ФОРМУВАННЯ НАВЧАЛЬНО-ДОСЛІДНИЦЬКИХ УМІНЬ УЧНІВ У ПРОЦЕСІ НАВЧАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ СТОХАСТИКИ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дослідження, вказано зв’язок роботи з галузевими та державними планами та програмами, визначено об’єкт та предмет, мету і завдання, методологічну основу і методи дослідження, розкрито наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, зазначено особистий внесок здобувача, а також наведено відомості щодо апробації та впровадження результатів проведеного дослідження.

У першому розділі дисертації «Теоретичні основи формування навчально-дослідницьких умінь учнів загальноосвітніх навчальних закладів» здійснено аналіз науково-методичної, психолого-педагогічної і навчальної літератури з проблеми дослідження, висвітлено різні погляди науковців на поняття навчально-дослідницьких умінь учнів; з’ясовано особливості й уточнено поняття навчально-дослідницької діяльності учнів; визначено структурні компоненти навчально-дослідницьких умінь учнів; розглянуто процес формування начально-дослідницьких умінь учнів; розкрито психологічні особливості розвитку учнів старшої школи.

В українській психолого-педагогічній літературі зустрічається два орфографічно різні, але лексично рівноправні терміни «уміння» та «вміння». Корінь слова «уміння» – «ум». Діяти уміло – означає діяти з розумом, самостійно планувати весь хід роботи, знаходити найбільш раціональні способи розв’язування поставлених задач. Істотною особливістю умінь є їх узагальненість, внаслідок чого вони з успіхом реалізуються у мінливих і різноманітних ситуаціях. У самому широкому розумінні уміння – це засвоєна готовність свідомо розв’язати ту чи іншу задачу. Уміння передбачає добру орієнтацію в нових умовах та включає в себе елементи творчості. На думку Г. С. Костюка існує стільки умінь, скільки є різних конкретних видів діяльності людини.

Особливу роль у формуванні творчої особистості відіграють навчально-дослідницькі уміння, які В. І. Андрєєв, А. Г. Іодко, В. В. Успенський, Н. Г. Недодатко, Г. В. Токмазов виділяють в окрему групу. Необхідність виділити дослідницькі уміння в окрему групу є об’єктивним відображенням процесу зближення науки та виробництва і зростанням ролі наукового підходу до будь-якої діяльності, навіть якщо вона не носить наукового характеру. Для розвитку творчого мислення, розумових здібностей і підвищення якості знань найкращим способом є цілком самостійне здобування знань на основі пошуку і дослідження.

Огляд і аналіз основних досліджень, в яких сучасні науковці розглядають формування навчально-дослідницьких умінь учнів, виявив наявність різноманітних поглядів на поняття навчально-дослідницьких умінь учнів і надав можливість віднести навчально-дослідницькі уміння до загально-навчальних умінь учнів (стосуються всіх навчальних предметів) і розглядати навчально-дослідницькі уміння учнів як здатність учнів виконувати систему дій практичного та розумового характеру, що підпорядковуються логіці наукового дослідження і свідомо використовується ними в освітньому процесі для здобування нових знань.

Навчально-дослідницькі уміння формуються в процесі відповідної діяльності, що організовується та спрямовується педагогом. Навчально-дослідницька діяльність учнів – це діяльність учнів, що організовується вчителем з використанням різноманітних форм організації навчання та дидактичних засобів, яка спрямована на виявлення й доведення закономірних зв'язків і відношень теоретично аналізованих або експериментально спостережуваних фактів, явищ, процесів; у якій домінує самостійне свідоме застосування прийомів наукових методів пізнання і у результаті якої учні активно здобувають знання, розвивають свої дослідницькі вміння й здібності, при цьому результатом навчально-дослідницької діяльності учнів є інтелектуальний продукт, пов'язаний із встановленням істини в результаті процедури процесу дослідження.

Проведений аналіз тлумачень структури навчально-дослідницьких умінь свідчить про різний зміст, що вкладають автори різних галузей знань у дане поняття. При цьому спільним і безперечним є те, що у всіх випадках навчально-дослідницькі вміння учнів мають відповідати основним узагальненим етапам дослідницької діяльності. Навчально-дослідницькі уміння учнів, як складові творчої діяльності (навчальної та дослідницької), неможливо подати як точно описані та строго регульовані системи операцій або дій. Будь-яке структурування буде носити умовний характер і змінюватися в залежності від предмета дослідження, поставленої мети тощо. В рамках проведеного дослідження, враховуючи особливості навчання учнів елементів стохастики, логіку наукового дослідження розглядалися навчально-дослідницькі уміння учнів, що складалися з організаційного, інформаційного, інтелектуального, комунікативного та технічного компонентів.

Пізнавальні можливості та інтереси учнів, їх знання можна розглядати як результат і як інструмент дослідження явищ дійсності та їх спільної з учителем діяльності. Тому формування навчально-дослідницьких умінь учнів сьогодні доцільно розглядати з позицій дослідницького підходу. Набуттю навчально-дослідницьких умінь сприятиме підхід, при якому ідеями досліджень просякнуті всі форми навчальної роботи: лекційні та практичні заняття, лабораторні заняття, індивідуальна та самостійна робота. При дослідницькому підході в процесі навчання використовується спеціально складена система вправ, завдань, запитань; застосовуються новітні інформаційні технології. До переваг дослідницького підходу віднесено не тільки введення загальних методів наукового пізнання в навчальний процес і використання різноманітних форм організації навчання, а й актуалізацію внутріпредметних і міжпредметних зв'язків; ускладнення змістової й удосконалювання процесуальних сторін пізнавальної діяльності.

У другому розділі дисертації «Методична система формування навчально-дослідницьких умінь учнів у процесі навчання елементів стохастики» розглянуто питання створення та впровадження методичної системи формування навчально-дослідницьких умінь учнів у процесі навчання елементів стохастики на основі статистичного підходу до формування поняття ймовірності.

Певний запас стохастичних знань є невід'ємною умовою творчої роботи фахівців багатьох галузей. Навчання у школі окремих предметів вимагає залучення імовірнісних ідей і відповідного понятійного апарата. Розв’язування задач зі стохастики сприяє засвоєнню методів і принципів описування реальних ситуацій математичною мовою; вчить раціонально вибирати адекватний математичний апарат для вирішення позаматематичних завдань; підводить до математичного «відкриття», виховує потребу в розширенні знань; підвищує мотивацію введення ймовірнісних понять, розвиває інтуїтивне уявлення про ймовірнісно-статистичні поняття й методи; знайомить учнів з методологією математики й особливим характером стохастичних умовиводів; демонструє розбіжність в характері двох світів – світу математики й реальної ситуації; дає можливість підсилити внутріпредметні та міжпредметні зв'язки за допомогою застосування стохастичних методів у різних галузях знання й практики.

Від умілого, методично продуманого добору задач і завдань залежить не лише успішне опанування навчальним матеріалом, а й правильна організація самостійної пізнавальної діяльності учнів і формування навчально-дослідницьких умінь учнів.

У процесі дослідження було виявлено, що схильність учнів до дослідницької діяльності в значній мірі індивідуальна. Вона залежить від розвитку пізнавальних інтересів та аналітичних здібностей учнів, змісту й обсягу їх знань, спостережливості, пам’яті, уваги, гнучкості мислення, багатства уявлень, працьовитості, волі, спроможності до зосередженої й відповідальної праці. Досвід дослідницької діяльності учнями накопичується поступово, і навіть не при кожній навчально-дослідницькій діяльності вказаний досвід формується і виявляється цілковито. Цей досвід можна набути в процесі розв’язування нових проблем, що потребує перенесення, комбінування, перетворення способів діяльності, уміння бачити проблему тощо.

У дисертаційній роботі запропоновано методику навчання елементів стохастики на основі статистичного підходу до формування поняття ймовірності, спрямовану на формування навчально-дослідницьких умінь, наукового світогляду учнів, уявлень про ідеї і методи сучасної теорії ймовірностей, її роль у пізнанні дійсності та інтелектуальному розвитку учнів: логічного мислення, алгоритмічної, інформаційної культури, пам’яті, уваги, інтуїції.

У ході дослідження визначено сукупність педагогічних умов і шляхи формування навчально-дослідницьких умінь учнів у процесі навчання елементів стохастики. До сукупності педагогічних умов, що сприяють формуванню навчально-дослідницьких умінь учнів віднесено: відповідний добір змісту навчання елементів стохастики, доцільних методів, засобів, форм організації навчання; створення середовища, сприятливого для розвитку особистості, можливості здійснення творчого спілкування між учасниками навчального процесу. Серед шляхів формування навчально-дослідницьких умінь учнів в процесі навчання елементів стохастики виділено:

1.       Розв’язування задач на:

а) моделювання (задачі з несформульованою вимогою до розв’язування; задачі з неповною умовою; задачі з надлишковими умовами; задачі із трансформацією з конкретного в абстрактний план (побудова простору елементарних подій; представлення простору елементарних подій різними способами; побудова простору подій і обчислення статистичних ймовірностей); задачі із трансформацією з абстрактного в конкретний план (складання учнями задач за даними моделями стохастичних експериментів; складання учнями задач на задану тему; складання задач за схемою; застосування теоретичних знань до розв’язування задач практичного характеру)).

б) складання, «читання», перетворення таблиць з даними статистичних досліджень;

в) побудову та «читання» схем, діаграм, графіків.

2.       Використання запитань, що спрямовані на розвиток критичного мислення, уміння застосовувати твердження загального характеру на практиці.

3.       Спонукання учнів самостійно сформулювати та поставити запитання, систему запитань.

4.       Проведення учнями міні-експериментів стохастичного характеру.

5.       Використання комп’ютера та педагогічних програмних засобів у процесі навчання учнів елементів стохастики.

6.       Залучення учнів до повідомлень, доповідей, реферування, участі в конференціях.

7.       Організація та проведення навчального статистичного дослідження.

Комплексне використання різноманітних форм організації навчання (лекцій, тематичних семінарів, диспутів, навчальних статистичних досліджень, навчальних екскурсій, навчальних конференцій, консультацій), що спрямовані на формування навчально-дослідницьких умінь учнів, сприяло оволодінню школярами методами творчої діяльності, розвитку уміння працювати самостійно і в співпраці з іншими; формуванню життєвої позиції «дослідника» («вивчаю, прагну зрозуміти, сам вирішую проблеми») на противагу позиції «споживача» («беру, користуюся, розв'язування проблем залишаю іншим»); підвищенню інтересу до вивчення математики. В процесі навчання учнів елементів стохастики систематично організовувалися окремі види діяльності учнів: індивідуальне самонавчання, групова робота за заданою темою, взаємонавчання груп, учень замість учителя, підготовка виступів, тощо.

Особливе місце в процесі формування навчально-дослідницьких умінь учнів відводилося використанню інформаційно-комунікаційних технологій. В роботі показано використання програмного комплексу GRAN1 до розв’язування задач стохастики та опрацювання статистичних даних, що отримані в ході власних статистичних досліджень учнів. Наведено приклади розв’язування задач, що спрямовані на формування навчально-дослідницьких умінь учнів та розроблені приклади лабораторних робіт.

З метою з’ясування педагогічної ефективності пропонованої методики навчання елементів стохастики, що орієнтована на формування навчально-дослідницьких умінь учнів загальноосвітніх навчальних закладів, та завершеності розв’язування завдань дослідження було проведено педагогічний експеримент.

На першому етапі дослідження (2002–2003 рр.) здійснювався констатувальний експеримент. На цьому етапі проводився теоретичний аналіз державних документів, навчальних планів і програм з математики, психолого-педагогічної та навчально-методичної літератури з проблеми дослідження. Вивчалась психолого-педагогічна та навчально-методична література з питань методики навчання учнів елементів стохастики. Здійснювалося спостереження за навчальним процесом, вивчалися результати навчальної діяльності вчителів та навчально-пізнавальної діяльності учнів, проводилося анкетування учнів та вчителів, бесіди з учнями та вчителями, вивчення та аналіз педагогічного досвіду вчителів математики загальноосвітніх шкіл. Визначалися найбільш раціональні форми, методи, засоби навчання математики, зокрема елементів стохастики, учнів старшої школи.

На другому етапі дослідження (2003–2004 рр.) на підставі висновків, зроблених за результатами теоретичного аналізу проблеми, та результатами констатувального експерименту розроблялась концепція дослідження. На цьому етапі дослідження продовжувався цілеспрямований пошук та добір змісту навчання елементів стохастики. Було розроблено програму факультативного курсу для учнів загальноосвітньої школи «Елементи стохастики». Розроблявся первинний матеріал зі стохастики за темами факультативного курсу. Створювалися задачі та завдання, спрямовані на формування навчально-дослідницьких умінь учнів. Проводився пошук і методичний аналіз програмних засобів.

Однією з проблем проведення педагогічного експерименту була необізнаність вчителів математики м. Бердянська та Бердянського району Запорізької області з особливостями навчання учнів елементів стохастики на основі статистичного підходу до формування поняття ймовірності. Оскільки в основному вузівському курсі методики навчання математики питання навчання теорії статистичних ймовірностей не розглядаються, то з метою розширення і поглиблення методичних знань майбутніх учителів було розроблено і впроваджено в практику навчання студентів фізико-математичного факультету в Бердянському державному педагогічному університеті спецкурс «Елементи стохастики» та посібник-практикум для студентів вищих навчальних педагогічних закладів освіти, що відповідає програмі вказаного спецкурсу.

Особливості методики розв’язування задач зі стохастики за допомогою комп’ютера розглядалися з вчителями м. Бердянська, Бердянського та Приморського районів Запорізькій області на методичних семінарах-практикумах, що проводилися на кафедрі математики, методики викладання математики Бердянського державного педагогічного університету та курсах підвищення кваліфікації вчителів на базі Бердянської філії Запорізького обласного інституту післядипломної педагогічної освіти, з вчителями Куйбишевського району Запорізької області на базі Куйбишевської спеціалізованої загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів «Інтелект».

На третьому, завершальному (формувальному) етапі дослідження (2004–2008 рр.) здійснювалося експериментальне навчання учнів у відповідності до розробленої в ході дослідження комп’ютерно-орієнтованої методики навчання учнів елементів стохастики та проводилося опрацювання отриманих результатів. Для перевірки ефективності запропонованої методики навчання учнів елементів стохастики на завершальному етапі дослідження застосовувалися статистичні методи опрацювання даних.

Експериментальне навчання учнів десятого класу елементів стохастики здійснювалося здобувачем і вчителями математики на факультативному курсі «Елементи стохастики». Експериментальним навчанням було охоплено 467 учнів десятого класу шкіл м. Бердянська, Бердянського, Приморського, Куйбишевського районів Запорізької області, які виявили бажання відвідувати факультативні заняття.

На початку навчання було проведено контрольний зріз, метою якого було перевірити початковий рівень сформованості навчально-дослідницьких умінь учнів. Запропоновані завдання передбачали перевірити у школярів, які не вивчали ймовірнісні розділи математики, наявні уявлення про ймовірність, вміння працювати з таблицями, діаграмами, складати план, моделювати, висувати гіпотези. Розподіл учнів за рівнями сформованості навчально-дослідницьких умінь на початку експериментального навчання подано в таблиці 1.