close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Развитие универсальных учебных действий школьников при обучении математике на основе принципа наглядности

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ЖУРАВЛЕВ Иван Александрович
РАЗВИТИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ДЕЙСТВИЙ
ШКОЛЬНИКОВ ПРИ ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИКЕ
НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПА НАГЛЯДНОСТИ
13.00.02 – Теория и методика обучения и воспитания
(математика, уровень общего образования)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата педагогических наук
Екатеринбург – 2018
Работа выполнена в Нижнетагильском государственном
социально-педагогическом институте (филиале)
федерального государственного автономного образовательного
учреждения высшего образования
«Российский государственный профессионально-педагогический университет»
Научный руководитель:
Гейн Александр Георгиевич,
доктор педагогических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Малова Ирина Евгеньевна, доктор педагогических наук, профессор,
ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика
И.Г. Петровского», профессор кафедры математического анализа,
алгебры и геометрии
Косиков Александр Викторович, кандидат педагогических наук,
МАОУ «Гимназия № 41» г. Новоуральск, учитель математики
Ведущая организация:
ФГБОУ ВО «Пермский государственный гуманитарно-педагогический
университет»
Защита состоится «9» ноября 2018 года в 17.00 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.283.04, созданного на базе ФГБОУ ВО
«Уральский государственный педагогический университет», по адресу:
620075, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, 9 а, ауд. I.
С диссертацией можно ознакомиться в диссертационном зале
информационно-интеллектуального центра – научной библиотеки
ФГБОУ ВО «Уральский государственный педагогический университет» и
на сайте Уральского государственного педагогического университета
http://science.uspu.ru.
Автореферат разослан «15» сентября 2018 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Воронина Людмила
Валентиновна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Актуальность исследования. Современная концепция общего образования, представленная в концентрированном виде как Федеральный государственный образовательный стандарт, рассматривает овладение обучающимися универсальными учебными действиями (УУД) в качестве целевой
установки, равноположенной приобретению ими знаний, умений и навыков.
Подходы к развитию УУД активно рассматриваются А. Г. Асмоловым,
Э. Г. Гельфман, О. А. Карабановой. Конкретно вопросы развития УУД
школьников при обучении математике анализируются в публикациях
Л. И. Боженковой, Э. К. Брейтигам, В. А. Далингера, И. Г. Липатниковой,
Л. Г. Петерсон, а также в диссертационных работах Н. Л. Будахиной,
Е. В. Вязововой, Е. А. Пустовит, А. В. Фирер. В работах этих авторов показано, что теория развития УУД базируется на достижениях деятельностного и
контекстного подходов, принципов личностно-ориентированного и проблемно-ориентированного развивающего обучения. В то же время методические
аспекты соотнесения развития УУД при обучении математике с основными
дидактическими принципами до сих пор остаются фактически вне зоны внимания исследователей, хотя хорошо известно, что условием эффективной
организации учебного процесса является соблюдение дидактических принципов и применение рациональных методов обучения (Ю. К. Бабанский).
Важное место в разработке теоретических положений и условий применения принципа наглядности занимают работы Ю. К. Бабанского,
Л. В. Занкова, Т. А. Ильиной, Л. М. Фридмана. Несмотря на многовековую
историю использования принципа наглядности в дидактике и методике обучения, ряд исследователей (Т. С. Назарова и Е. С. Полат, И. М. Осмоловская, Т. Н. Шамало) указывают на то, что сегодня имеет место принципиально новый этап в понимании и применении принципа наглядности, обусловленный информационной насыщенностью образовательного процесса.
В последнее десятилетие проведено значительное число диссертационных исследований по проблеме наглядности с точки зрения использования
информационно-коммуникационных технологий (Н. М. Ежова, А. Л. Карасик,
Т. С. Матвеева). Анализ этих работ показывает, что компьютерная визуализация в основном используется как средство повышения доступности изучаемого предметного материала, перехода от текстового формата передачи учебной
информации к мультимедийному. Значительная роль при этом отводится и
организации частично-исследовательской деятельности (в том числе с использованием виртуальных лабораторий). Однако, в целом эти работы рассматривают принцип наглядности на внутрипредметном уровне, не затрагивая роли данного принципа в развитии метапредметных знаний и умений, в
том числе познавательных и регулятивных УУД.
Являясь по своей сути метапредметными, УУД в значительной степени
формируются в рамках предметного освоения учебного материала. А. Г. Асмолов, подчеркивая значимость математики в развитии познавательных УУД,
3
отмечает, что при решении многих математических задач существует несколько вариантов получения верного ответа, некоторые способы решения являются
рациональными, другие можно назвать нерациональными; это позволяет учителю формировать у обучающихся умение выбирать наиболее эффективные
способы решения задач в зависимости от конкретных условий.
При изучении математики предоставляются широкие возможности для
развития познавательных и регулятивных УУД школьников. При этом одним из условий развития УУД на всех ступенях образования является обеспечение преемственности в освоении этих действий.
Анализ литературных источников показывает, что бóльшая часть диссертационных исследований по вопросам использования наглядности относится
к циклу естественнонаучных дисциплин: физике, химии, биологии, – где активно используются как реальные, так и виртуальные (компьютерные) эксперименты (А. М. Галимов, В. В. Ларионов и В. М. Зинченко). В то же время,
как показано Л. Е. Тукановой, в обучении математике наглядность реализуется преимущественно как иллюстративное средство. Наличие этого противоречия между особой ролью математики в развитии познавательных и регулятивных УУД и недостаточным использованием возможностей реализации
принципа наглядности в обучении математике указывает на необходимость
разработки методики реализации наглядности при изучении абстрактного
математического материала. Особенно это актуально на ступени основного
общего образования, поскольку на ступени начального общего образования
методики такого рода разработаны в достаточной степени.
Проведенный анализ научной, методической и учебной литературы по
указанной проблеме позволил выявить следующие противоречия:
– на научно-педагогическом уровне – между необходимостью развития
УУД обучающихся и недостаточной разработанностью в педагогической
науке теоретических основ применения средств наглядности для развития
универсальных учебных действий;
– на научно-методическом уровне – между возможностями развития
УУД школьников на уровне основного общего образования в процессе обучения математике с опорой на принцип наглядности в современном его понимании и недостаточной реализацией этих возможностей в существующих
методиках обучения математике.
Необходимость разрешения указанных противоречий обусловливает
актуальность диссертационного исследования, а также определяет его
проблему: как повысить эффективность развития познавательных и регулятивных УУД в процессе обучения математике в основной школе на основе
применения принципа наглядности?
Актуальность проблемы послужила основанием для выбора темы
нашего исследования: «Развитие универсальных учебных действий школьников при обучении математике на основе принципа наглядности».
Ключевая идея исследования: при обучении математике использование принципа наглядности создает условия для развития познавательных и
4
регулятивных УУД обучающихся при обеспечении единства восприятия,
осознания, понимания и усвоения знаний и их практической верификации.
Объект исследования: процесс обучения математике в основной образовательной школе.
Предмет исследования: развитие универсальных учебных действий
школьников 7–9 классов в процессе обучения математике на основе принципа наглядности.
Цель исследования: научное обоснование, разработка и реализация
методики развития познавательных и регулятивных универсальных учебных действий школьников основной школы при обучении математике на
основе принципа наглядности.
Гипотеза исследования: развитие познавательных и регулятивных
универсальных учебных действий в процессе обучения математике в основной школе на основе принципа наглядности будет эффективным, если:
– изучение математического материала организовано с использованием
визуальных компьютерных моделей, трансформация которых позволяет
создать проблемные ситуации;
– планирование и выполнение действий по преобразованию (трансформации) визуальных компьютерных моделей обеспечивает единство восприятия,
осознания, понимания и усвоения знаний и их практической верификации;
– формой организации деятельности школьников на уроке будет выступать опытно-поисковая работа, которая осуществляется с использованием интерактивных геометрических сред.
Исходя из цели исследования и выдвинутой гипотезы, были определены задачи исследования:
1. На основе анализа философской и историко-педагогической, психолого-педагогической и научно-методической литературы по проблеме исследования выявить и обосновать условия реализации принципа наглядности для развития УУД в процессе обучения математике.
2. Определить средства и формы реализации принципа наглядности для
развития УУД и разработать структурно-функциональную модель развития
УУД в процессе обучения математике на основе принципа наглядности.
3. Разработать методику обучения математике с использованием предложенной структурно-функциональной модели, реализация которой повысит уровень развития познавательных и регулятивных универсальных учебных действий обучающихся основной школы.
4. Разработать диагностический инструментарий для определения уровня
сформированности познавательных и регулятивных УУД обучающихся.
5. Осуществить экспериментальную проверку эффективности использования разработанной методики развития УУД на основе принципа
наглядности в процессе обучения математике.
Методологическую основу исследования составляют фундаментальные работы в области теории наглядности (Ю. К. Бабанский, Т. С. Назарова
и Е. С. Полат), анализ которых позволил системно представить процесс раз5
вития принципа наглядности от истоков до современных взглядов на него
в педагогике; теория деятельности (Л. С. Выготский), которая служит основой развития УУД обучающихся; идеи системно-деятельностного подхода в
обучении (А. Г. Асмолов, Г. А. Атанов, В. В. Давыдов, Л. В. Занков,
А. В. Хуторской), анализ которых позволил определить средства и формы
реализации принципа наглядности.
Теоретической основой исследования являются: работы по различным
дидактическим и методическим аспектам принципа наглядности (Л. В. Занков,
И. М. Осмоловская, А. П. Усольцев, Т. Н. Шамало); основные положения теории
учебной деятельности (В. В. Давыдов, А. В. Хуторской); концепция формирования и развития УУД (А. Г. Асмолов, Э. Г. Гельфман, O. A. Карабанова); теория
проблемного обучения (А. М. Матюшкин, М. И. Махмутов, В. Оконь); работы,
раскрывающие основные положения деятельностного подхода в обучении математике (Л. И. Боженкова, В. А. Далингер, И. Е. Малова); методы организации
экспериментальных педагогических исследований и статистической обработки
их результатов (В. П. Беспалько, К. А. Краснянская, Б. Е. Стариченко).
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования:
Теоретические: анализ философской, психологической, педагогической, научно-методической и учебной литературы, диссертационных работ
по проблеме исследования, программ, учебников и учебных пособий
для основного общего образования; системный анализ основных понятий
исследования, педагогическое моделирование, обобщение, сравнение и абстрагирование, ранжирование, шкалирование, количественная и качественная обработка экспериментальных данных и их графическое представление,
методы математической статистики.
Эмпирические: наблюдение за ходом учебного процесса, анкетирование учителей, метод экспертных оценок, тестирование, анализ продуктов деятельности.
База исследования. Исследование проводилось на базе МБОУ СОШ
№ 20 г. Нижний Тагил и МБОУ СОШ № 143 г. Екатеринбург.
Организация исследования. Поставленные цели и задачи определили
ход исследования, которое проводилось в три этапа в период 2011–2018 гг.
На первом, поисковом, этапе (2011–2012 гг.) был проведен анализ философской, психолого-педагогической, нормативной, методической литературы с
целью определения степени разработанности поставленной проблемы исследования и ее актуальности. Определены объект, предмет, цель и задачи исследования. Разработан комплекс диагностических средств для определения уровня
сформированности УУД обучающихся. Определен начальный уровень сформированности УУД. Сформулирована гипотеза настоящего исследования.
На втором, экспериментально-аналитическом, этапе (2013–2014 гг.) была
разработана структурно-функциональная модель развития познавательных и
регулятивных УУД на основе принципа наглядности в процессе обучения
математике. На основе предложенной структурно-функциональной модели
6
разработана методика обучения математике в рамках обобщенного алгоритма
деятельности учителя и ученика.
Разработан комплекс уроков для развития УУД школьников. Проведена
экспериментальная часть исследования, в ходе которой осуществлялась корректировка предложенной структурно-функциональной модели развития УУД.
Третий, контрольно-обобщающий, этап педагогического эксперимента
проводился в 2015–2018 гг. Осуществлялась проверка эффективности применения теоретических положений работы и методики развития УУД
на основе принципа наглядности в процессе обучения математике. Проводились обобщение результатов исследования и статистическая обработка
результатов педагогического эксперимента.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
1. В отличие от предыдущих работ, посвященных различным аспектам
развития УУД (Л. И. Боженкова, Н. Л. Будахина, Е. С. Квитко), поставлена
и решена задача развития познавательных и регулятивных УУД школьников основной школы в процессе обучения математике на основе принципа
наглядности с использованием интерактивных геометрических сред.
2. Создана и теоретически обоснована структурно-функциональная модель развития познавательных и регулятивных универсальных учебных
действий в процессе обучения математике на основе принципа наглядности,
состоящая из четырех взаимосвязанных блоков: целевого, организационносодержательного, технологического и критериально-оценочного.
3. На основе предложенной модели разработана методика развития
УУД школьников при обучении математике с использованием визуальных
компьютерных моделей в рамках обобщенного алгоритма деятельности
учителя и ученика.
Теоретическая значимость исследования:
1. Обоснованы возможности применения принципа наглядности для
развития познавательных и регулятивных УУД при самостоятельном создании обучающимися визуальных компьютерных моделей, составлении плана
действий и его осуществлении в ходе преобразования данных моделей.
2. Предложена классификация уровней проблемного обучения на основе выделения субъектов образовательного процесса (учитель и ученик) и их
функций в постановке и решении проблем.
3. Определен обобщенный алгоритм деятельности учителя и ученика
в процессе использования визуальных компьютерных моделей с целью развития познавательных и регулятивных УУД.
Практическая значимость исследования состоит в том, что теоретические результаты исследования доведены до уровня практического применения; разработаны и внедрены в учебный процесс МБОУ СОШ № 20
г. Нижний Тагил:
1. Комплекс технологических карт уроков, направленных на развитие
УУД в процессе обучения математике, с использованием интерактивных
геометрических сред как средства реализации наглядности.
7
2. Интернет-публикации сценариев открытых уроков по математике,
использование которых обеспечит развитие УУД обучающихся.
3. Лекции на курсах повышения квалификации для учителей общеобразовательных учреждений по вопросам развития УУД.
4. Методические разработки для учителей общеобразовательных школ
по развитию УУД при обучении математике.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Использование принципа наглядности создает условия для развития
познавательных и регулятивных универсальных учебных действий школьников в процессе обучения математике при обеспечении единства восприятия,
осознания, понимания, усвоения знаний и их практической верификации.
2. Развитие познавательных и регулятивных УУД будет эффективным
при организации деятельности в следующей последовательности:
– создание обучающимися визуальных компьютерных моделей тех
объектов, которые образуют проблемное поле;
– осуществление действий с визуальными моделями, позволяющими
сформировать проблемную ситуацию;
– установление причинно-следственных связей между визуализированными компонентами моделируемой системы посредством ее трансформаций с последующей верификацией в форме доказательства.
3. Формой организации эффективной деятельности обучающихся на
уроке, направленной на развитие УУД, может выступать опытно-поисковая
работа, которая осуществляется с использованием интерактивных геометрических сред.
4. Применение методики обучения, созданной на основе реализации
принципа наглядности, обеспечивает развитие познавательных и регулятивных универсальных учебных действий школьников.
Достоверность и обоснованность результатов и сформулированных на
их основе выводов обеспечивается опорой на теоретико-методологические
основы и фундаментальные работы в области педагогики и психологии, использованием методов, адекватных целям, гипотезе и задачам исследования;
обоснованностью базовых положений исследования, а также практической
реализацией разработанной методики развития познавательных и регулятивных УУД при обучении математике на уровне основного общего образования;
качественным и количественным анализом фактического материала, полученного в ходе исследования; применением статистических методов для обработки
результатов педагогического эксперимента; многоплановой апробацией и использованием в практике общеобразовательных учреждений; широким обсуждением результатов исследования на конференциях различного уровня.
Апробация и внедрение основных идей и результатов исследования
осуществлялись участием автора в работе научных конференций различного
уровня: международной научно-практической конференции «Информатизация образования: история, состояние, перспективы» (Омск, 2012), международной научно-практической конференции «Подготовка молодежи к иннова8
ционной деятельности в процессе обучения физике, математике, информатике» (Екатеринбург, 2013), XXIV международной конференции «Применение
инновационных технологий в образовании» (Троицк-Москва, 2013), XXXII и
XXXIII международных семинарах преподавателей математики университетов и педагогических вузов (Екатеринбург, 2013; Киров, 2014), XXIII Международной конференции-выставке «Информационные технологии в образовании» (Москва, 2013), международной научно-методической конференции
«Интеграция общего и профессионального математического образования
стран европейского содружества в контексте Болонского соглашения»
(Брянск, 2014), международной научно-практической конференции студентов
«Молодежь и наука» (Нижний Тагил, 2014), городском постоянно действующем семинаре «Современные технологии обучения математике в условиях
введения ФГОС общего образования» (Нижний Тагил, 2014–2015), на семинарах кафедры физико-математического образования НТГСПА (Нижний
Тагил, 2012–2015).
Апробация исследования осуществлялась в ходе педагогического эксперимента на базе МБОУ СОШ № 20 г. Нижний Тагил и МБОУ СОШ
№ 143 г. Екатеринбург.
Теоретические положения и дидактические материалы, разработанные
в ходе диссертационного исследования, использовались на курсах повышения квалификации учителей, которые проводились автором в филиале института развития образования Свердловской области в г. Нижний Тагил.
Результаты диссертационного исследования опубликованы в 21-ой
научной работе (общий объем 6,3 п.л. / авторский вклад 5,33 п.л.), в том
числе в 4-х рецензируемых научных изданиях (общий объем 1,52 п.л. / авторский вклад 1,52 п.л.), включенных в перечень ВАК МОиН РФ. В совместных работах результаты получены в неразделимом единстве.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав,
заключения, библиографического списка, включающего 155 источников,
2 приложений. Текст содержит 26 таблиц, 21 рисунок.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Во введении обосновывается актуальность исследовательской задачи и
выбор темы. Определяются цель, объект, предмет и задачи исследования,
формулируется гипотеза, раскрываются методы и этапы исследования, его
научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, излагаются основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Теоретические основы применения принципа
наглядности в развитии универсальных учебных действий обучающихся 7–9 классов при обучении математике» в теоретико-методологическом
плане раскрывается значение принципа наглядности в теории приобретения
обучающимися УУД, а также основные моменты его сопряжения с другими
концептуальными подходами современной педагогики.
9
Анализ представлений о принципе наглядности в истории педагогики и
их сопоставление с современными принципами постнеклассической дидактики позволил сделать вывод о том, что важной тенденцией является переход от
применения наглядных средств как иллюстрации к деятельностному характеру наглядности. Важным компонентом современного содержания наглядности является понятие «визуальная модель» (В. М. Зинченко, В. В. Ларионов),
включающее в себя не только имитационное компьютерное моделирование
реальных объектов и процессов, но и визуализацию теоретических моделей.
Визуальная модель в большей степени может выступать объектом исследовательской деятельности обучающихся на уроке, чем натурная модель. Тем самым, акцент с активизации познавательной активности смещается на сам
процесс познания. Более того, визуальная модель выступает не только средством познания, но и средством развития обучающихся, поскольку при работе с ней происходит развитие аналитических, конструктивных и других общеучебных умений.
В работе обосновано, что реализация принципа наглядности в деятельностном понимании позволяет органически соединить чувственное восприятие, осознание, понимание и усвоение знаний, а также их практическую верификацию.
В качестве важного примера дидактического средства, позволяющего
в процессе обучения математике реализовать перечисленные выше характеристики наглядности в современном понимании этого принципа, рассмотрены интерактивные геометрические среды (далее ИГС).
Анализируются возможности развития познавательных и регулятивных
УУД на основе использования принципа наглядности. Проблемное обучение
является одним из базовых компонентов инноваций в современном образовании. Именно проблемное обучение способствует развитию УУД «формулирование проблемы и самостоятельное создание способов решения проблем
творческого и поискового характера» (А. Г. Асмолов). В работе проведен
анализ имеющихся в литературе определений проблемного обучения с точки
зрения взаимодействия учителя и ученика, отводимых им ролей и функций
в процессе обучения, а также классификаций уровней проблемного обучения.
Он привел к выводу о целесообразности использования в рамках данного исследования следующей нелинейной классификации уровней проблемного
обучения, отличающейся от общепринятой трехзвенной линейной:
 учитель сам ставит проблему и сам решает ее при активном обсуждении обучающимися;
 учитель ставит проблему, обучающиеся самостоятельно или под его
руководством находят решение (частично-поисковый метод);
 обучающийся ставит проблему, учитель помогает ее решить (у обучающихся воспитывается способность самостоятельно формулировать проблему);
 обучающийся сам ставит проблему и сам ее решает (учитель даже не
указывает на проблему – обучающиеся должны увидеть ее самостоятельно,
а увидев, сформулировать и исследовать возможности и способы ее решения).
10
В диссертации уточняется, что на каждом из уровней школьники осваивают УУД определенной группы. Особое внимание следует обратить на
следующие общеучебные действия: постановка и формулирование проблемы, самостоятельное создание способов решения проблем творческого и
поискового характера. Именно образовательная задача развития этих двух
УУД непосредственно решается проблемным обучением, реализованным на
четвертом, высшем из указанных уровней. Поэтому в качестве дидактического средства развития УУД на основе принципа наглядности естественно
использовать проблемное обучение. Важным компонентом в реализации
принципа наглядности при обучении математике является постановка перед
школьниками геометрических задач, решение которых подразумевает создание объектов с заданными свойствами. Это позволяет реализовать образовательную установку на самостоятельное формулирование учениками
проблемной ситуации с последующим преобразованием ее в проблему, что
способствует развитию как познавательных, так и регулятивных УУД.
Разработана структурно-функциональная модель развития познавательных и регулятивных УУД обучающихся с использованием средств интерактивной наглядности (рис. 1).
Представленная модель состоит из четырех блоков, выделенных в соответствии с принятыми в педагогических исследованиях подходами к построению
структурно-функциональных моделей: целевой, операционно-содержательный,
технологический и критериально-оценочный.
Целевой блок представляет собой подсистему, состоящую из следующих элементов: социальный заказ, цель, задачи, обеспечивающие достижение указанной цели.
Организационно-содержательный блок включает принципы и подходы
к обучению, виды УУД, которые целенаправленно развиваются у учеников
в рамках данного исследования, а также механизм выделения и отбора фрагментов в содержании учебного предмета.
В исследовании рассматриваются темы школьного курса, которые допускают использование ИГС в качестве средства наглядности. Данный блок предусматривает также необходимость при выборе тем ориентироваться на возможность использования при изучении данной темы проблемного, частичнопоискового и исследовательского методов. Выбранная для изучения тема
должна содержать в себе потенциальную проблему, с которой школьникам
предстоит встретиться при ее изучении. Также необходимо учитывать возможность использования фронтальной и групповой формы работы при изучении
избранных тем.
Технологический блок включает систему форм и методов обучения,
направленных на развитие познавательных и регулятивных УУД. С помощью
методов (проблемного, частично-поискового, исследовательского) и форм
(групповой, фронтальной) на уроке организуется деятельность школьников при
работе в ИГС. Далее осуществляется построение сценариев реализации принципа наглядности на основе обобщенного алгоритма деятельности учителя и
11
ученика, направленной на развитие УУД. Реализуется учебная деятельность
обучающихся по постановке и решению задач с использованием ИГС. Школьники самостоятельно в ходе фронтальной работы формулируют проблему, которую необходимо разрешить в рамках данного урока. Для этого ученики проводят исследование, используя дидактические материалы, подготовленные
учителем и представленные в ИГС.
В работе доказано, что при подготовке дидактических материалов необходимо ориентироваться на имеющийся у обучающихся уровень сформированности УУД. Этот уровень определяет сложность объектов, которые ученики
могут конструировать при работе в ИГС. В ходе работы с ИГС школьниками
выдвигают гипотезы, позволяющие разрешить сформулированную ими проблему. В дальнейшем гипотезы проходят экспериментальную проверку
и теоретическое обоснование.
В результате выстраивается следующий обобщенный алгоритм деятельности учителя и ученика, направленный на развитие УУД с использованием средств наглядности.
1. В начале урока школьникам предлагается проблемный вопрос, ответ
на который ученики находят в ходе самостоятельной работы с визуальными
моделями, допускающими различные трансформации.
2. В ходе решения проблемного вопроса при работе с визуальными моделями в малых группах обучающиеся самостоятельно обнаруживают проблему исследования и формулируют ее во взаимодействии с учителем.
3. Школьниками при работе в малых группах разрабатывается план исследования для решения сформулированной проблемы с применением средств ИГС.
4. В ходе проведения самостоятельного исследования ученики выдвигают гипотезы относительно найденной проблемы.
5. Гипотезы подтверждаются либо опровергаются в ходе практической
работы с визуальными моделями в ИГС.
6. Подтвержденные в практической деятельности гипотезы формулируются в совместной работе с учителем в виде теорем с последующим их
доказательством.
7. Доказанные теоремы используются для решения задач в общем виде
без построения соответствующих визуальных моделей.
8. Ученики оценивают способы достижения результатов и результативность действий (осуществление рефлексии).
Критериально-оценочный блок предусматривает измерение уровня
сформированности УУД обучающихся. Критериями развития УУД обучающихся на уровне основного общего образования могут выступать знания и
способы действий.
По результатам анализа диагностических данных принимается решение
о необходимости внесения коррекций в учебный процесс.
12
Рис. 1. Структурно-функциональная модель развития
познавательных и регулятивных универсальных учебных действий
школьников в процессе обучения математике
на основе принципа наглядности
13
Рис. 1. Структурно-функциональная модель развития
познавательных и регулятивных универсальных учебных действий
школьников в процессе обучения математике
на основе принципа наглядности (окончание)
Во второй главе «Методика развития универсальных учебных действий школьников 7–9 классов при обучении математике на основе
применения принципа наглядности» раскрыты содержательные и мето14
дические особенности развития УУД школьников при обучении математике
на основе принципа наглядности, приведена характеристика комплекса дидактических материалов, направленного на развитие познавательных и регулятивных УУД, раскрыты методические особенности развития УУД в
условиях применения средств наглядности в процессе обучения математике.
Описаны средства развития УУД при обучении математике в ходе проблемного обучения. Проведенная детализация процесса обучения позволила
выявить взаимосвязь между этапами проблемного обучения и развиваемыми УУД, которая создает теоретическую основу для создания системы
средств и методов целенаправленного развития УУД.
В работе анализируются возможности групповой работы для развития
УУД. В диссертации рассмотрен ряд определений групповой работы
(И. М. Чередов, Х. Й. Лийметс, В. В. Котов, И. М. Витковская) с точки зрения взаимодействия обучающихся и учителя, а также выполняемых ими
функций. С позиции развития УУД анализируются роли обучающихся при
их работе в группе. Теоретически аргументировано и подтверждено в эксперименте, что групповая работа, осуществляемая с использованием ИГС,
будет успешна, если группа состоит не более чем из четырех обучающихся.
Такая численность группы позволяет распределить роли среди школьников
при выполнении учебного задания, что позволяет каждому ученику включиться в групповую работу; кроме того, группа бóльшей численности будет
испытывать сложности при работе за одним компьютером.
В работе предложена следующая структура организации групповой деятельности обучающихся для группы из трех человек, что является оптимальным. Обучающийся «инициатор-координатор» предлагает план работы группы и следит за ходом ее выполнения, координируя деятельность остальных
членов группы. Обучающийся «разработчик» выступает в качестве эксперта
выполнения поставленного плана, то есть является креативным исполнителем, реализующим план с помощью средств ИГС. Обучающийся «контролероценщик» следит за ходом выполнения работы и вносит коррективы. Также
он должен проанализировать полученные результаты и провести их всестороннюю оценку. Предложенные роли обучающихся на различных уроках
при работе в группах должны меняться, что позволит обучающемуся побывать в каждой из ролей.
Рассматривается методика организации учебной деятельности в ходе
проведения учебных занятий, выстраиваемая в соответствии со структурнофункциональной моделью.
В начале урока перед школьниками ставится задача, которая может
быть решена средствами ИГС. На основании этой задачи учениками самостоятельно формулируется проблема в ходе фронтальной работы. Обучающимся предлагается провести собственное исследование с использованием
ИГС. Работая в группах по 3-4 человека, школьники производят различные
манипуляции с представленными в ИГС геометрическими объектами, пытаясь решить поставленную задачу. В ходе групповой работы они самостоя15
тельно выдвигают гипотезы о том, при каких условиях может быть сконструирован тот или иной геометрический объект. После того как группы
заканчивают первый этап исследования, проводится фронтальное обсуждение полученных результатов и возникших гипотез. Выдвинутые учениками
гипотезы проходят экспериментальную проверку, для этого обучающиеся
снова объединяются в группы. В дальнейшем гипотезы, проверенные при
работе в ИГС, формулируются в виде теорем, которые получают теоретическое обоснование в ходе совместной работы учеников и учителя.
Важным этапом работы с визуальными компьютерными моделями
в ИГС является деятельность обучающихся по преобразованию (трансформации) данных моделей. Например, при изучении темы «равнобедренный
треугольник» обучающимся предлагается построить в ИГС произвольный
треугольник и провести к одной из сторон (основанию) биссектрису, медиану и высоту. После этого путем трансформации треугольника (перемещением вершины, противолежащей основанию) обучающимся предлагается сделать данный треугольник равнобедренным (инструменты ИГС позволяют
отслеживать изменение длин сторон). В результате эксперимента
у школьников естественным образом появляется гипотеза о том, что в равнобедренном треугольнике биссектриса, медиана и высота, проведенные
к основанию, совпадают (рис. 2). Впоследствии данная гипотеза формулируется как одно из свойств равнобедренно треугольника, и доказывается
соответствующая теорема. Одновременно обучающиеся замечают, что естественно формулировать гипотезу о справедливости обратного утверждения.
Рис. 2. Трансформация произвольного треугольника в равнобедренный
В диссертационном исследовании выявлено, что возможности, предоставляемые ИГС, позволяют формулировать задание так, чтобы ответ в нем
был получен из опыта планируемой деятельности по получению необходимой информации. В такой ситуации происходит дальнейшее развитие регулятивных УУД, поскольку школьникам нужно провести целеполагание на
основе соотнесения того, что уже им известно, и того, какой информации
им недостает, планирование последовательности действий для получения
недостающей информации, прогнозирование результата. Развиваются также
и познавательные УУД – как общеучебные, так и логические. Интерактивность ИГС позволяет выстраивать индивидуализированные траектории
в освоении учебного материала и развития УУД. Приводятся конкретные
примеры методики изучения тем «Сумма углов треугольника», «Вписанная
16
окружность» и список тем школьного курса геометрии 7–9 классов, изучаемых с применением средств наглядности. Каждая тема сопровождается
краткими методическими комментариями по возможностям развития УУД,
при ее изучении.
Определены критерии сформированности УУД и соответствующие им
уровни освоения УУД обучающихся на уровне основного общего образования, а также представлен разработанный диагностический инструментарий.
При определении критериев сформированности УУД на уровне основного общего образования нами используется следующая триада, опирающаяся на теоретические положения (сформулированные Е. В. Заикой
и Г. В. Репкиной) о критериях сформированности учебных действий, специализированных нами для УУД:
– отсутствие владения базовыми элементами УУД – эта ситуация определяется как полная несформированность или весьма слабая сформированность диагностируемого УУД;
– владение базовыми элементами УУД при отсутствии центральной характеристики – способности к переносу на новые ситуации;
– полное владение данным УУД – способность к переносу на новые ситуации, что и гарантирует универсальность.
Определенные этими критериями уровни владения УУД получили
названия низкий, средний и высокий. Такая триада является довольно распространенной в педагогических исследованиях.
Созданы анкеты для экспертов, обработка которых позволяет получить
интегративную оценку уровня сформированности познавательных УУД. В
роли экспертов выступили учителя-предметники, классные руководители и
администраторы школы.
В диссертации отмечается, что для построения экспертного диагностического инструмента, позволяющего определить уровень сформированности регулятивных УУД, возможно использование опросника «Диагностика
особенностей самоорганизации» (ДОС) А. Д. Ишкова. Данный опросник
позволил не только определить общий уровень самоорганизации, но и получить отдельные диагностики по таким направлениям, как целеполагание,
планирование, самоконтроль, коррекция, волевые усилия, что соответствует
ряду регулятивных УУД.
В третьей главе «Организация и результаты педагогического эксперимента» рассмотрены цели, содержание и организация педагогического эксперимента, основной целью которого являлась проверка исходной гипотезы;
представлены статистически обработанные и проанализированные результаты.
Для проведения педагогического эксперимента в качестве объектов
наблюдений были отобраны обучающиеся седьмых, восьмых и девятых классов МБОУ СОШ № 20 г. Нижний Тагил, МБОУ СОШ № 143 г. Екатеринбург.
В педагогическом эксперименте приняли участие 142 обучающихся, из них 79
– на всех этапах педагогического эксперимента, остальные – на эксперимен17
тально-аналитическом. В экспериментальной части исследование носит пилотный характер, что объясняет сравнительно небольшое количество испытуемых.
Педагогический эксперимент проводился в три этапа (поисковый, экспериментально-аналитический, контрольно-обобщающий). Поисковый этап
проводился в течение 2011–2012 гг. Его целью являлось выявление методологических и теоретических основ проблемы исследования. Для этого был проведен анализ философской и историко-педагогической, нормативной, психологопедагогической и научно-методической литературы, изучался опыт учителей
по развитию УУД обучающихся, была уточнена проблема исследования. Выявлены возможности ИКТ, в частности ИГС, для реализации принципа наглядности. Решалась проблема подбора инструментария для диагностики уровня
сформированности УУД. Был определен начальный уровень сформированности УУД школьников путем анкетирования сотрудников школ, анкетирования
и тестирования учеников. На этом этапе у большинства обучающихся был диагностирован низкий и средний уровни сформированности УУД.
Экспериментально-аналитический этап проходил в 2013–2014 гг. и был
посвящен практической проверке и уточнению основных положений, сформулированных в теоретической части, в том числе, предложенной модели
развития УУД. Была разработана структурно-функциональная модель, ориентированная на внесение в учебный процесс изменений, связанных с реализацией принципа наглядности путем использования ИГС для развития
УУД. Данный этап сопровождался коррекцией основных задач исследования, уточнением теоретических и практических положений. Осуществлялись отбор и коррекция средств организации учебной деятельности. Проводилась частичная апробация модели в учебной деятельности и ее корректировка.
На контрольно-обобщающем этапе (2015–2018 гг.) проводилось экспериментальное обучение в 7-ых и 8-ых классах, в результате которого была
проведена оценка уровня сформированности познавательных и регулятивных УУД обучающихся в соответствии с разработанными показателями. В
процессе обучения и по его окончанию были произведены измерения критериальных показателей результативности предлагаемой модели развития
УУД. Была проведена статистическая обработка результатов педагогического эксперимента, на ее основании сделаны обоснованные выводы о гипотезе диссертационного исследования.
В целях изучения динамики показателей сформированности УУД измерения проводились трижды: в 7-ом класс в начале учебного года, в 8-ом класс в
начале учебного года и в 9-ом класс в начале учебного года (проведение измерений в начале 8-го и в начале 9-го класса имело своей целью проверить устойчивость приобретенных УУД по отношению к достаточно длительному периоду, свободному от обучения на летних каникулах).
Таким образом, входной контроль 9 класса следует рассматривать как
итоговый контроль обучения с использованием предложенной модели.
Сравнение результатов входной диагностики 7-го класса и итоговой
диагностики 8-го класса представлено на рисунках 3–4.
18
С помощью критерия 2 была исследована достоверность различий
между показателями входной и итоговой диагностики. По трем выделенным
показателям 2эмп ≥ 2кр (2кр = 9,210 при уровне значимости 0,01), т. е. достоверность различий составляет более 99%. Для УУД «Волевые усилия и уровень самоорганизации» также 2эмп ≥ 2кр (2кр = 5,991 при уровне значимости
0,05), т. е. достоверность различий здесь составляет более 95%. Полученные
результаты обосновывают эффективность применения предложенной структурно-функциональной модели развития познавательных и регулятивных
УУД школьников в процессе обучения математике на основе принципа
наглядности для четыре групп УУД: логические, постановка и решение проблем, самоконтроль и коррекция, волевые усилия и уровень самоорганизации,
что подтверждает гипотезу исследования.
Рис. 3. Сравнение результатов освоения познавательных УУД
по результатам входной диагностики 7-x классов
и итоговой диагностики 8-x классов
Рис. 4. Сравнение результатов освоения регулятивных УУД
по результатам входной диагностики 7-x классов
и итоговой диагностики 8-x классов
В заключении подведены итоги и обобщены результаты проведенного
исследования.
19
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Проанализирована эволюция содержания принципа наглядности как
основополагающего дидактического принципа, обоснован его переход из
средства активизации познавательной активности в средство познания
и развития обучающегося путем специально организованной учебной деятельности. Обучение математике на основе реализации принципа наглядности обеспечивает развитие познавательных и регулятивных УУД обучающихся при самостоятельном создании ими визуальных компьютерных моделей, составлении плана действий и его осуществлении при работе с данными моделями, позволяющими сформулировать проблему с последующим
решением, верифицируемом в форме доказательства.
2. Предложена структурно-функциональная модель развития познавательных и регулятивных УУД школьников в процессе обучения математике
на основе принципа наглядности. Определены формы реализации принципа
наглядности, способствующие развитию УУД в виде конструктивных экспериментов с визуальными компьютерными моделями.
3. На основе предложенной структурно-функциональной модели разработана методика обучения математике, использование которой позволило
повысить уровень развития УУД школьников в процессе обучения математике. Были уточнены условия реализации принципа наглядности для развития
УУД обучающихся. Выявлено соотношение между этапами проблемного
обучения, развиваемыми в этом обучении УУД и использованием средств
наглядности. Также описано соотношение между этапами групповой работы
и развиваемыми при этом УУД с использованием средств наглядности. Предложена структура организации групповой работы на уроке.
4. На основании подходов, описанных в научно-педагогической литературе, разработаны критерии сформированности учебных действий, посредством которых определены уровни сформированности УУД для основного
общего образования. Применяемый в ходе исследования инструментарий
диагностики и педагогическая интерпретация получаемых результатов дали
возможность целостного определения уровней сформированности УУД.
5. На контрольно-обобщающем этапе педагогического эксперимента
проведен анализ полученных результатов, оценена эффективность применения методики развития УУД на основе принципа наглядности в процессе
обучения математике, выявлена положительная динамика изучаемого процесса. Полученные данные позволили подтвердить гипотезу настоящего
исследования. Таким образом, следует считать, что задачи исследования
полностью выполнены, цель достигнута.
Основные положения, результаты и выводы исследования отражены
в следующих публикациях.
20
Работы, опубликованные в ведущих научных журналах,
включенных в реестр ВАК МНиВО РФ:
1. Журавлев, И. А. Диагностика сформированности универсальных
учебных действий у обучающихся на уроках математики [Электронный ресурс] / И. А. Журавлев // Современные проблемы науки и образования. –
2014. – № 1. – Режим доступа: http://www.science-education.ru/115-12253
(дата обращения: 01.08.2018) (0,49 п.л.).
2. Журавлев, И. А. Потенциал групповой работы для развития универсальных учебных действий учащихся при обучении математике в средней
школе [Текст] / И. А. Журавлев // Вестник Костромского государственного
университета имени Н.А. Некрасова. Серия : Педагогика. Психология. Социальная работа. Ювенология. Социокинетика. – 2014. – № 3. – Т. 20. – С.
20-23 (0,47 п.л.).
3. Журавлев, И. А. Развитие универсальных учебных действий учащихся с использованием ИКТ-инструментов [Текст] / И. А. Журавлев // Педагогическое образование в России. – 2015. – № 1. – С. 7-10 (0,35 п.л.).
4. Журавлев, И. А. Структурно-функциональная модель развития универсальных учебных действий с использованием средств наглядности при
обучении геометрии на уровне основного общего образования [Электронный ресурс] / И. А. Журавлев // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 4. – Режим доступа: http://www.science-education.ru/12720525 (дата обращения: 01.08.2018) (0,18 п.л.).
Работы, опубликованные в других изданиях:
5. Журавлев, И. А. Использование ИКТ при изучении темы «Многоугольники» [Текст] / И. А. Журавлев // Проблемы математики и проблемы обучения математике : сб. тезисов докладов регион. студенческой научнопрактической конф., г. Екатеринбург, 22 апреля 2010 г. / Урал. гос. пед. ун-т. –
Екатеринбург, 2010. – С. 30-31 (0,06 п.л.).
6. Журавлев, И. А. Применение учебно-методического комплекса
«Живая геометрия» для развития познавательных универсальных учебных
действий при изучении математики в средней школе [Текст] / И. А. Журавлев // Информатизация образования: история, состояние, перспективы : сб.
материалов Междунар. науч-практ. конф. (Омск, 20-21 ноябрь 2012 г.). –
Омск : Изд-во ОмГПУ, 2012. – С. 301-302 (0,1 п.л.).
7. Журавлев, И. А. Проблемные уроки геометрии сквозь призму развития универсальных учебных действий [Текст] / А. Г. Гейн, И. А. Журавлев //
Тенденции и проблемы развития математического образования : научнопрактический сборник / науч. ред. Н. Г. Дендеберя, С. Г. Манвелов. – Армавир : РИО АГПА, 2013. – Вып. 11. – С. 12-16 (0,4 п.л. / 0,28 п.л.).
8. Журавлев, И. А. Деятельностный характер наглядности при изучении
математики в средней школе как элемент системно-деятельностного подхода
в обучении [Электронный ресурс] / И. А. Журавлев // Материалы Всероссийских Леонтьевских психолого-педагогических чтений (5 февраля – 5 марта
21
2013 года) – Режим доступа: http://gimnaziya18.ru/publications/materialyvserossiyskih-leontevskih-psihologo-pedagogicheskih-chteniy-2013-g.html 12253
(дата обращения: 01.08.2018) (0,24 п.л.).
9. Журавлев, И. А. Роль наглядности в реализации деятельностного
подхода при развитии инновационного мышления школьников в процессе
обучения математике [Текст] / А. Г. Гейн, И. А. Журавлев // Подготовка
молодежи к инновационной деятельности в процессе обучения физике, математике, информатике : материалы междунар. науч.-практ. конф., 1–2 апреля 2013 г., Екатеринбург : в 1 ч. / Урал. гос. пед. ун-т ; отв. ред.
Т. Н. Шамало. – Екатеринбург, 2013. – Ч. 1. – С. 70-74 (0,23 п.л. / 0,12 п.л.).
10. Журавлев, И. А. Применение интерактивных геометрических сред
для развития УУД при изучении математики в средней школе [Текст] /
И. А. Журавлев // Материалы XXIV Междунар. конф. «Применение инновационных технологий в образовании» (Троицк, 26–27 июня 2013 г.). – Троицк : Тровант, 2013. – С. 230-231 (0,13 п.л.).
11. Журавлев, И. А. Развитие УУД школьников при использовании интерактивных геометрических сред [Текст] / А. Г. Гейн, И. А. Журавлев // Информационные технологии в образовании. XXI Междунар. конф.-выставка :
сб. трудов. – М. : Изд-во МГУ, 2013. – Ч. II. – С. 38-39 (0,1 п.л. / 0,06 п.л.).
12. Журавлев, И. А. Диагностика сформированности познавательных универсальных учебных действий у учащихся на уроках математики [Текст] /
И. А. Журавлев // Современные подходы к оценке и качеству математического
образования в школе и вузе : материалы XXXII Междунар. семинара преподавателей математики университетов и пед. вузов. – Екатеринбург : ФГБОУ ВПО
УрГПУ ; ФГАОУ ВПО РГППУ, 2013. – С. 138-139 (0,07 п.л.).
13. Журавлев, И. А. Реализация исследовательского подхода с применением компьютерных сред обучения геометрии для развития УУД в средней школе [Текст] / А. Г. Гейн, И. А. Журавлев // Междунар. науч.-метод.
конф. «Интеграция общего и профессионального математического образования стран европейского содружества в контексте Болонского соглашения»,
г. Брянск, 23–25 апреля, 2014 г. – Брянск : «Ладомир», 2014. – С. 76-90 (0,68 п.л. / 0,34 п.л.).
14. Журавлев, И. А. Применение компьютерных сред обучения для
развития УУД при изучении математики в средней школе [Текст] /
И. А. Журавлев // Тенденции и перспективы развития математического образования : матер. XXXIII Междунар. науч. семинара преподавателей математики и информатики университетов и педагогических вузов. – Киров :
Изд-во ВятГГУ ; ООО «Радуга-ПРЕСС», 2014. – С. 334-336 (0,14 п.л.).
15. Журавлев, И. А. Основные направления использования информационных и коммуникационных технологий для формирования и развития универсальных учебных действий у учащихся 5-9 классов общеобразовательных учреждений (на примере изучения математики) [Текст] / А. Г. Гейн,
И. А. Журавлев // Ученые записки ИИО РАО. – М. : ФГНУ ИИО РАО, 2014.
– Вып. 53. – С. 21-42 (0,91 п.л. / 0,55 п.л.).
22
16. Журавлев, И. А. Развитие универсальных учебных действий на
примере урока математики «сумма углов треугольника» [Текст] /
И. А. Журавлев // Молодёжь и наука : материалы междунар. науч.-практ.
конф. (23 мая 2014 г., г. Нижний Тагил) : в 2 т. / Уральский федеральный
университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина ; Нижнетагил.
технол. ин-т (фил.). – Нижний Тагил : НТИ (филиал) УрФУ, 2014. – Т. 2. –
С. 173-177 (0,22 п.л.).
17. Журавлев, И. А. Развитие универсальных учебных действий обучающихся с применением компьютерных сред обучения на уроках геометрии
в средней школе [Текст] / И. А. Журавлев // Актуальные проблемы преподавания математики в школе и ВУЗе в свете реализации федеральных государственных образовательных стандартов : сб. науч. трудов. – Челябинск :
ЧГПУ, 2014. – С. 9-15 (0,35 п.л.).
18. Журавлев, И. А. Использование проблемного обучения для развития универсальных учебных действий обучающихся при обучении математике [Текст] / И. А. Журавлев // Актуальные проблемы физикоматематического образования в школе и вузе : матер. VII регион. науч.прак. конф. (Нижний Тагил 28 марта 2014 г). – Нижний Тагил : НТГСПА,
2014. – С. 56-58 (0,18 п.л.).
19. Журавлев, И. А. Принцип деятельностной наглядности как педагогическая проблема в развитии познавательных универсальных учебных действий [Электронный ресурс] / И. А. Журавлев // Современная педагогика. –
2016. – № 10 – Режим доступа: http://pedagogika.snauka.ru/2016/10/6035 (дата
обращения: 01.08.2018) (0,38 п.л.).
20. Журавлев, И. А. Реализация деятельностной наглядности в школьных дисциплинах гуманитарной направленности [Электронный ресурс] /
И. А. Журавлев // Гуманитарные научные исследования. – 2017. – № 11 –
Режим доступа: http://human.snauka.ru/2017/11/24502 (дата обращения:
01.08.2018) (0,3 п.л.).
21. Журавлев, И. А. Роль принципа наглядности в развитии мышления
обучающихся в процессе обучения математике [Текст] / И. А. Журавлев //
Формирование мышления в процессе обучения естественнонаучным, технологическим и математическим дисциплинам : матер. Всерос. научно-практ.
конф., 2-3 апреля 2018 г., Екатеринбург, Россия / Урал. гос. пед. ун-т ; отв.
ред. Т. Н. Шамало. – Екатеринбург, 2018. – С. 63-66 (0,21 п.л.).
Подписано в печать 07.09.2018 г. Формат 60×84 1/16
Бумага для множ. аппаратов. Печать на ризографе.
Гарнитура «Times New Roman».
Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,3.
Тираж 100 экз. Заказ № 4972
Оригинал макет отпечатан в отделе множительной техники
Уральского государственного педагогического университета
620017, Екатеринбург, пр-т. Космонавтов, 26.
E-mail: uspu@uspu.me.
23
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
35
Размер файла
1 253 Кб
Теги
учебный, универсальных, действий, обучения, школьников, основы, принципы, математика, развития, наглядность
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа