединения обучающихся в группы и анализа работы этих творческих групп. Рассмотренный выше способ формирования групп естественным образом зависит от сложившейся между обучающимися культурной, коммуникативной и эмоциональной ситуации. На первых этапах обучения в сотрудничестве, пока и обучающиеся, и педагог привыкают к новым формам работы, на наш взгляд, не рекомендуется создавать постоянных групп. Можно оставить такие группы постоянными только в течение лабораторной работы или блока связанных между собой лабораторных работ. Однако если в той или иной группе работа в сотрудничестве идет слаженно и активно, то выполнение других лабораторных работ может осуществляться в том же составе. В других же группах необходимо менять составы до тех пор, пока и там не наладится активная слаженная работа. Но если этого не происходит, то тогда составы групп придется менять от раза к разу для выполнения лабораторной работы.

Таким образом, выделим три основных отличия развития совместной учебной деятельности обучающихся в творческих группах при обучении в сотрудничестве:

1. Взаимозависимость членов группы друг от друга и от общей цели при выполнении лабораторной работы наряду с личной ответственностью каждого члена группы при разрешении индивидуальных заданий за свои успехи и успехи своих товарищей.

2. Особое внимание уделяется способам рефлексии, общения внутри группы, которые реализуются как на уровне группы, так и на уровне каждого отдельного обучающегося.

3. Общая оценка работы группы складывается из четырех вышеприведенных критериев, основанных на оценке академических результатов работы и оценке формы общения и взаимодействия обучающихся внутри творческой группы. После совместной учебной деятельности отводится время для рассмотрения степени активности и взаимопомощи в процессе выполнения лабораторной работы; они обдумывают свое поведение, осуществляя рефлексию, а также намечают пути совершенствования своего сотрудничества.

При этом деятельность обучающихся структурирована так, что они постоянно вовлечены в активную совместную учебную деятельность с личной ответственностью за действия каждого члена группы и собственные действия.

В соответствии с этим, при выполнении обучающимися учебного натурного эксперимента и модельного эксперимента над материальными в процессе обучения физике мы выделяем три типа взаимозависимости участников совместного обучения:

1. Зависимость от единой цели, которая осознается обучающимися и которую они достигают только совместной учебной деятельностью.

2. Зависимость от источников информации, когда каждый обучающийся владеет только частью общей информации, которая необходима для выполнения лабораторной работы и решения творческих заданий, когда каждый вносит свой вклад в решение общей задачи. Данная зависимость находится на уровне разделения деятельности, ролевых функций, учебного материала, оборудования, разделенного между участниками группы.

3. Зависимость от формы поощрения. Поощряется вся группа в целом: каждый обучающийся получает одинаковую оценку за работу. Если же группа не заслужила поощрения, то это не подчеркивается никоим образом, чтобы избежать огорчения и т.д. В этом случае в самой благожелательной манере просто предоставляется возможность дополнительной практики по данному вопросу (возможно, в качестве внеаудиторной деятельности), а затем оцениваются усилия группы и достигнутый результат, что согласуется с одной из главных идей обучения в сотрудничестве, а именно: допускаемые ошибки – это всего лишь сигнал о том, что что-то не понято, что недостаточно было проведено практических занятий, а, следовательно, необходимо предоставить дополнительное время.

В свою очередь, цели, осуществляемые в совместной учебной деятельности при выполнении лабораторного эксперимента, также взаимосвязаны между собой внутри группы и состоят в: достижении единого результата от всей группы; подпись необходимых членов группы под каждой сдаваемой работой (проверено!); использовании таблицы успехов каждого члена группы по каждой лабораторной работе (в описательной форме с указанием моментов, требующих дополнительной практики); заполнении каждым членом группы собственного рабочего листа. Педагог берет для анализа один лист от группы на свой выбор, указывает и/или исправляет ошибки, оценивает.

Источники информации: материалы по типу «пила» – каждый член группы имеет на руках только свою часть задания, которую он выполняет индивидуально и самостоятельно; обучающийся может ознакомиться со всем заданием, но работать только над своей частью; распределение ролей при выполнении общей задачи.

Поощрения: балльная оценка; запись индивидуальных и групповых достижений в специальный журнал.

Кроме того, взаимозависимость по указанным аспектам предполагает также индивидуальную ответственность за общий результат. Цель, задачи лабораторной работы, которые стоят перед группой, предполагают владение теоретическими знаниями и определенным опытом деятельности каждым членом творческой группы. Такая ответственность обеспечивается следующим образом:

- выделяемый педагогом один из членов группы рассказывает об общем замысле выполнения лабораторной работы и творческих заданий;

- между обучающимися внутри группы происходит распределение видов деятельности для выполнения лабораторной работы;

- оценка, получаемая группой, является как бы исходной и ее можно улучшить, если каждый член группы сможет что-то добавить к сказанному, сделанному и т.д.

При выполнении учебного лабораторного эксперимента (натурного и модельного над материальными моделями) развитие совместной учебной деятельности обучающихся в творческих группах на лабораторно-практических занятиях осуществляется на четырех уровнях, соответствующих уровням развития учебной деятельности обучающихся: репродуктивном (воспроизводящем и реконструктивно-вариативном) и продуктивном (эвристическом и исследовательском (творческом)).

I уровень сотрудничества (воспроизводящий репродуктивный) характеризуется тем, что обучающиеся строят свою совместную учебную деятельность по выполнению лабораторной работы путем простой координации отведенной ему части общего задания с операциями других членов группы. При этом внутри группы ее члены не выделяют связей между производимыми ими операциями, т.е. обмен между ними отсутствует.

На II уровне сотрудничества (реконструктивно-вариативном репродуктивном) члены группы объединяют свои части общего задания путем последовательного связывания внутри общего ряда. Участники такого типа совместной учебной деятельности воспринимают ее как некоторое целое, складывающееся из частей, каждая из которых представляет собой конкретные результаты заданий, выполненных отдельными обучающимися. При этом очень часто обучающиеся обмениваются своими частями задания при выполнении следующей лабораторной работы, таким образом, внутри группы складываются определенный порядок действий и операций в совместном осуществлении лабораторной работы. Координация распределения частей общего задания расценивается членами группы как необходимое условие успешного выполнения лабораторной работы.

III уровень сотрудничества (эвристический продуктивный) характеризуется тем, что обучающиеся строят совместную учебную деятельность на основе специальной организации общего действия по разрешению возникшей перед ними познавательной проблемы. При этом выполнение творческих заданий дифференцированного характера осуществляется каждым членом группы индивидуально в зависимости от наличного уровня обученности.

IV уровень сотрудничества (исследовательский продуктивный) объединяет в себе два предыдущих, а также характеризуется совместной учебной деятельностью по решению творческих задач, направленных на более углубленное познание исследуемого в лабораторной работе объекта или явления. Выполнение творческих дифференцированных заданий осуществляется по принципу «вертушки», то есть каждое последующее задание выполняется новым обучающимся, но при участии всей группы. Это реализуется за счет повышения интеллектуальной сложности и социальной значимости продуктивных творческих заданий.

Таким образом, организация совместной учебной деятельности обучающимся при выполнении лабораторного эксперимента заключается в переходе от репродуктивной к продуктивной (исследовательской) учебной деятельности и позволяет говорить об индивидуализации учебной деятельности каждого обучающегося при выполнении учебного натурного эксперимента и модельного эксперимента над материальными моделями, что выражается в проявлении личностного смысла в планируемой учебной деятельности; в свободном выборе и определении своей роли в учебной деятельности при общем решении проблемы и в подборе средств и способов выполнения своей части проблемы; в приобретении нового опыта деятельности; в проведении рефлексии каждым обучающимся как своей учебной деятельности (саморефлексия), так и учебной деятельности остальных членов группы (рефлексия межличностных отношений).

7. Метод проектов

Метод проектов не является принципиально новым в мировой педагогике. Он возник еще в 1920-е годы нынешнего столетия в США. Его называли также методом проблем, и связывался он с идеями гуманистического направления в философии и образовании, разработанными американским философом и педагогом Дж. Дьюи, а также его учеником В.Х. Килпатриком. Дж. Дьюи предлагал строить обучение на активной основе, через целесообразную деятельность ученика, сообразуясь с его личным интересом именно в этом знании. Отсюда чрезвычайно важно было показать детям их собственную заинтересованность в приобретаемых знаниях, которые могут и должны пригодиться им в жизни. Но для чего, когда? Вот тут-то и требуется проблема, взятая из реальной жизни, знакомая и значимая для ребенка, для решения которой ему необходимо приложить полученные знания и новые, которые еще предстоит приобрести. Где, каким образом? Учитель может подсказать новые источники информации или просто направить мысль учеников в нужную сторону для самостоятельного поиска. Но в результате ученики должны самостоятельно и совместными усилиями решить проблему, применив необходимые знания подчас из разных областей, получить реальный и ощутимый результат. Решение проблемы, таким образом, приобретает контуры проектной деятельности. Разумеется, со временем реализация метода проектов претерпела некоторую эволюцию. Родившись из идеи свободного воспитания, она становится в настоящее время интегрированным компонентом вполне разработанной и структурированной системы образования.

Но суть ее остается прежней – стимулировать интерес ребят к определенным проблемам, предполагающим владение некоторой суммой знаний, и через проектную деятельность, предусматривающую решение одной или целого ряда проблем, показать практическое применение полученных знаний. Другими словами, от теории к практике – соединение академических знаний с прагматическими при соблюдении соответствующего баланса на каждом этапе обучения.

Метод проектов привлек внимание русских педагогов еще в начале XX века. Идеи проектного обучения возникли в России практически параллельно с разработками американских педагогов. Под руководством русского педагога С.Т. Шацкого в 1905 г. была организована небольшая группа сотрудников, пытавшаяся активно использовать проектные методы в практике преподавания.

Позднее, уже при советской власти, эти идеи стали довольно широко, но недостаточно продуманно и последовательно внедряться в школу, и постановлением ЦК ВКП(б) в 1931 году метод проектов был осужден. С тех пор в России больше не предпринималось сколько-нибудь серьезных попыток возродить этот метод в школьной практике. Вместе с тем в зарубежной школе он активно и весьма успешно развивался (в США, Великобритании, Бельгии, Израиле, Финляндии, Германии, Италии, Бразилии, Нидерландах и многих других странах, где идеи гуманистического подхода к образованию Дж. Дьюи, его метод проектов нашли широкое распространение и приобрели большую популярность в силу рационального сочетания теоретических знаний и их практического применения для решения конкретных проблем окружающей действительности в совместной деятельности школьников). «Все что я познаю, я знаю, для чего это мне надо и где и как я могу эти знания применить» – вот основной тезис современного понимания метода проектов, который и привлекает многие образовательные системы, стремящиеся найти разумный баланс между академическими знаниями и прагматическими умениями.

В основе метода проектов лежит развитие познавательных навыков учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания и ориентироваться в информационном пространстве, развитие критического мышления. Метод проектов – это из области дидактики, частных методик, если он используется в рамках определенного предмета. Метод – дидактическая категория. Это совокупность приемов, операций овладения определенной областью практического или теоретического знания, той или иной деятельности. Это путь познания, способ организации процесса познания. Поэтому, если мы говорим о методе проектов, то имеем в виду именно способ достижения дидактической цели через детальную разработку проблемы (технологию), которая должна завершиться вполне реальным, осязаемым практическим результатом, оформленным тем или иным образом. Дидакты и педагоги обратились к этому методу, чтобы решать свои дидактические задачи. В основу метода проектов положена идея, составляющая суть понятия «проект», его прагматическая направленность на результат,который получается при решении той или иной практически или теоретически значимой проблемы. Этот результат можно увидеть, осмыслить, применить в реальной практической деятельности. Чтобы добиться такого результата, необходимо научить детей самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этой цели знания из разных областей, способность прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения, умения устанавливать причинно-следственные связи. Метод проектов всегда ориентирован на самостоятельную деятельность учащихся – индивидуальную, парную, групповую, которую учащиеся выполняют в течение определенного отрезка времени. Этот метод органично сочетается с групповым (cooperative learning) подходом к обучению. Метод проектов всегда предполагает решение какой-то проблемы. А решение проблемы предусматривает, с одной стороны, использование совокупности разнообразных методов и средств обучения, а с другой – необходимость интегрирования знаний и умений из различных сфер науки, техники, технологии, творческих областей. Результаты выполненных проектов должны быть, что называется, «осязаемыми»: если это теоретическая проблема – то конкретное ее решение, если практическая – конкретный результат, готовый к внедрению.

В последнее время метод проектов становится в нашей стране не просто популярным, но и «модным», что вселяет вполне обоснованные опасения, ибо где начинается диктат моды, там часто отключается разум. Теперь часто приходится слышать о широком применении этого метода в практике обучения, хотя на поверку выходит, что речь идет о работе над той или иной темой, просто о групповой работе, о каком-то внеклассном мероприятии. И всеэто называют проектом. На самом деле метод проектов может быть индивидуальным или групповым, но если это метод, то он предполагает определенную совокупность учебно-познавательных приемов, которые позволяют решить ту или иную проблему в результате самостоятельных действий учащихся с обязательной презентацией этих результатов. Если же говорить о методе проектов как о педагогической технологии, то эта технология включает в себя совокупность исследовательских, поисковых, проблемных методов, творческих по самой своей сути.

Умение пользоваться методом проектов – показатель высокой квалификации преподавателя, его прогрессивной методики обучения и развития учащихся. Недаром эти технологии относят к технологиям XXI века, предусматривающим, прежде всего, умение адаптироваться к стремительно изменяющимся условиям жизни человека постиндустриального общества.

Основные требования к использованию метода проектов:

1. Наличие значимой в исследовательском творческом плане проблемы/задачи, требующей интегрированного знания, исследовательского поиска для ее решения (например, исследование демографической проблемы в разных регионах мира; создание серии репортажей из разных концов земного шара по одной проблеме; проблема влияния кислотных дождей на окружающую среду и т.п.).

2. Практическая, теоретическая, познавательная значимость предполагаемых результатов (например, доклад в соответствующие службы о демографическом состоянии данного региона, факторах, влияющих на это состояние, тенденциях, прослеживающихся в развитии данной проблемы; совместный с партнером по проекту выпуск газеты, альманаха с репортажами с места событий; охрана леса в разных местностях, план мероприятий и т.п.).

3. Самостоятельная (индивидуальная, парная, групповая) деятельность учащихся.

4. Структурирование содержательной части проекта (с указанием поэтапных результатов).

5. Использование исследовательских методов, предусматривающих определенную последовательность действий:

- определение проблемы и вытекающих из нее задач исследования (использование в ходе совместного исследования метода «мозговой атаки», «круглого стола»);

- выдвижение гипотезы их решения;

- обсуждение методов исследования (статистических, экспериментальных, наблюдений и пр.);

- обсуждение способов оформления конечных результатов (презентаций, защиты, творческих отчетов, просмотров и пр.); - сбор, систематизация и анализ полученных данных; подведение итогов, оформление результатов, их презентация;

- выводы, выдвижение новых проблем исследования.

Выбор тематики проектов в разных ситуациях может быть различным. В одних случаях учителя определяют тематику с учетом учебной ситуации по своему предмету, естественных профессиональных интересов, интересов и способностей учащихся. В других – тематика проектов, особенно предназначенных для внеурочной деятельности, может быть предложена и самими учащимися, которые, естественно, ориентируются при этом на собственные интересы, не только чисто познавательные, но и творческие, прикладные.

Возможно, чтобы тематика проектов касалась какого-то теоретического вопроса школьной программы с целью углубления знаний отдельных учеников по этому вопросу, дифференциации процесса обучения (например, проблема гуманизма конца XIX – начала XX столетия; причины и следствия распада империй; проблема питания, экологии в мегаполисе и т.д.).

Чаще, однако, темы проектов относятся к какому-то практическому вопросу, актуальному для повседневной жизни и, вместе с тем, требующему привлечения знаний учащихся не по одному предмету, а из разных областей, их творческого мышления, исследовательских навыков. Таким образом, кстати, достигается вполне естественная интеграция знаний.

Тем для проектов – неисчерпаемое множество и перечислить хотя бы наиболее, так сказать, «целесообразные» – дело совершенно безнадежное, поскольку это – живое творчество, которое нельзя никак регламентировать.

Результаты выполненных проектов должны быть материальны, т.е. как-либо оформлены. В ходе решения какой-либо проектной проблемы учащимся приходится привлекать знания и умения из разных областей: химии, физики, родного языка, иностранных языков, особенно, если речь идет о международных проектах.