Реалізація діяльнісного підходу в навчальній програмі, присвяченій закону збереження імпульсу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Донецький національний університет

УДК 37.015.31:004.85:531

Реалізація діяльнісного підходу в навчальній програмі, присвяченій закону збереження імпульсу

І. М. Пустинникова,

кандидат педагогічних наук, доцент

М. В. Ломакін, студент

У наш час стрімкого розвитку сучасних технологій істотно знизився інтерес учнів до вивчення природничих наук. Користуючись досягненнями технічного прогресу, учні не розуміють, що це заслуга вчених, які свого часу розвивали науку. Тому головним завданням вчителів є підвищення за допомогою нетрадиційних методів навчання зацікавленості учнів до того чи іншого предмета. Це можна здійснити за допомогою комп'ютерних навчальних програм, розробка яких має багаторічну історію. Можна виділити кілька етапів її розвитку, при цьому характерно, що кожен новий етап визначався не дидактичними досягненнями, а новими технічними можливостями комп'ютерів. Спочатку це були програми підтримки навчального процесу, і вони відігравали в основному роль звичайних технічних засобів. За кордоном цей напрямок одержав назву Computer Assistant Learning. Поява персональних комп'ютерів дала потужний імпульс для створення навчальних програм, які були покликані навчати (в рамках певної кількості навчального матеріалу) без допомоги людини. Вони отримали назву Tutoring Systems. Найбільш досконалі з них створені на основі методів штучного інтелекту (Intelligent Tutoring Systems) [10]. Хоча згадана вище термінологія використовується і зараз, описаний розподіл дуже умовний, оскільки перший напрямок практично зливається з другим.

Перші навчальні програми були створені для найпростіших персональних комп'ютерів, написані практично без участі не тільки фахівців з дидактики, а й взагалі викладачів та вчителів-предметників. У дидактичному плані ці програми були примітивні і являли собою, по суті справи, переписані з підручників тексти, що супроводжувалися запитаннями. Учням пропонувалося читати навчальний матеріал не в книгах, а на екрані дисплея. Поява кольорових моніторів, подальший розвиток комп'ютерної графіки дали нові імпульси розробці навчальних програм. До них увійшли колір, анімація, звук. Потім головними виявилися ідеї мультимедіа, а слідом за цим і гіпермедіа. І кожен раз на першому плані знову були програмісти, дидактична культура розробників була низькою, а реалізація нових технічних можливостей випереджала дидактичну думку. Більшість застосовуваних комп'ютерних програм пріоритетної вважають наочність, яка за допомогою комп'ютера реалізується, звичайно, надзвичайно ефективно. Однак найчастіше навчання цим і обмежується, оскільки програми є, по суті справи, демонстраційними.

Комп'ютерні технології відіграють велику роль у вихованні та навчанні сучасних учнів. Однак, на жаль, модель традиційного навчання - засвоєння “готових” знань, відчужених від діяльності.

Спеціальна психолого-педагогічна теорія навчання, яка за порівняно короткі терміни на основі зовнішніх предметних дій сприяє формуванню вміння діяти у внутрішньому плані, була розроблена П. Гальперіним [3]. Він виділяє в способі дій (системі операцій, яка забезпечує рішення навчальних задач певного типу) виконавчу, орієнтовну та контрольну частини. При традиційному навчанні як прямий його продукт виступає виконавча частина способу дії [5; 6], яка безпосередньо забезпечує перетворення об'єкта. Є. Машбиць розширив теорію Гальперіна, розбивши орієнтовну частину на два компоненти [5; 6]. Перший компонент - власне орієнтування - забезпечує виділення тих властивостей та якостей, які суттєві для перетворення об'єктів навчальної діяльності. Наявність другого - орієнтування на виконавчу частину - обумовлюється тим, що для виконання навіть однієї дії необхідно виробити план її виконання. Серед операцій, що входять до орієнтовної частини способу дії, виділяють так звані загальнологічні операції: встановлення необхідних та достатніх ознак поняття, підведення об'єкта під поняття, систематизація властивостей об'єкта [7].

У контрольній частині способу дії здійснюється співвідношення продукта дії (як в процесі його отримання, так і після) з поставленою перед учнем задачею. На практиці діяльнісний підхід реалізується у відповідній організації процесу навчання, за якої створюються умови для цілеспрямованого і планомірного керування процесом засвоєння навчального матеріалу.

Принципово новий за підходом комп'ютерний навчальний комплекс, що повною мірою реалізує діяльнісний підхід [1; 2; 8; 9], створений на кафедрі загальної фізики і дидактики фізики Донецького національного університету. Головними особливостями цього підходу є: підпорядкування змісту кожної комп'ютерної навчальної програми не логіці пояснення окремої теми, а логіці розвитку процесу чи явища, імітованого програмою; побудова предметних і поточних моделей учня, в тому числі моделей помилок; обов'язкове і спеціальне оформлення ввідно-мотиваційного та інших етапів діяльності; педагогічна спрямованість діалогу; можливість виконання завдання програми (досягнення мети діяльності) учнями з різним ступенем підготовки [2; 8; 9].

Робота з окремою програмою підпорядкована досягненню найближчих навчальних цілей, обумовлених її предметним змістом, причому головним тут є формування вмінь. По суті справи, навчальна програма є схемою орієнтовної основи діяльності.

Розглянемо один з кількох аспектів розробки комп'ютерної навчальної програми - дидактичне проектування навчальної діяльності, яке означає, насамперед, проектування засобів організації навчальної діяльності.

У першу чергу необхідно продумати змістовну частину навчальної діяльності. Навчальна діяльність включає в себе дії зі з'ясування змісту навчального матеріалу та дії з його обробки. При цьому виклад навчального матеріалу заснований на логіці побудови структурних одиниць, а дії з його обробки, тобто рішення навчальних завдань, виконуються згідно з логікою використання цих одиниць. Необхідна спеціальна система дій, виконуючи які учні могли б виявляти логічні зв'язки досліджуваного матеріалу з уже засвоєними знаннями.

При побудові навчальних програм можливі два підходи - тематичний і задачний. Перший полягає в тому, що навчальна діяльність підпорядковується логіці розвитку певної теми (розділу). Учень спочатку повинен працювати з теоретичним матеріалом, а потім використовувати його при виконанні різних вправ. У перших навчальних програмах роль вправ відігравали запитання, за допомогою яких здійснювалося “закріплення” знань. Фактично, метою було запам'ятовування. На жаль, побудовані за таким принципом навчальні програми створюються досі.

Більш досконалі навчальні програми, крім теоретичного матеріалу, мають певний набір завдань з цієї теми, і, отже, припускають також засвоєння умінь. Завдання тут, як випливає з сутності діяльнісного підходу, є необхідним елементом, оскільки саме при їх вирішенні освоюється спосіб дій. Мета полягає в засвоєнні певної теми з необхідною глибиною. Нагадаємо, що засвоєння знань відбувається тільки в процесі оперування з цими знаннями. Проте в реальності цього практично немає. Основним змістом навчальних програм залишаються знання, а діяльності з обробки їх відводиться другорядна роль, часто ілюстративна.

Задачний підхід, який ефективно застосовується в навчальних програмах, заснований на вирішенні окремої задачі, яка і складає зміст навчальної програми. Цей підхід видається природним з погляду діяльності, сутність якої полягає, як відомо, саме у вирішенні завдань. Такий підхід дозволяє наочно й ефективно організувати діяльність учнів, оскільки, по суті справи, моделює реальну діяльність. Задача, пропонована як завдання навчальної програми, складністю перевершує звичайні задачі. За допомогою таких задач формується узагальненість дій. Завдання програми являє собою глобальну задачу, яка в процесі діяльності розчленовується на низку більш простих підзадач.

Найбільш ефективними з точки зору діяльності є так звані зворотні задачі, коли визначенню підлягають початкові умови. Наприклад, у програмі “Барон Мюнхгаузен і Чудо-Юдо-Риба-Кит” (присвяченій засвоєнню закону збереження імпульсу) необхідно знайти кількість яблук, які кидав Барон за одну секунду, щоб, використовуючи їх як своєрідне “паливо”, розігнати човен і, таким чином, врятуватися від ненажерливого чудовиська. Пряма задача в цьому випадку передбачає визначення часу, за який човен пройде задану відстань, якщо відомо кількість яблук, що кидав Барон за одну секунду. Звісно, задачі, які “розповідає” барон Мюнхгаузен, не є “винаходом” авторів. Ідея позичена у І. Гельфгата, Л. Генденштейна та Л. Кирика в відомого збірника [4], де наведено багато задач, викладених від імені барона Мюнхгаузена. Однак використовуване для побудови комп'ютерної навчальної програми “Барон Мюнхгаузен і Чудо-Юдо-Риба-Кит” формулювання базової задачі сценарію є оригінальним.

Ввідно-мотиваційний етап відіграє важливу психологічну та дидактичну роль у навчанні взагалі, при використанні комп'ютера його роль зростає багаторазово. У той же час вкрай рідко можна зустріти навчальну програму, в якій цьому етапу приділялася б належна увага. Завданнями ввідно-мотиваційного етапу навчальної діяльності, яку організовують за допомогою комп'ютерної навчальної програми, є реалізація мотиваційної та орієнтовної частин діяльності. На цьому етапі відбувається також адаптація учнів до програми, вони звикають до її інтерфейсу й управління нею [1; 2].

Мотиваційна частина припускає, що на тлі домінуючого мотиву навчальної діяльності в цілому вирішується завдання додаткової мотивації діяльності, передбаченої навчальною програмою. Задачний підхід у порівнянні з тематичним значно виграє в мотивації, оскільки припускає досягнення учнем деякої практично значимої мети. Найчастіше мотивація в комп'ютерній навчальній програмі реалізується шляхом незвичайної постановки завдання. Наприклад, завдання може мати таке формулювання: “Років двісті тому в Німеччині, у місті Боденвердер жив барон Мюнхгаузен. Він любив гостей і ніколи не втомлювався розповідати їм про свої пригоди. Одного разу Мюнхгаузен розповів історію, яка трапилася з ним на озері, за його словами, буквально кілька днів тому. Сидів він у своєму улюбленому човні недалеко від берега, їв свої улюблені яблука і милувався природою. У цьому ж озері жила дуже рідкісна риба - Чудо-Юдо-Риба-Кит. Вона, відчувши запах яблук, попливла до човна Мюнхгаузена. Барон помітив величезне чудовисько, що мчалося на нього, і злякався, бо не знав, що рибі більше подобається: яблука чи м'ясо. Він почав кидати в бік риби яблука, внаслідок чого човен почав рухатися. Барон кидав і кидав яблука, човен рухався все швидше і швидше, наближаючись до берега, в той час як чудовисько наближалося до човна. Ледве Мюнхгаузен встиг вискочити на берег, як за його спиною пролунало гучне клацання величезної пащі. Коли він обернувся, ні човна, ні яблук вже не було. Барон зрозумів, що щасливо врятувався, і тепер буде про що розповісти гостям. Усі гості зачаровано мовчали, слухаючи розповідь Барона, тихо горіли свічки, і раптом, з дальнього кутка кімнати, в якому сидів старий, мудрий Вчений, пролунало запитання: “Барон, а скільки яблук за хвилину Ви кидали за борт?”. Мюнхгаузен знав, що маса його колишнього човна 150 кг, його маса 80 кг; він пам'ятав, що яблук в човні було 70 кг, а кожне яблуко було близько 0,1 кг. Він завжди відпливав від берега на 200 м, а чудовисько він помітив на відстані 1 км від човна на протилежному від берега боці. Він навіть знав, що м'ячик масою 100 г він зазвичай кидає на відстань 20 м, Барон прекрасно пам'ятав, що в “Довіднику юного іхтіолога” зазначено: “Максимальна швидкість, яку розвиває Чудо-Юдо-Риба-Кит, становить 36 км/год, а її маса 100 т”, а також зріст Барона 1,70 м, але, о жах, пам'ятаючи всі ці подробиці, він не міг відповісти на питання Вченого, а без цієї маленької деталі його розповідь, на жаль, не мала вигляд досить правдивої. Допоможіть, будь ласка, Барону відповісти на питання Вченого: “Скільки яблук за хвилину довелося кидати Барону, щоб врятуватися від ненажерливого чудовиська?”

Підвищенню мотивації служить також така обставина. Хоча, як уже вказувалося, складність завдання програми перевершує складність зазвичай вирішуваних задач (це звичайно ж, видно з наведеної вище умови), однією з вимог до програми при її проектуванні є можливість виконання її завдання учнями з різним ступенем підготовки, що забезпечується спеціальною організацією допомоги. Учень спеціально спрямований на продуктивну роботу. Для цього в програмі після формулювання завдання наводиться таке звернення до учня: “Ти, звичайно, впораєшся із завданням. Якщо не будеш знати, що робити, звертайся по допомогу, не затягуючи часу. Пам'ятай, що головне - це пройти весь шлях ДО КІНЦЯ”. І учні дуже швидко переконуються, що вони дійсно можуть це зробити.

Орієнтовна частина передбачає усвідомлення і розуміння учнями: а) цілей і завдань програми; б) фізичного характеру явищ і процесів, що в ній відбуваються; в) знань, які є необхідними для досягнення мети, поставленої програмою. Відповідно до теорії діяльності саме оперування з цими знаннями призводить до формування спочатку необхідних для вирішення конкретної задачі умінь, а потім у результаті роботи з іншими програмами, побудованими аналогічно, і способу дій у цілому.

З метою орієнтування дуже зручно використовувати так звані активні підказки, побудовані як тестові завдання відкритого типу. Активна підказка являє собою фразу, в якій пропущено ключове слово, що має бути введене учнем. Якщо той не знає цього слова, він може звернутися до програми по допомогу, і та виведе це слово на екран. При помилці учня програма виводить це слово сама. З метою збереження активної позиції учня програма повторно вимагає, щоб учень увів відповідь. Учень вводить тепер уже відоме йому слово, і таким чином через дію в матеріальній формі відбувається закріплення знання, яке міститься в активній підказці. Прикладами активних підказок є фрази: “Імпульс замкнутої системи зберігається"; “Якщо кут кидання яблука 45⁰, то дальність його польоту максимальна" (курсивом показані пропущені в програмі слова). Головне тут полягає не в складності цих завдань (як видно, вони дуже прості), а у важливості констатації цих (та інших) фактів для формування орієнтовної основи майбутньої діяльності. По суті справи, активна підказка - це незавершена відповідь, і здійснити конструктивну роботу з її завершення повинен учень. Активні підказки можуть бути складені і не в такій суто констатуючій формі, вони можуть передавати певні інтонації. Прикладом тут може служити одна з підказок цієї програми: “Ви, звичайно, розумієте, що в законі збереження імпульсу всі швидкості повинні бути записані в одній системі відліку”. Цей прийом також надає певну спрямованість діалогу комп'ютер-учень, ніби “олюднює” його.

Для того щоб дії учня були осмислені, він повинен мати певні уявлення про процес, знання про нього. Необхідно, як кажуть, актуалізувати необхідні знання. Прекрасним засобом і тут може бути описана вище активна підказка, а також тестові завдання закритого типу.

Поняття етап по відношенню до діяльності є досить умовним і не має хронологічного сенсу. Елементи ввідно-мотиваційного етапу орієнтовної частини розподілені по всій програмі, їх завдання полягає у підготовці учня до виконання чергових окремих дій, а не тільки всієї глобальної задачі.

Основним засобом організації орієнтування при виконанні дій є допомога, яка, в загальному випадку, має три рівні. Як правило, по допомогу учень звертається сам, однак у випадках, коли він, виконуючи дію, помиляється кілька разів поспіль, програма пропонує йому допомогу. Допомога першого рівня передбачає загальне орієнтування, вона визначає необхідний напрям думки і є власне орієнтуванням. Це може бути нагадування закону, принципу, властивості, взаємозв'язків явищ і величин, особливостей процесів і явищ тощо. Можна сказати, що цей рівень відповідає стану учня “не знає”. Часто буває, що, отримавши таку підказку, зорієнтувавшись, учень далі виконує дію самостійно. Якщо учню досить підказки першого рівня, то звернення до неї не знижує його оцінки. Підказка другого рівня відповідає стану учня “не розуміє”. Це може бути як власне орієнтування, так і орієнтування на виконавчу частину дії. В останньому випадку пропонується план дії, шлях її виконання. Підказка третього рівня відповідає стану учня “не вміє”. Вона є орієнтуванням на виконання і пропонує результат, близький до відповіді, а в окремих випадках навіть відповідь. Але учень все ж повинен ввести її сам. Іноді зручно як допомогу використовувати активні підказки, тестові завдання закритого типу і на правильну послідовність.

Основною дією в програмах є визначення значення тієї чи іншої фізичної величини. Тому виконавча частина полягає у виведенні розрахункової формули і в обчисленнях. Для полегшення роботи учня з програмою і можливості поетапного контролю його знань і умінь необхідно розбиття вихідної глобальної задачі на низку більш простих підзадач. Інакше кажучи, програма переходить до наступного етапу - рішення спеціальної системи підзадач (за кордоном для цього використовують термін problems sequence - послідовність завдань), які в сукупності задовольняють необхідні умови основної задачі (дозволяють оперувати всіма знаннями, що необхідні для розв'язання глобальної задачі), тобто підзадачі повинні бути складені таким чином, щоб спектр такої системи завдань був повним.

До кожної з підзадач складені різні види допомоги, завдяки яким учень може пройти всю програму від початку і до кінця самостійно. Наступний приклад показує, як допомога реалізується. До підзадачі, у якій потрібно визначити швидкість човна після кидка першого яблука, передбачена така допомога: перший рівень (власне орієнтування): “Швидкість човна можна визначити, використовуючи закон збереження імпульсу”; другий рівень (орієнтування на виконання): “Початковий імпульс (до кидка) дорівнює нулю, а після кидка імпульси човна і яблука спрямовані в протилежні сторони”; третій рівень (орієнтування на виконання) містить записаний у проекції на горизонтальну вісь закон збереження імпульсу. Допомога не обов'язково має три рівні, їх кількість залежить від складності завдання, іноді може бути відсутнім перший, а то й другий рівень. Іноді ж рівнів може бути чотири, а то й п'ять. В іншій підзадачі, яка пропонує знайти час, за який чудовисько дістанеться берега, до моделі помилок закладена така інформація: учні неправильно визначають відстань від чудовиська до берега, не знають формулу для визначення часу при рівномірному русі або не вміють переводити кілометри за годину в метри за секунду. У цьому випадку використовується не багаторівнева допомога, а така, що виводиться на екран у разі неправильної, але передбаченої заздалегідь (при проектуванні моделі помилок програми) відповіді учня.

Елементи контрольно-коректувальної частини так само, як і елементи ввідно-мотиваційного етапу та орієнтовної частини, розподілені по всій програмі. Більш того, вони також входять до складу орієнтовної і виконавчої частин. Тестові завдання, які служать для організації ввідно-мотиваційного етапу, виконують також і контрольну функцію.

Уміння, необхідні для виконання всіх дій, передбачених програмою, і знання, що забезпечують формування цих умінь, складають нормативну модель учня. У процесі роботи програми всі елементи цієї моделі отримують значення (“знає / не знає”, “вміє / не вміє”), і, таким чином, будується поточна модель учня, яка і оцінюється.

Засвоєння знань відбувається тільки в процесі навчальної діяльності, тому метою створення ефективної комп'ютерної навчальної програми є не передача знань учням, а керівництво їх навчальною діяльністю.

діяльнісний комп'ютерний навчальний програма

Література

1. Атанов Г. А. Деятельностный подход в обучении / Атанов Г. А. - Донецк : ЕАИ-пресс, 2001. - 160 с.

2. Атанов Г. А. Обучение и искусственный интеллект, или Основы современной дидактики высшей школы / Г. А. Атанов, И. Н. Пустынникова. - Донецк : Изд-во ДОУ, 2012. - 504 с.

3. Гальперин П. Я. Основные результаты исследования по проблеме “Формирование умственных действий и понятий” / П. Я. Гальперин. - М. : Изд-во МГУ, 1965. - 52 с.

4. Гельфгат І. М. 1001 задача з фізики з відповідями, вказівками, розв'язками / І. М. Гельфгат, Л. Е. Генденштейн, Л. А. Кирик. - Харків : Гімназія, 1998. - 352 с.

5. Машбиц Е. И. Психологические основы управления учебной деятельностью / Е. И. Машбиц. - К. : Высшая школа, 1987. - 224 с.

6. Машбиц Е. И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения: (Педагогическая наука - реформе школы) / Е. И. Машбиц. - М. : Педагогика, 1988. - 192 с.

7. Талызина Н. Ф. Опыт обучения геометрическому доказательству / Н. Ф. Талызина, Г. А. Буткин // Новые исследования в педагогических науках. - 1968. - № 2. - С. 122 - 128.

8. Atanov, G. A. Computer Tutoring Systems for Science Education Based on the Activity Approach / G. A. Atanov, G. V. Kandrashin, V. V. Loktiushin // New Media and Telematic Technologies for Education in Eastern European Countries / Eds. P.A.M.Kommers, A.M.Dovgiallo, V.A.Petrushin, P.L.Brusilovsky. - Enschede: Twente University Press, 1997. - Pp. 75 - 79.

9. Atanov, G. A. The Educational Software in Physics Realizing an Activity Approach / G. A. Atanov // Proc. of the Intern. Conf. PEG93: AI Tools @ Classroom. - Edinburgh, Scotland. - 1993. - Pp. 601 - 607.

10. Wenger, E. Artificial intelligence and tutoring systems. Computational approaches to the communication of knowledge / E. Wenger. - Los Altos: Morgan Kaufmann, 1987.

Анотація

Кінцевою метою навчання є формування способу дій, тому ефективна комп'ютерна навчальна програма повинна ґрунтуватися на діяльнісному підході до навчання. Структура такої навчальної програми містить п'ять частин: змістовну, мотиваційну, орієнтовну, виконавчу і контрольно-коректувальну. У статті описаний приклад поетапної реалізації діяльнісного підходу при побудові комп'ютерної навчальної програми, присвяченої засвоєнню закону збереження імпульсу.

Ключові слова: діяльнісний підхід у навчанні, комп'ютерна навчальна програма, проектування навчальної діяльності, модель учня.

Аннотация

Конечной целью обучения является формирование способа действий, поэтому эффективная компьютерная обучающая программа должна основываться на деятельностном подходе к обучению. Структура такой обучающей программы содержит пять частей: содержательную, мотивационную, ориентировочную, исполнительную и контрольно-корректировочную. В статье описан пример поэтапной реализации деятельностного подхода при построении компьютерной обучающей программы, посвященной усвоению закона сохранения импульса.

Ключевые слова: деятельностный подход в обучении, компьютерная обучающая программа, проектирование учебной деятельности, модель обучаемого.

Summary

The final goal of teaching is to form a method of action, therefore, the effective computer teaching program should be based on activity approach to teaching The structure of such tutorial consists of five parts: informative, motivational, orienting, executive and controlling and correcting. This article describes an example of the phased implementation of the activity approach in the development of the computer training program dedicated to mastering the law of conservation of momentum.

Key words: activity approach in teaching, computer teaching program, designing of educational activity, student model.

Размещено на Allbest.ru