Структурирование учебного материала в соответствии с принципом восхождения от абстрактного к конкретному

В контексте нашей работы очень важен тот факт, что в учебнике О.В. Крыловой в качестве общих учебных умений даны ответы на вопросы: «Как разделить понятия на группы? Как составить классификацию?», приведены правила деления географических понятий на группы и правила классификации. Учащиеся приобретают в ходе выполнения заданий навыки структурирования и представления изученного материала в связанном систематическом виде. Приведем примеры это иллюстрирующие:

Урок 24. Как составить классификацию (фрагмент)

Задание 2.

1. Предложите основания классификаций: 1) обломочных горных пород; … 4) географических карт.

Задание 3. Рассмотрим классификацию:



Размещено на http://www.allbest.ru/

Однако, в контексте нашей работы, важно отметить, что в явном виде ни В.П. Суховым, ни О.В. Крыловой генетически исходная клеточка начального курса географии не выделена. В этих учебниках реализовано исследование географического объекта «Земля» в полном цикле процесса познания - от мысленно нерасчлененного конкретного к абстрактному и далее - от абстрактного к мысленно синтезированному конкретному знанию.

В школьном начальном курсе химии структурирование содержания материала на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному впервые было выполнено С.Т. Сатбалдиной, автором учебников «Химия 8» [124] и «Химия 9» [125]. Они позволили внедрить в школьную практику технологию развивающего обучения. По ее программе и учебникам учителя успешно организуют деятельность школьников.

На основе диалектико-логического анализа и синтеза содержания начального курса неорганической химии С.Т. Сатбалдиной удалось выделить четыре основных химических понятия. Далее, на основе более глубокого диалектико-логического анализа и синтеза из четырех понятий выделено самое сложное содержательное понятие «химическое явление» и понятие «химический элемент», характеризующее генетическую клеточку химии. С.Т. Сатбалдиной впервые удалось построить начальный курс неорганической химии на новом существенном содержательном уровне. В учебниках химии С.Т. Сатбалдиной построение учебного материала произведено от генетической клеточки «химический элемент» через все основные химические понятия к самому сложному и содержательному понятию «химическое явление».

Работа в этой логике позволила С.Т. Сатбалдиной построить содержание курса химии как единого целого на основе анализа и синтеза. Движение в этом случае осуществляется от мысленно нерасчлененного конкретного понятия «химческое явление» («К^о») через абстрактное, а затем конкретизируемое понятие «химический элемент» (соответственно «А^о» и «А'») к содержательному (мысленно синтезированному конкретному) понятию «химическая реакция» («К'»). В целом восхождение в содержании может быть смоделировано таким образом: К^о А^о А' К'.

Учебник С.Т. Сатбалдиной сконструирован таким образом, что учащиеся теперь изучают химию с позиции теории строения атом и выстраиваемой на ее основе Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Учащиеся сначала осознают существенные связи и отношения понятий «атом», «химический элемент», затем восходят к существенным связям и отношениям понятий «молекула», «химическое соединение», далее к понятию «вещество» как системе атомов химических элементов и их соединений и далее к сущности и механизму понятия «химическая реакция».

Остановимся более подробно на цепочке «химическое явление» «химический элемент» «химическая реакция».

В начале изучения химии по учебнику С.Т. Сатбалдиной учащиеся совершают совместно с учителем предметную деятельность, направленную на открытие предмета познания химии, на открытие понятия «химическое явление». Его исследование приводит к открытию генетической клеточки химии. В результате анализа учебных экспериментов делается вывод о вывод о возможности изменения веществ. По этому признаку выделяются явления вообще. С помощью учителя школьники обозначают делят явления на физические и химические.

Осмысление учащимися явлений на уровне «что было и что стало» показывает основное отличие химических явлений от физических. В физических явлениях вещества изменяют только свое состояние и не изменяют своей природы, а в химических явлениях нечто одно превращается в нечто другое.

Это позволяет выделить такой всеобщий признак химических явлений как превращение одних веществ в другие вещества и открыть тем самым предмет изучения химии. На этой базе формулируется определение понятия «химическое явление» как процесса превращения одних веществ в другие вещества, который сопровождается такими внешними признаками как выделение газа, выпадение или растворение осадка, изменение цвета, выделение теплоты.

Далее деятельность учащихся организуется на обнаружение генетически исходной всеобщей связи (связи между различными видами атомов), которая определяет содержание и структуру предмета изучения химии - превращения веществ. На основе проделанных опытов учащиеся подводятся к обобщенным умозаключениям:

1. Если вещества делятся, дробятся, плавятся, растворяются, испаряются, то это говорит о том, что они состоят из частиц, причем столь малых, что мы их не видим.

2. Если вещества состоят из частиц и одновременно существуют как целое, то частицы в веществе должны быть между собой связаны.

3. Если твердые вещества трудно разделимы, жидкие разделяются довольно легко, а для разделения газообразных веществ достаточно малого усилия, то связи между частицами в веществе могут быть прочными, менее прочными и слабыми.

Для ответа на вопрос «Почему связи между частицами могут быть различными?» выясняется, что нужно знать, что представляют собой сами связи. Поэтому ставится задача сначала изучить различные виды атомов, а затем уже и связи между ними в процессе их связывания. Далее после изучения различных видов атомов они «связываются» между собой и на этой основе конструируются молекулы как химические соединения на микроуровне организации. Затем из различных видов атомов и из их соединений (молекулы) конструируется макроуровень организации вещества. На основе знаний о прочности связей в веществах осмысливается и предсказывается процесс разрыва старых связей в исходных веществах и образование новых связей в веществах, представляющих собой продукты реакции.

В результате этого выстраивается план изучения химии на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному.

Из различных видов атомов будут конструироваться как наиболее сложные микрочастицы (молекулы), так и макроуровень организации вещества, а затем из веществ будут конструироваться процессы превращения веществ. Отсюда виды атом называется генетической клеточкой химии, а отношение между различными видами атомов - генетическим отношением в химии.

Процесс движения от атомарного уровня организации вещества к макроуровню его организации воспроизводит генезис вещества. Этот эволюционный путь развития вещества, а также способ его существования в виде химического явления и будет воспроизводиться учащимися в учебном процессе. Учащиеся будут последовательно продвигаться по уровням организации вещества и способу его существования, конструируя по восхождению четыре основополагающих понятия химии, обозначающих уровень организации вещества:

1) «химический элемент» (атомный уровень);

2) «молекула» (молекулярный уровень);

3) «химическое соединение» (вещественный уровень как уровень организации атомов элементов и их соединений);

4) «химическая реакция» (как способ существования веществ).

Важно выявить противоречивость атома как генетически исходной клеточки и показать его противоречивые стороны. По составу атом представлен противоположностями: положительно заряженными протонами и отрицательно заряженными электронами. Кроме того, в ядрах атомов имеются частицы, которые сочетают в себе обе противоположности - это нейтроны, каждый из которых при определенных условиях способен распадаться на положительный протон и отрицательно заряженный электрон. Несмотря на столь содержательное представление понятия «атом», важно выделить частицу, существенную для того или иного вида атома. Важно найти критерий вида атома.

С помощью учебника С.Т. Сатбалдиной решается и эта задача. При мысленном добавлении в атом определенных структурных единиц анализируются возможные последствия, вызванные этими структурными изменениями. Изменение в атоме числа нейтронов и электронов не приводит к изменению вида атома, изменяются соответственно либо масса, либо заряд атома. Эти разновидности определяются как изотопы и ионы. Однако изменение в атоме числа протонов приводит к изменению вида атома. Поэтому существенной частицей для вида атома является протон. Поэтому далее формулируется определение понятия «химический элемент» как вид атома. Таким образом рассматривается происхождение генетически исходной клеточки химии.

Создание школьного учебника физики в качестве начального учебного курса задача очень сложная, требующая научно обоснованного подхода к отбору учебного материала, большого методического мастерства и широкой научной эрудиции авторов. Когда в современных условиях особое значение приобретает самостоятельная работа учащихся, то роль учебника возрастает. Учебник все в большей мере принимает на себя обучающие функции, которые раньше целиком принадлежали учителю. Из пассивного носителя информации учебник превращается в активную дидактическую систему, которая должна обеспечивать ученику самоконтроль за усвоением знаний, а также способствовать формированию физического стиля мышления и специфической языковой культуры. Будучи ведущим дидактическим средством. учебная книга по физике призвана обеспечить оптимальные условия для самообразовательной работы: ученик должен иметь реальную возможность изучить и осознать содержащийся в ней учебный материал.

Для анализа нами были выбраны начальные курсы по физике. Это учебники Гуревича А.Е. «Физика» [30], Пинского А.А. и др. «Физика и астрономия» [154], Подольского А.И. «Физика» [109], Шахмаева Н.М. и др. «Физика» [155]. Эти учебники написаны для 7 класса средней общеобразовательной школы.

Анализ построения структуры учебного материала в этих учебниках будет выполнен с опорой на ранее выделенные требования структурирования учебного материала на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному. В анализе будет использоваться принцип единства исторического и логического как методологическая идея, требующая познания объектов и явлений в их развитии. Также мы будем использовать принцип системности, т.е. методологическое положение, касающееся познания объектов как систем (выделение элементов, связей между ними, изучение механизмов функционирования, организации и др.).

Уже на уровне рассмотрения содержательной стороны учебников, следует отметить, что в учебниках А.Е. Гуревича и Н.М. Шахмаева и др. мы сталкиваемся с нарушением принципа единства исторического и логического, согласно которому логическая организация учебного материала должна соответствовать историческому ходу процесса познания. При этом логическая организация учебного материала проявляется в процессе познания, организации учебной деятельности, направленной на развитие понятий и суждений, когда воспроизводится действительная история исследуемого объекта, когда реальный ход мыслей соответствует реальному процессу становления и развития. В этих учебниках физика рассматривается в отрыве от истории своего развития.

В учебнике А.Е. Гуревича изучение физики начинается с раздела «Молекулярная физика». При этом известно, что история развития физической науки начинается не с поисков представлений о строении вещества, а с создания простейших механических машин и механизмов.

В учебнике Н.М. Шахмаева и др. рассмотрение физического материала строится на формировании первоначальных представлений о свете, звуке, тепловых явлениях и строении вещества. Однако в этом учебнике так и не сформулированы важнейшие для учащихся в данном случае определения исходных понятий: свет, звук, теплота и т.д. Видимо, авторы учебника предполагают, что четкое представление об этих понятиях у учащихся было сформировано ранее. Эти нечеткие, диффузные первоначальные представления подвергаются дальнейшему развитию на основе развития конкретных, мысленно нерасчлененных, эмпирических знаний. Выделения генетически исходных понятий и дальнейшего структурирования учебного материала в учебнике Н.М. Шахмаева не происходит. По сути дела, учащиеся практически весь учебный год накапливают эмпирические сведения, не анализируя и не систематизируя их. Учебник Н.М. Шахмаева эмпиричен по своей сути, школьники с помощью этого учебника учатся накапливать экспериментальные сведения и лишь отчасти анализировать и объяснять их.

Остановимся далее на рассмотрении построения учебного материала в интегрированном учебнике Пинского А.А. и др. «Физика и астрономия». Такой учебник для девятилетней школы, по мнению авторов, создан впервые, и в нем вводятся основные физические и астрономические понятия, без знания которых немыслимо дальнейшее изучение предмета. В самом начале в него помещен весьма обширный по количеству материала вводный раздел «Физика и астрономия - науки о природе». В этом разделе задача учебного курса не ставится перед учащимися, однако в соответствии с обязательным минимумом содержания основного общего образования по физике рассказывается о физических и астрономических методах изучения природы.

Дальнейшее построение рассматриваемого учебника «Физика и астрономия» идеологически в целом схоже с «классическим» учебником А.В. Перышкина и Н.А. Родиной с той лишь разницей, что в рассматриваемом учебнике добавлены астрономические знания. Несмотря на всю свою «интегрированность» учебник «Физика и астрономия» А.А. Пинского и др. традиционен как по сути, так и по содержанию, поэтому ни о каком структурировании на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному в этом случае речь не ведется.

Однако, несмотря на всю вышеизложенную критику, существуют учебные пособия по физике, в которых возможно осуществление структурирования учебного материала на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному. Это учебник «Физика» Подольского А.И. Проанализируем содержание этого учебника с точки зрения сформулированных выше требований структурирования.

Во «Введении» перед учениками ставится ряд задач и вопросов, которые позволяют сформулировать учебную задачу курса физики, которая сводится к проблеме основной задачи механики: «Зная начальное механическое состояние тела и оказываемое на него действие, определить механическое состояние тела в любой другой момент времени». Формирование такой учебной задачи ведет к включению школьников в произвольную образовательную деятельность. Поэтому формирование задачи курса в учебнике А.И. Подольского проводится путем последовательного ответа на такие вопросы: «Зачем нужны физические знания? Что является источниками физических знаний? Как измеряются физические величины?».

Важно отметить, что при разработке курса «Физика» Подольским А.И. найдено генетически исходное понятие курса. В основе всех физических явлений и процессов лежит взаимодействие. Однако, по мнению А.И. Подольского, исходным понятием для физики является «действие». Рассмотрим почему это так, только сначала более подробно остановимся на понятии «взаимодействие». Противоречивые стороны этого понятия можно сформулировать следующим образом: взаимодействие раскладывается на процессы действия и противодействия, которые приложены к разным объектам, однако совместно и действие, и противодействие не относятся к одному объекту. Однако нас может интересовать только история развития одного из объектов, а действие и противодействие к нему не относятся, поэтому противоречие в понятии «взаимодействие» не является полноценным. Поэтому в качестве генетически исходного понятия в курсе А.И. Подольского было использовано понятие «действие». Это было сделано по следующим причинам.

1. Тела могут находиться в определенном состоянии, которое может измениться, тогда они окажутся в другом состоянии. Поэтому первая задача - это научиться характеризовать эти состояния.

2. Выясним, почему меняется состояние тела? Потому что на него оказывает действие другое тело. Действие вызывает изменение состояния тела, поэтому разные действия вызывают разные изменения состояния. Поэтому вторая задача - это научиться характеризовать действие.

3. Поэтому логика построения курса была выбрана А.И. Подольским следующая: первая часть курса - изучение величин, с помощью которых характеризуется состояние тела, вторая часть курса - изучение величин, характеризующих действие (сила, давление, работа и энергия), в третьей части полученные знания используются для предсказания нового состояния тела.

Таким образом, содержание курса физики, разработанного Подольским А.И., выполнено в соответствии со структурой цикла процесса познания. И, что особенно важно в контексте нашей работы, в соответствии с выделенными требованиями структурирования учебного материала.

Раздел «Электростатика» занимает особое место в школьной физической программе. С изучения этого раздела начинается изучение курса «Электродинамика», поэтому в этом случае в преподавании имеется благоприятная возможность выстроить весь курс в дальнейшем на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному. При изучении этого раздела у школьников формируются основы понятийного содержания всего курса электродинамики и логики ее построения. Выше нами сформулированы требования структурирования учебного материала на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному. Покажем их применение в разработке структуры раздела «Электростатика».

В соответствии с этим, согласно первому требованию структурирования, при построении логической структуры учебного материала, в первую очередь, необходимо выделить набор исходных абстракций и понятий. В разделе «Электростатика» можно выделить несколько фундаментальных понятий, которые составят набор исходных абстракций. Это понятия «электрический заряд», «электрическое поле» и «электромагнитное взаимодействие».

Возникает закономерный вопрос: «Какое из понятий - электрический заряд, электрическое поле или электромагнитное взаимодействие - может быть положено в основу курса как генетически исходное?» На наш взгляд, генетически исходным понятием раздела «Электростатика» и всего курса «Электродинамика» должно выступать понятие «электрический заряд». В большинстве учебных пособий отсутствует определение понятия «электрический заряд»! В учебнике Г.Я. Мякишева и Б.Б. Буховцева так и говорится: «… понятие заряд - это основное первичное понятие, которое не сводится на современном уровне развития наших знаний к каким-либо более простым, элементарным понятиям». [94, С. 91.] С одной стороны авторы этой фразы автоматически «признаются» в том, что понятие «электрический заряд» является генетически исходным для всего курса электродинамики, а с другой стороны о заряде с самого начала говорится как чем-то само собой разумеющемся после демонстрации простейших опытов по электростатике. Обобщения и определения понятия электрический заряд не происходит. Выход для традиционного преподавания в данном случае только один - постепенное овладение понятием «электрический заряд» на уровне мысленно нерасчлененного конкретного знания. Возникает противоречие между преподаванием и тем, что понятие «электрический заряд» определено во многих учебных и научных изданиях.

Обратимся к ряду определений того, что такое «электрический заряд»:

1) «Физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействия и определяющая значения сил и энергий при таких взаимодействиях, называется электрическим зарядом. [180, С. 120.]

2) «Заряд - физическая величина, являющаяся источником поля, посредством которого осуществляется взаимодействие частиц, обладающих этой характеристикой (электрический заряд, слабый заряд, цветовой заряд)». [157, С.52.]

3) «Электрический заряд - источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем; внутренняя характеристика элементарной частицы, определяющая ее электромагнитное взаимодействие. Вся совокупность электрических и магнитных явлений есть проявление существования, движения и взаимодействия электрического заряда». [158, С.864.]

4) «Электрический заряд. Свойство частиц материи или тел, характеризующее их взаимосвязь с собственным электромагнитным полем и их взаимодействие с внешним электромагнитным полем; имеет два вида, известные как положительный заряд (заряд протона, позитрона и др.) и отрицательный заряд (заряд электрона и др.); количественно определяется по силовому взаимодействию тел, обладающих электрическими зарядами». [143, С.14.]

Как следует из этих определений в генетически исходном понятии «электрический заряд» заключены внутренние противоречия, а именно - с одной стороны, заряд характеризует свойства тел или частиц, а другой стороны - заряд может быть определен количественно по силовому взаимодействию тел, обладающих определенными этими свойствами. Раскроем это противоречие более подробно.

Свойство раскрывает сторону предмета, обуславливающую его различие или сходство с другими предметами и проявляющуюся во взаимодействии с ними. Всякое свойство относительно. Измерить свойство нельзя, можно только сравнивать объекты по наличию у них определенных свойств (по типу «мягче-тверже», «холоднее-горячее» и т.п.). Поэтому, если заряд характеризует особое свойство тел или частиц, то можно лишь говорить о наличии или отсутствии заряда у тел. Однако, с другой стороны, заряд может быть определен количественно, что говорит об определенном, числовом значении параметра, которым обладает тело. Вследствие этого в понятии «электрический заряд» существует диалектическое противоречие.

Разрешение этого противоречия возможно путем введения двух понятий, являющихся по сути дела прививочными абстракциями, одно из которых характеризовало бы заряд как особое свойство тел или частиц, а другое способствовало бы характеристике заряда с численной стороны. Эти две прививочные абстракции - «электрическое поле» и «электрическое взаимодействие» непосредственно связаны с генетически исходным понятием «электрический заряд». Электрические заряды наделяют окружающее их пространство особыми физическими свойствами - создают электрическое поле. Основным свойством поля является то, что на находящуюся в этом поле заряженную частицу действует некоторая сила, т.е. взаимодействие электрических зарядов осуществляется посредством создаваемых ими полей. Проследим теперь генезис структуры раздела в виде структурной схемы:



3.3 Результаты опытно-экспериментальной работы по организации структурирования учебного материала на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному

Для оценки достигнутого уровня овладения структурированием учебного материала в ходе изучения темы «Электростатика» (10 класс) мы ввели несколько показателей, измерение которых в ходе обучающего эксперимента дало возможность проследить изменения в контрольных и экспериментальных классах.

Измерение показателей проводилось в различных шкалах. Поэтому, с целью унификации измерений и перехода к обобщенному показателю (коэффициенту), мы все измерения свели к порядковой (ранговой) шкале и выделили 4 (четыре) уровня:

0 -- нулевой уровень: ученик обладает представлениями о разделе, знаниями о понятиях курса, но отобразить их в виде единой системы он не в состоянии;

1 -- первый уровень: учащийся обладает частичными знаниями о структуре курса, умеет отслеживать отдельные связи между понятиями;

2 -- второй уровень: уровень знаний о структуре курса средний, учащийся может указать исходные понятия, генетически исходное понятие, однако отсутствуют полные представления о структуре курса;

3 -- третий уровень: характеризуется полными представлениями о структуре курса, пониманием взаимосвязей между понятиями .

Если измерения проводятся в шкале порядка, то вся шкала делится на четыре части, по 25% рангов в каждой части. Если измерения можно провести в интервальной шкале (например -- количество выполненных тестовых заданий в единицу времени), то шкала делится на интервалы на четыре равные части. Таким образом, мы выделяем четыре уровня, независимо от типа шкалы (ранговой или интервальной). Уровни 2 и 3, по методике, предложенной А.А. Кыверялгом [69], являются средними. Согласно этой методике, средний уровень характеризуется 25% отклонением обобщенной оценки от среднего значения. Тогда, оценка от минимальной до 25% максимальной свидетельствует о низком уровне, а оценки превышающие 75% максимальной -- о высоком уровне овладения учениками структурированием учебного материала.

Анализ полученных данных необходимо дополнить доказательством репрезентативности нашей выборки учащихся. Необходимость проверки статистической гипотезы о нормальном распределении выбранных критериев в выборке учащихся обусловлена требованием независимости применяемых педагогических условий от контингента учащихся (естественность эксперимента). Считая множество учащихся генеральной совокупностью и полагая распределение способностей, умений и навыков в данной совокупности нормальным (подчиняющейся нормальному закону распределения), мы должны обосновать репрезентативность наших выборочных данных, чтобы иметь основание для экстраполяции полученных в ходе эксперимента результатов на всю генеральную совокупность.

Численным методом оценки того, принадлежит ли данная выборка генеральной совокупности с нормальным распределением, является метод применения критерия ², разработанный К. Пирсоном. Согласно этому методу, наблюдаемое эмпирическое распределение выборки, выраженное абсолютными или относительными накопленными частотами сгруппированного ряда измерений, сравнивается с гипотетическим теоретическим распределением соответствующей генеральной совокупности. Для этого выдвигается гипотеза о неизвестной функции распределения F(x) генеральной совокупности, которая сопоставляется с подходящей выборочной функцией и, в зависимости от величины отклонения эмпирического распределения от теоретического, выдвинутая гипотеза принимается или отвергается.

Ниже в таблице приведены результаты исследования распределения учащихся по уровням овладения структурированием учебного материала.

На первом этапе эксперимента:

Классы	Количество учащихся	Уровни сформированности понятий
		1	2	3	4
Экспериментальный	139	106	33	0	0
Контрольный	150	108	42	0	0

Результаты первого этапа эксперимента показали, что уровни сформированности понятий примерно одинаковы в контрольных и экспериментальных классах.

Диаграмма 1. Уровни сформированности понятий на первом этапе экспериментальной работы.

На втором этапе эксперимента:

Классы	Количество учащихся	Уровни сформированности понятий
		1	2	3	4
Экспериментальный	107	11	18	49	29
Контрольный	119	54	65	0	0



Диаграмма 2. Уровни сформированности понятий на втором этапе экспериментальной работы.

Получение результатов такого распределения позволило нам для окончательного подтверждения дидактической эффективности экспериментальной технологии рассчитать статистики критерия ² (хи-квадрат):

где n₁ и n₂ - соответственно число учащихся экспериментальных и контрольных классов, охваченных экспериментом;

i - уровень сформированности понятия;

Q₁ и Q₂ - соответственно число учащихся экспериментальных и контрольных классов на i-м уровне.

Т_набл = 228,29.

При уровне значимости =0,01 критическое значение статистики для числа степеней свободы =3 оказывается равным Т_крит = 11,34 [26, С.130.]. В качестве нулевой гипотезы было выбрано утверждение: «Экспериментальная технология обучения учащихся структурированию учебного материала позволяет получить такие же результаты, что и при традиционном обучении». В качестве альтернативной гипотезы было выбрано утверждение: «Экспериментальная технология приводит к более высокому результату обучения учащихся структурированию учебного материала, чем традиционное обучение». Так как Т_набл > Т_крит (228,29 > 11,34), то нулевая гипотеза отвергается и принимается за истинную альтернативная гипотеза.

При проведении педагогического эксперимента для выявления уровня сформированности предствлений о структуре учебного материала использовались контрольные задания, направленные на выявление уровня усвоения учащимися структуры изучаемого курса «Электростатика». Работы учащихся подвергались поэлементному методу анализа. В качестве критериев определения уровня сформированности у учащихся представлений о структуре изучаемого учебного материала использовались следующие коэффициенты:

1. Коэффициент полноты сформированности знаний учащихся об исходных понятиях курса:

где k_i - количество исходных понятий, правильно указанных j-м учащимся,

n_j - количество учащихся, указавших k_i-е число элементов,

k - количество исходных понятий курса,

N - количество учащихся, участвовавших в эксперименте.

2. Коэффициент полноты сформированности знаний учащихся о генетически исходном понятии курса:

где N_i - количество учащихся, указавших генетически исходное понятие,

N - количество учащихся, охваченных экспериментом.

3. Коэффициент полноты сформированности у учащихся умений определять связи между понятиями изучаемого курса, определяемый по формуле:

где y_i - количество определенных j-м учащимся связей между понятиями,

n_j - количество учащихся, определевших n_j-е число связей между понятиями,

y - количество связей между понятиями, входящими в состав структуры курса,

N - количество учащихся, участвовавших в эксперименте.

Численные значения всех указанных коэффициентов лежат в интервале от 0 до 1. Для определения численных значений этих коэффициентов учащимся предлагались вопросы и задания, направленные на выяснение:

1. Знаний учащихся о термине, обозначающем понятие.

2. Знаний учащихся о генетически исходных понятиях.

3. Знаний учащихся о генетически исходном понятии курса.

4. Знаний учащихся о структуре курса.

5. Знаний учащихся о взаимосвязях между понятиями, образующими учебный курс.

6. Знаний учащихся об иерархичности построения курса.

Учащимся было предложено следующее задание:

«1. Построить структурную модель раздела “Электростатика”. Указать связи между понятиями раздела.

2. Указать понятие, которое, на Ваш взгляд, лежит в основе раздела “Электростатика”.

3. Указать исходные понятия раздела «Электростатика».

4. Указать понятия раздела, которые взаимосвязаны между собой.

5. Пары каких понятий образуют другие понятия этого раздела ? Назовите их. ...”

Анализируя результаты теста необходимо отметить несколько основных моментов:

1. Учащиеся экспериментального класса построили структурную схему раздела уверенно и четко, имея в распоряжении полученные в ходе решения учебных задач структурные модели понятий электростатики. При этом абсолютное большинство при построении структурной схемы верно выделило генетически исходные понятия, которые, как видно из схем, служат для образования других понятий. В контрольном классе, в котором уроки проводились по традиционной методике, большинство учащихся не смогло справиться с предложенным заданием, открыто заявив, что они не понимают о чем идет речь и что от них требуется. Лишь хорошо успевающие ученики контрольного класса смогли построить элементы структуры, так и не связав их в единую структуру.

2. При указании главных понятий раздела «Электростатика» было замечено следующее: в контрольном классе были указаны наиболее часто употребляемые понятия типа «напряженность» и «разность потенциалов», а в экспериментальном, при наличии самостоятельно построенной структурной схемы, большинство учащихся указало генетически исходные понятия верно.

3. Определяя понятия, которые взаимосвязаны между собой, учащиеся экспериментального класса обладали безусловным приоритетом опять-таки в связи с наличием у них структурных схем раздела «Электростатика». По этим схемам они смогли отследить динамику развития понятий, увидеть и понять взаимосвязи между ними. В контрольном классе ответы иногда носили абсурдный характер: учащиеся определяли взаимосвязь между понятиями по их фонетическому созвучию («напряженность» «напряжение»). В целом в контрольном классе это задание не было выполнено на требуемом уровне.

4. Говоря об указании пар понятий, которые являются образующими для других понятий в разделе «Электростатика», следует отметить абсолютное преимущество в результатах выполнения экспериментального класса. Это говорит о понимании ими динамики развития понятий в рамках учебного раздела.

Эффективность разработанной нами технологии оценивалась на основании расчета численных значений коэффициентов эффективности, определяемых по формулам:

где _Kn, _Kx, _Ky - коэффициенты эффективности технологии по формированию знаний учащихся, соответственно, об исходных понятиях курса, о генетически исходном понятии курса, а также по формированию умений определять связи между понятиями изучаемого курса;

коэффициенты полноты сформированности знаний учащихся, соответственно, об исходных понятиях курса, о генетически исходном понятии курса, а также по формированию умений определять связи между понятиями изучаемого курса, рассчитанные для экспериментальных классов;

коэффициенты полноты сформированности знаний учащихся, соответственно, об исходных понятиях курса, о генетически исходном понятии курса, а также по формированию умений определять связи между понятиями изучаемого курса, рассчитанные для контрольных классов.

Относительное сравнение значений коэффициентов, полученных для экспериментальных и контрольных классов, позволяет рассчитать коэффициенты эффективности экспериментальной технологии обучения структурированию учебного материала по сравнению с обычными методиками:

_Kn = 1,63,

_Kx = 1,79,

_Ky = 1,15.

Таким образом, можно сделать вывод о более высокой дидактической эффективности экспериментальных технологий. Если сравнивать результаты в контрольном и экспериментальном классах качественно, без использования статистических методов, можно сделать основной вывод: знания школьников на данный момент времени бессистемны, хаотичны и фрагментарны. Отсутствие видения учебных разделов целиком, понимания образования связей между понятиями ведет к явному ухудшению качества знаний и, самое главное, их практического применения при решении учебных и практических задач. При этом организация учебной деятельности школьников по формированию у них понятий ведет к овладению более общими, цельными представлениями об изучаемом материале и его структуре.

1. Построение школьных естественнонаучных учебных курсов обладает различной степенью соответствия выделенным требованиям структурирования учебного материала. Во многих учебных курсах не выделены генетически исходная клеточка и исходные понятия. В учебниках географии В.П. Сухова и О.В. Крыловой реализован полный цикл процесса познания. В учебнике химии С.Т. Сатбалдиной выделены как исходные понятия, так и генетически исходное понятие, разработана структура курса согласно выделенным требованиям. Среди курсов физики учебник А.И. Подольского полностью соответствует выделенным требованиям структурирования учебного материала.

2. В разработанном нами курсе «Электростатика», согласно выделенным требованиям структурирования, выделено генетически исходное понятие - «электрический заряд», набор исходных абстракций - «электрический заряд», «электрическое поле» и «электрическое взаимодействие», разработана структура курса.

Экспериментальная проверка эффективности выделенных требований структурирования учебного материала показала эффективность разработанной технологии, позволила на феноменологическом уровне выявить ряд особенностей традиционного метода обучения и продемонстрировала улучшение системных знаний учащихся.



Заключение

В процессе выполненного нами диссертационного исследования были осуществлены изучение и анализ состояния организации и управления развитием школьников в дидактических процессах. В соответствии с поставленной целью исследования внимание было сосредоточено на определении дидактического комплекса педагогических требований к структурированию учебного материала на основе восхождения от абстрактного к конкретному и выявлении их дидактической эффективности. На основании этого были осуществлялась теоретическая разработка проблемы отбора и структурирования содержания учебного материала. Ее основным результатом являются выделенные и описанные требования дидактического комплекса педагогических требований к структурированию учебного материала, реализующие диалектико-логический подход.

Нами были выделены следующие требования структурирования содержания:

2. Выделение в учебном курсе (разделе) исходных абстракций, понятий.

3. Установление генетически исходных понятий.

4. Разрешение противоречий с помощью введения вспомогательных абстракций.

5. Отслеживание генезиса структуры теории.

В связи с этим были:

6. изучены состояние проблемы отбора и структурирования содержания учебного знания в дидактической теории и практике обучения и проанализировать подходы к решению проблемы структурирования учебного материала.

7. изучены и проанализированы применение принципа восхождения от абстрактного к конкретному к организации научного знания.

8. выделены, разработаны и обоснованы требования теоретического подхода к отбору и структурированию учебного материала; проанализированы школьные естественнонаучные курсы географии, химии и физики с точки зрения выделенных принципов структурирования учебного материала на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному.

9. продемонстрировано применение выделенных принципов при отборе материала и структурировании образовательных курсов (на примере темы «Электростатика»); разработаны соответствующие педагогические технологии и проверена их психолого-педагогическую эффективность в формирующем эксперименте.

10. проанализированы качественные и количественные результаты эксперимента, получены выводы об эффективности разработанной педагогической технологии.

На основе осуществленного нами теоретического исследования и проведенного педагогического эксперимента можно получить следующие выводы:

1. Установление логической структуры учебного материала, которое существует в теории и практике обучения, отображается в дидактической модели логической структуры знания о научном явлении, процессе и состоянии объекта. Однако нельзя сказать, что эта модель является универсальной. Это лишает многие рассмотренные работы единой идейной основы и зачастую низводит многие способы структурирования в разряд частных дидактических находок, дающих положительный педагогический эффект.

2. На основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному, который является эффективным для дидактики, возможна организация особой формы педагогической деятельности. Исходные теоретические конструкции и простейшие абстракции-«клеточки» являются основой для процесса восхождения от абстрактного к конкретному и задают различные теоретические модели реальности. Основной, определяющий признак исходной модели состоит в том, что она представляет собой некую четко взаимосвязанную систему элементов с определенной структурой, которая отражает внутренние, существенные отношения действительности. Эта структурная связь элементов и содержит исходное концептуальное содержание теории, которое отличает ее от подобных схем, возникающих на эмпирической стадии науки, где отсутствует развернутое и дифференцированное понятийное содержание. Восхождение от абстрактного к конкретному воспроизводит благодаря исследованию действительных противоречий предмета через его внутреннюю динамическую структуру.

Для структурирования учебного материала можно вывести очень ценный принцип логическая структура теории отражает ее историческое развитие, только в обратном порядке. На этом необходимо основываться при изложении учебного материала и постановке учебных задач, потому что по предъявленной логической структуре теории можно проследить и лучше понять процесс ее формирования. Метод восхождения от абстрактного к конкретному есть метод построения научной теории, задача которой состоит в том, чтобы духовно, мысленно воспроизвести то конкретное, которое не расчленено и как задача дано нам в представлении. Теория не может начинаться с этого конкретного; она должна начать с некоторых абстрактных определений и, двигаясь от них, мысленно воспроизвести в мышлении конкретное.

Восхождение от абстрактного к конкретному представляет собой общий прием построения развитых научных теорий. Для построения научной теории необходимо выделить генетически исходные абстракции (первичные термины и характеризующие их постулаты) и, двигаясь от них, получить систему высказываний, позволяющую описать эмпирические ситуации (т.е. духовно, мысленно воспроизвести конкретное).

3. Получение требований структурирования учебного материала позволяет изменить организацию учебного процесса, сделать его более продуманным и диалектичным. С помощью этих требований у учащихся формируется всестороннее видение изучаемых явлений и объектов, связей и отношений между ними: генетических, функциональных, причинно-следственных, по смежности, сопряженности вида и рода, что ведет к улучшению качества знаний, более глубокому их пониманию и осмыслению. Метод теоретического восхождения от абстрактного к конкретному наиболее эффективен при исследовании устойчивых, стабильных, относительно закрытых реальных систем. Системы учебного знания являются таковыми. Поэтому разработанные нами требования структурирования учебного материала на основе принципа восхождения от абстрактного к конкретному позволяют сделать процесс структурирования доступным и методологически обеспеченным.

Построение школьных естественнонаучных учебных курсов обладает различной степенью соответствия выделенным требованиям структурирования учебного материала. Во многих учебных курсах не выделены генетически исходная клеточка и исходные понятия. В учебниках географии В.П. Сухова и О.В. Крыловой реализован полный цикл процесса познания. В учебнике химии С.Т. Сатбалдиной выделены как исходные понятия, так и генетически исходное понятие, разработана структура курса согласно выделенным требованиям. Среди курсов физики учебник А.И. Подольского полностью соответствует выделенным требованиям структурирования учебного материала.

4. В разработанном нами курсе «Электростатика», согласно выделенным требованиям структурирования, выделено генетически исходное понятие - «электрический заряд», набор исходных абстракций - «электрический заряд», «электрическое поле» и «электрическое взаимодействие», разработана структура курса.

Экспериментальная проверка эффективности выделенных требований структурирования учебного материала показала эффективность разработанной технологии, позволила на феноменологическом уровне выявить ряд особенностей традиционного метода обучения и продемонстрировала улучшение системных знаний учащихся.

Наше исследование было ограничено областью анализа построения и разработки естественнонаучных курсов. В этом случае был бы интересен более широкий анализ, включающий в себя и предметы гуманитарного цикла. Кроме того, необходимы разработка специального методического обеспечения по разработанным принципам отбора и структурирования содержания учебных курсов как, в первую очередь, для учителей, так и для школьников. Вопросы отбора и структурирования учебного материала требуют дальнейших теоретических и экспериментальных исследований с целью получения условий оптимизации, рационального применения и продуманного использования в учебном процессе.



Библиография

1. Агудов В.В. Восхождение от абстрактного к конкретному // Диалектика научного познания. М.: Наука, 1978.

2. Агудов В.В. О направлениях в развитии диалектической логики // Философские науки. 1977. № 4.

3. Алексеев П.В., Панин А.В. Теория познания и диалектика. М.: Высшая школа, 1991. - 382 с.

4. Андреев В.И. Педагогика творческого саморазвития. Инновационный курс. - Казань: Изд-во КГУ, 1996. - 566 с.

5. Андреев И.Д. Теория как форма организации научного знания. - М.: Наука, 1979. - 304 с.

6. Аржанникова О.В., Крутский А.Н., Кузнецова Г.Н. Системно-структурный подход к усвоению знаний. / Психодидактика: Сборник избранных материалов первой Всероссийской научно-практической конференции «Психодидактика высшего и среднего образования». - Барнаул: Изд-во БГПУ, 1997. - С. 70-74.

7. Бабанский Ю.К. Проблемы повышения эффективности педагогических исследований. - М.: Педагогика, 1992. - 207 с.

8. Баженов Л.Б. Строение и функции естественнонаучной теории. - М.: Наука, 1978. - 232 с.

9. Беспалько В.П. Программированное обучение. Дидактические основы. - М.: Высшая школа, 1970. - 300 с.

10. Беспалько В.П. Теория учебника: Дидактический аспект. - М.: Педагогика, 1988. - 160 с.

11. Блонский П.П. Избранные психологические произведения. М., 1964. - 695 с.

12. Бунге М. Философия физики. - М.: Прогресс, 1975. - 347 с.

13. Бурбаки Н. Очерки по истории математики. М., 1963. - 292 с.

14. Быков В.В. Методы науки. - М.: Наука, 1974. - 215 с.

15. Вазюлин В.А. Восхождение от абстрактного к конкретному // Марксистско-ленинская диалектика. Кн. 2. Диалектическая логика. - М., 1979.

16. Взаимодействие наук: теоретические и практические аспекты. - М.: Наука, 1984. 320 с.

17. Владимиров Д.А. Булевы алгебры. - М.: Наука, 1969. - 320 с.

18. Войшвилло Е.К. Понятие как форма мышления: логико-гносеологический анализ. - М.: Изд-во Московского университета, 1989. - 239 с.

19. Воскобойников А.Э. Некоторые замечания по генетическому анализу категории структуры. - «Общественные науки в Узбекистане», 1966, №10.

20. Гегель. Энциклопедия философских наук. М.: Наука, 1974. - 452 с.

21. Герасимова Т.П., Грюнберг Г.Ю. и Неклюкова Н.П. Физическая география: Начальный курс. - М.: Просвещение, 1992. - 192 с.

22. Гессен С.И. Основы педагогики. Введение в прикладную философию. - М.: Школа-Пресс, 1995. - 448 с.

23. Гласс Дж., Стэнли Дж. Статистические методы в педагогике и психологии. - М.: Прогресс, 1976. - 495 с.

24. Горский Д.П., Нарский И.С. О функциях и структуре диалектической логики как науки // Философские науки. 1976. № 1.

25. Готт В.С., Нарский И.С. Принцип восхождения от абстрактного к конкретному и его методологическая роль // Философские науки. 1986. № 2.

26. Грабарь М.И., Краснянская К.А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях: Непараметрические методы. - М.: Педагогика, 1977. - 136 с.

27. Громов М.Д. Развитие мышления младшего школьника // Психология младшего школьника / Под ред. Е.И. Игнатьева. М.: Изд-во АПН РСФСР, 1960.

28. Грюнберг Г.Ю. Картографические понятия в школьной географии. - М.: Просвещение, 1979. - 95 с.

29. Грязнов Б.С. Логика, рациональность, творчество. - М.: Наука, 1982. - 256 с.

30. Гуревич А.Е. Физика: Учебник для 7 класса. - М.: Дрофа, 1997. - 192 с.

31. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения: Опыт теоретического и экспериментального психологического исследования. М.: Педагогика, 1986. - 240 с.

32. Давыдов В.В. Теория развивающего обучения. - М.: ИНТОР, 1996. - 544 с.

33. Де Бройль Луи. Революция в физике. М., 1963.

34. Дернер Д. Логика неудачи. М.: Смысл, 1997.

35. Джумадурдыев С. Восхождение от абстрактного к конкретному как метод развития теоретического знания // Вопросы философии. 1985. № 7.

36. Дик Ю.И. Проблемы и основные направления развития школьного физического образования в Российской Федерации: Автореф. дисс. … д-ра пед. наук в форме науч. докл. - М.: 1996. - 59 с.

37. Донской Г.М. Некоторые проблемы школьного учебника истории // Проблемы школьного учебника. Вып. 3. (Структура учебника). - М.: Просвещение, 1975. - С. 30-44.

38. Жарова Л.В. Учить самостоятельности. - М.: Просвещение, 1993. - 205 с.

39. Зак А.З. Развитие теоретического мышления у младших школьников. - М.: Педагогика, 1984. - 152 с.

40. Зорина Л.Я. Дидактические аспекты естественнонаучного образования. - М.: Изд-во РАО, 1993. - 163 с.

41. Зорина Л.Я. Дидактические основы формирования системности знаний у старшеклассников (на материале предметов естественно-научного цикла): Дисс. … д-ра пед. наук. - М., 1979. 362 с.

42. Зорина Л.Я. О дидактических условиях стабильности учебников естественного цикла // Проблемы школьного учебника. Вып.12. (О специфике учебников математики, физики, астрономии, черчения и трудового обучения). М.: Просвещение, 1983. - С. 6-14.

43. Зорина Л.Я. Системность знаний и организация учебного материала в учебниках физики. // Проблемы школьного учебника. Вып. 6. - М.: Просвещение, 1978. - С. 100-112.

44. Зотов А.Ф. Структура научного мышления. - М.: Политиздат, 1973. - 182 с.

45. Зуев Д.Д. Школьный учебник. - М.: Просвещение, 1983. - 240 с.

46. Ильенков Э.В. Диалектика абстрактного и конкретного в «Капитале» Маркса. - М.: Изд-во АПН СССР, 1960. - 285 с.

47. Ильенков Э.В. Философия и культура. М.: Политиздат, 1991. - 464 с.

48. Ильина Т.А. Педагогика: Курс лекций. Учеб. пособие для студентов пед. институтов. - М.: Просвещение, 1984. - 496 с.

49. Каменецкий С.Е., Солодухин Н.А. Модели и аналогии в курсе физики средней школы. - М.: Просвещение, 1982. - 96 с.

50. Карнап Р. Философские основания физики. - М.: Прогресс, 1971. - 390 с.

51. Карпович В.Н. Системность теоретического знания. Логический аспект. - Новосибирск: Наука, 1984. - 125 с.

52. Карпович В.Н. Термины в структуре теорий. - Новосибирск: Наука, 1978. - 128 с.

53. Качество знаний и пути его совершенствования. / И.Я. Лернер, Л.Я. Зорина, Г.И. Батурина и др. / Под ред. М.Н. Скаткина, В.В. Краевского. - М.: Педагогика. - 208 с.

54. Кедров Б.М. Классификация наук. Прогноз К. Маркса о науке будущего. М.: Мысль, 1985. - 543 с.

55. Кедров Б.М. Три аспекта атомистики. Т. II. Учение Дальтона. Исторический аспект. М., 1969.

56. Керимов Д.А. Философские основания политико-правовых исследований. М., 1986.

57. Клинберг Л. Проблемы теории обучения. - М.: Педагогика, 1984. - 256 с.

58. Копнин П.В. Диалектика как логика и теория познания. - М.: Наука, 1973. - 324 с.

59. Коротов В.М. Воспитывающее обучение. М.: Просвещение, 1980. - 192 с.

60. Краевский В.В. Методология педагогического исследования: Пособие для педагога-исследователя. Самара: Изд-во СамГПИ, 1994.

61. Краевский В.В. Проблемы научного обоснования обучения. (Методологический анализ). - М.: Педагогика, 1977. - 264 с.

62. Крутский А.Н. Психодидактика. Теоретические основы психодидактики. Проблемное обучение (На материале физики средней школы): Учеб. Пособие. - Барнаул: Изд-во БГПУ, 1994. - 72 с.

63. Крутский А.Н., Крутская Е.А., Кузнецова Г.Н. Системно-функциональный подход к усвоению знаний. / Психодидактика: Сборник избранных материалов первой Всероссийской научно-практической конференции «Психодидактика высшего и среднего образования». - Барнаул: Изд-во БГПУ, 1997. - С. 63-70.