РОЗВИТОК ДОСЛІДНИЦЬКИХ УМІНЬ МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ МАТЕМАТИКИ І ФІЗИКИ У ПРОЦЕСІ НАВЧАННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ Автореферат

У вступі обґрунтовано актуальність і доцільність теми дослідження, визначено його мету, об’єкт, предмет, сформульовано гіпотезу і завдання, розкрито теоретико-методологічні основи та методи дослідження, його етапи, наукову новизну, практичне значення, наведено дані про апробацію і впровадження результатів.

У першому розділі – «Розвиток дослідницьких умінь майбутніх учителів математики і фізики як психолого-педагогічна проблема» – викладено результати аналізу стану розробленості проблеми розвитку дослідницьких умінь майбутніх учителів математики і фізики. Визначено роль і місце дослідницької діяльності в професійній сфері вчителів математики і фізики, розкриваються психолого-педагогічні основи розвитку дослідницьких умінь в умовах використання ІКТ. Викладено результати дослідження щодо ролі і місця ІКТ у навчальних планах ВНЗ та їх вплив на розвиток дослідницьких умінь майбутніх учителів математики й фізики. Розроблено модель дослідницьких умінь майбутніх учителів математики й фізики.

На основі аналізу методів професійної діяльності вчителя, наведених у працях Ю. К. Бабанського, В. І. Бондаря, С. У. Гончаренка, С. Б. Єлканова, І. Я. Зязюна, Н. В. Кузьміної, О. І. Ляшенка, В. О. Сластьоніна, з’ясовано особливості професійної діяльності вчителів математики і фізики. Їх сутність полягає в тому, що чітко визначено дослідницьку діяльність у галузі педагогіки та в галузі науки (математики або фізики). Це обумовлено такими чинниками: по-перше, як математика, так і фізика – це фундаментальні науки, вчитель математики (або фізики) має бути не тільки педагогом, а й фахівцем у відповідній галузі наук; а по-друге, і математика, і фізика оперують не тільки реальними об’єктами, а й часто їх математичними та фізичними моделями, що створює необхідні передумови для використання в дослідницькій діяльності засобів ІКТ.

На основі досліджень вітчизняних учених (М. І. Бурда, С. У. Гончаренко, О. І. Ляшенко, С. А. Раков, Ю. В. Триус, І. О. Теплицький, С. О. Семеріков та ін.) визначено структуру дослідницької діяльності учителів математики й фізики. В результаті порівняння структур дослідницької діяльності учителів математики і фізики з’ясовано, що вони мають високий ступінь ідентичності, тому основні етапи дослідження, на яких доцільно використовувати засоби ІКТ, однакові для учителів математики і фізики, а отже, й концепцію застосування засобів ІКТ для розвитку дослідницьких умінь студентів 1-2 курсів – майбутніх учителів математики і фізики – можна побудувати за спільними принципами. Засоби ІКТ в дослідницькій діяльності вчителів математики і фізики можуть бути як об’єктом, так і засобом, а також результатом діяльності. Зроблено висновок про те, що дослідницька діяльність посідає важливе місце у професійній діяльності учителів математики і фізики, а концептуальні підходи до застосування засобів ІКТ для студентів 1-2 курсів педагогічних університетів мають несуттєві розбіжності. Засоби ІКТ та їх зміст для студентів-математиків і студентів-фізиків можуть бути ідентичними.

На основі аналізу навчальних планів Бердянського державного педагогічного університету, Глухівського національного педагогічного університету ім. О. Довженка, Житомирського державного університету ім. І. Франка, Полтавського національного педагогічного університету ім. В. Г. Короленка, Сумського державного педагогічного університету ім. А. С. Макаренка визначено, що інформатичні дисципліни займають в них вагоме місце, а кількість навчальних годин для них в цих ВНЗ майже однакова, що доведено методами математичної статистики.

Аналіз науково-методичної літератури, а також можливостей засобів ІКТ для розвитку дослідницьких умінь дав можливість окреслити такі показники значущості засобів ІКТ, як коефіцієнт повноти, коефіцієнт мультимедійності, коефіцієнт моделювання, коефіцієнт зміни умов дослідження, коефіцієнт зворотного зв’язку.

У процесі порівняння засобів ІКТ за визначеними показниками доведено, що кожен окремий засіб ІКТ уможливлює розвиток лише окремих компонентів дослідницьких умінь. Тому доцільним є розроблення системи завдань до засобів ІКТ, що включені до навчальних програм. Розроблення завдань з мов програмування і баз даних не є обов’язковим, тому що їх вплив на розвиток дослідницьких умінь значно нижчий, ніж у табличного процесора, текстового редактора та ін.

У процесі порівняння педагогічної моделі дослідницьких умінь учителів математики і фізики визначено, що чинники впливу на рівень дослідницьких умінь є однаковими. Тому можна передбачити, що організація навчального процесу з вивчення засобів ІКТ, зміст і структура дослідницьких завдань для студентів-математиків і студентів-фізиків І-ІІ курсів педагогічних університетів матимуть високий ступінь ідентичності.

У другому розділі – «Розробка системи дослідницьких завдань з інформатичних дисциплін» – обґрунтовано принципи розробки дослідницьких завдань і виявлено особливості розвитку основних компонентів дослідницьких умінь студентів-фізиків і студентів-математиків І-ІІ курсів. Запропоновано методику розвитку дослідницьких умінь студентів на лабораторно-практичних заняттях і в процесі індивідуальної роботи з використанням основних засобів ІКТ, які вивчаються в педагогічних університетах.

Визначено вимоги до системи розвитку дослідницьких умінь майбутніх учителів математики й фізики, розроблено основні положення і сформульовано такі принципи її побудови: принцип відповідності (дослідницька діяльність студентів має відповідати дослідницькій діяльності учителів математики й фізики), принцип розвитку (дослідницька діяльність студентів повинна забезпечити розвиток особистості студента і можливість її подальшого самовдосконалення), принцип узгодженості (у дослідницькій діяльності студентів мають бути враховані властивості засобів ІКТ, що вивчаються, а також сучасний стан розвитку ІКТ), принцип універсальності (засоби ІКТ виступають у ролі засобів навчання, об’єкта вивчення і результатів дослідницької діяльності), принцип гнучкості (потрібно, щоб розроблена система завдань сприяла досягненню певного рівня розвитку дослідницьких умінь, з одного боку, і врахувала індивідуальні особливості студента – з іншого).

Запропонована структура дослідницької діяльності студентів фізико-математичних спеціальностей містить: методи, засоби, форми і результати діяльності (здобуті знання, уміння, навички, дослідницькі матеріали, друковані праці, розроблені засоби ІКТ).

Визначено шляхи розвитку основних компонентів дослідницьких умінь: уміння окреслювати проблему, висувати гіпотезу; формулювати мету і завдання дослідження; здійснювати пошук інформації; аналізувати джерела та визначати їх достовірність; узагальнювати і систематизувати інформацію; розробляти логіку і послідовність дослідження; виділяти суттєві ознаки понять, явищ, процесів; виконувати дослідження; подавати результати дослідження у вигляді таблиць, графіків, діаграм; аналізувати результати дослідження; обґгрунтовувати результати дослідження. На основі аналізу особливостей розвитку окремих компонентів дослідницьких умінь зроблено висновок, що варто поєднувати навчання пізнавальної діяльності з навчально-дослідницькою діяльністю студентів. Доцільною є класифікація дослідницьких завдань за змістом навчального матеріалу: на лабораторно-практичних заняттях слід використовувати завдання практичного та емпіричного виду, а в процесі індивідуальної роботи студентів – завдання теоретичного, практичного, емпіричного та змішаного виду.

Незважаючи на досить широкий спектр форм навчання інформатичних дисциплін, розвиток дослідницьких умінь студентів буде найбільш ефективним на лабораторно-практичних заняттях, які передбачають активну і самостійну роботу студентів, а також у процесі індивідуальної роботи. Використовуючи теорію дослідницького навчання В. В. Давидова, А. В. Хуторського і О. І. Савенкова, в структуру лабораторно-практичного заняття було введено елементи дослідження та визначено особливості побудови завдань з тих розділів ІКТ, які вивчаються у педагогічних університетах.

Важливе місце у розробленій системі розвитку дослідницьких умінь майбутніх учителів математики й фізики у процесі вивчення інформатичних дисциплін займає індивідуальна робота студентів, що передбачає такий важливий компонент, як індивідуальне навчально-дослідницьке завдання. Воно має переваги перед лабораторною роботою, оскільки не має обмеження в часі і дає змогу виконувати більш ґрунтовне дослідження певної проблеми. Визначено такі принципи побудови індивідуальних навчально-дослідницьких завдань: наявність елементів дослідження; відповідність основних етапів роботи над завданням основним етапам дослідження; потреба у чіткій структурованості роботи, у лаконічності викладу; використання додаткових літературних джерел; можливість виконання завдання різними способами; необхідність довизначення умов дослідження; відповідність змісту індивідуального завдання тим темам, які вивчаються в даному курсі.

Індивідуальне навчально-дослідницьке завдання найбільш повно формує у студентів уявлення про процес науково-дослідницької діяльності, сприяє розвитку дослідницьких умінь більшою мірою, ніж лабораторна робота. Водночас виконання лабораторних робіт забезпечує розвиток кожного окремого дослідницького вміння, а також забезпечує необхідний контроль викладача за процесом розвитку дослідницьких умінь студентів.

У третьому розділі – «Організація і результати педагогічного експерименту» – розкрито особливості організації і здійснення педагогічного експерименту, розроблено показники рівня розвитку дослідницьких умінь, обґрунтовано особливості діагностування рівня розвитку дослідницьких умінь студентів в умовах використання ІКТ, показано результати педагогічного експерименту.

Дослідно-експериментальна робота, яка тривала два роки, містила констатувальний, пошуковий і формувально-узагальнювальний етапи. Її мета – перевірка ефективності розробленої системи дослідницьких завдань. Окрім того, в процесі дослідно-експериментальної роботи було перевірено ефективність використання лабораторних робіт та індивідуальних навчально-дослідницьких завдань для розвитку дослідницьких умінь майбутніх учителів фізики й математики.

На констатувальному етапі експерименту визначено такі критерії розвитку дослідницьких умінь: пізнавально-самостійний, дослідницько-діяльнісний, когнітивний і мотиваційний.