Организация исследовательской вычислительной деятельности с использованием информационных технологий как средство развития исследовательских умений младших школьников

Введение


В национальной образовательной инициативе «Наша новая школа» отмечается: «Новая школа – это институт, соответствующий целям опережающего развития. В школе будет обеспечено изучение не только достижений прошлого, но и технологии, которые пригодятся в будущем. Ребята будут вовлечены в исследовательские проекты и творческие занятия, чтобы научиться изобретать, понимать и осваивать новое, выражать собственные мысли, принимать решения и помогать друг другу, формировать интересы и осознавать возможности» (23).
В Федеральном Государственном Образовательном стандарте отмечена необходимость привести школьное образование в соответствие с потребностями времени, современного общества, которое характеризуется изменчивостью, многообразием существующих в нем связей, широким внедрением информационных технологий. Не столь новой, но востребованной в обучении является учебно-исследовательская деятельность обучающихся, цель которой — формирование у них познавательной активности. Этим обусловлено введение в образовательный процесс общеобразовательных учреждений методов и технологий на основе поисково-исследовательской деятельности обучающихся, в том числе и младших школьников. (36)
Вместе с тем следует отметить, что данная проблема в современных психолого-педагогических исследованиях раскрыта недостаточно, несмотря на то, что предметом многих работ стали такие релевантные категории как познавательная активность (Л.А. Венгер. А.А. Прихожан, М.И. Лисина, М.А. Матюшкин, Г.И. Щукина, Н.Б. Шумакова и др.), инициативность (К.А, Абульханова-Славская, Р.Г. Апресян, А.И. Крупное, Н.В. Тучак, Г.А. Цукерман и др.), исследовательская деятельность (Д.Б. Богоявленская, А.В. Леонтович, А.Н. Поддьяков, А.И. Савенков, В.И. Слободчиков и др.), исследовательское поведение (А.Н. Поддьяков, А.И. Савенков и др.).
Младший школьный возраст, согласно многочисленным исследованиям, (Л.С. Выготский, Ю.З. Гильбух, В.В. Давыдов, Ж. Пиаже. Е.Е. Кравцова, Н.И. Гуткина, Д.Б. Эльконин и др.) содержит потенциал успешного формирования поисково-исследовательской деятельности. Данные современных отечественных исследований (Н.Г. Алексеева, Л.П. Виноградовой, А.В. Леонтович, Г.В. Макотровой, B.C. Мухиной, А.И. Савенкова, А.С. Обухова и др.) также говорят о возможности успешного обучения элементам учебного исследования уже на начальном этапе школьного образовании.
Исследования зарубежных и отечественных ученых (С.П. Баранова, Дж. Брунера, Х. Таба, В.В. Давыдова, А.М.Матюшкина, М.И. Махмутова и др.) убедительно свидетельствуют, что глубина и прочность знаний учащегося зависит от способа усвоения. Как отмечает Комарова И. В. глубина и осознанность сведений об окружающем мире будут максимальными при самостоятельном учебно-исследовательском поиске, осуществленном в ходе собственных интеллектуальных усилий. (17)
А. И. Савенков отмечает, что в школе уже много лет продолжается противодействие традиционного и исследовательского обучения. По-прежнему традиционное обучение, строится не на методах самостоятельного, творческого исследовательского поиска, а на репродуктивной деятельности, направленной на усвоение уже готовых, кем-то добытых истин. Благодаря этому обучению у ребенка в значительной мере утрачивается главная черта исследовательского поведения — поисковая активность. Итогом становится потеря любознательности, способности самостоятельно мыслить, делая в итоге практически невозможными процессы самообучения, самовоспитания, а, следовательно, и саморазвития. (30)
Именно поэтому подготовка ребенка к исследовательской деятельности, обучение его умениям и навыкам исследовательского поиска становится важнейшей задачей образования и современного учителя. (29) Закладка основных содержательных линий математического образования, включающего в себя, в том числе и общие исследовательские умения, происходит также на начальном этапе обучения. Уже на начальном этапе изучения математики возможно использование элементов учебных математических исследований, организованных как задания исследовательского характера. Таким образом, формирование навыков учебно-исследовательской деятельности учащихся — одна из актуальных задач современного образования.
Исходя, из актуальности мы определили цель выпускной квалификационной работы: обосновать необходимость использования заданий исследовательского характера на уроках математики как средства развития учебно-исследовательской деятельности младших школьников и систематизировать методические рекомендации по использованию подобных заданий.
Объект: процесс развития исследовательских умений младших школьников.
Предмет: организация исследовательской вычислительной деятельности с использованием информационных технологий как средство развития исследовательских умений младших школьников.
Исходя, из цели, объекта, предмета выпускной квалификационной работы мы выделили следующие задачи:
1. Охарактеризовать содержание и структуру учебно-исследовательской деятельности, на основе анализа научно-методической литературы; проанализировать формы организации исследовательской деятельности.
2. Рассмотреть методику использования различных заданий исследовательского характера, способствующих развитию учебно-исследовательской деятельности младших школьников на уроках математики.
3. Изучить систему организации развития учебно-исследовательской деятельности посредством заданий исследовательского характера.
4. Систематизировать задания исследовательского характера по группам и апробировать их в самостоятельной практической деятельности.
Методологическую основу исследования составили:
— концепция новых видов обучения (А.Н. Алексюк, Ю.К. Бабанский, Л.В. Занков, И.Я. Лернер, A.M. Матюшкин, М.И. Махмутов, М.Н. Скаткин, Т.И. Шамова, Г.И. Щукина и др.);
— концепции индивидуализации и дифференциации обучения (Б.Г. Ананьев, Г.М. Андреева, А.Г. Асмолов, А.А. Кирсанов, А.Н. Леонтьев, П.И. Пидкасистый, Э.И. Унт, И.С. Якиманская и др.);
— теоретические исследования по вопросам развития творческих способностей личности (В.И. Андреев, Д.Б. Богоявленская, В.А. Крутецкий, И.Я. Лернер, Б.М. Теплов, Н.Ф. Талызина и др.);
— концепция развивающего обучения (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Л.В. Занков, А.Р. Лурия, Н.М. Менчинская, С.Л. Рубенштейн, В.В. Репкин, Г.А. Цукерман, Д.Б. Эльконин);
Теоретическую основу составили: теоретические исследования по вопросам развития творческих способностей личности (В.И. Андреев, Д.Б. Богоявленская, В.А. Крутецкий, И.Я. Лернер, Б.М. Теплов, Н.Ф. Талызина и др.);
 
Глава 1 Теоретические основы организации исследовательской вычислительной деятельности с использованием информационных технологий как средство развития исследовательских умений младших школьников


1.1 Уровни развития умений исследовательской деятельности учащихся начальной школы и педагогические условия их формирования


Федеральный государственный образовательный стандарт ориентирует учителей на организацию исследовательской деятельности школьников. Однако результаты проведенного нами исследования отношений учителей к организации исследовательской деятельности позволяют сделать вывод о том, что они не владеют достаточными знаниями о необходимом минимуме исследовательских умений учащихся. В связи с этим актуальной становится проблема определения перечня конкретных исследовательских умений, которым учитель должен обучить школьников. Для решения данной практической проблемы школьного образования необходимо представление о разнице данных понятий: в отличие от навыков, умение может образовываться и без специальных упражнений в выполнении какого-либо действия. Данные знания позволяют определиться с сутью понятия «исследовательские умения». Несмотря на множество подходов к определению данного понятия, мы будем придерживаться точки зрения П.В. Середенко, считающего, что «исследовательские умения и навыки школьников — это возможность и ее реализация выполнения совокупности операций по осуществлению интеллектуальных и эмпирических действий, составляющих исследовательскую деятельность и приводящих к новому знанию» [12, с. 39]. Таким образом, в соответствии с данной позицией мы будем рассматривать понятие «исследовательские умения».
Обратимся к анализу работ зарубежных исследователей. Интерес к организации исследовательской деятельности, исследовательскому методу стал наиболее заметным в конце XIX — начале XX вв. В США большую роль в становлении данного метода сыграл философ-прагматик, педагог Джон Дьюи. Дьюи считал, что ребенка нужно обучать тому, что может быть полезно в жизни, поэтому он особое значение придавал развитию исследовательских умений. По мнению историка педагогической мысли Г.Б. Корнетова, Джон Дьюи являлся реформатором образования, который полагал, что «образование должно базироваться на исследовательском методе, помогающем ребенку самостоятельно формулировать и решать проблемы, стимулирующем познавательную активность, связывающем освоение мира с личным опытом» [4].
Польский педагог В. Оконь пишет о том, что процесс проблемного обучения во многом схож с процессом научного исследования, ученый характеризует умения, необходимые учителю и ученикам для ведения исследовательской деятельности. В. Оконь считает необходимым, чтобы в ходе проведения исследования ученик действительно почувствовал определенную теоретическую или практическую трудность, сформулировал основную проблему или уяснил сформулированную учителем, захотел решать эту проблему и смог это сделать [7].
Таким образом, анализ опыта зарубежных авторов позволяет нам выделить ряд умений, которые помогают учащимся проводить исследование. К таковым относятся: умение самостоятельно формулировать проблему, умение мотивировать себя к решению данной проблемы, умение находить способы для решения проблемы.
Большую работу в отношении разработки и использования исследовательского метода в обучении школьников проделали отечественные педагоги- исследователи, такие как М.И. Махмутов, И.Я. Лернер, В.И. Загвязинский, А.И. Савенков.
М.И. Махмутов считает, что «при исследовательском методе доминируют проблемные задачи и задания, имеющие обыкновенно практический характер (проведение опыта, сбор дополнительной информации, фактов, их самостоятельный анализ и выводы, поиск аргументов, доказательство или опровержение и т.п.)» [6]. Для решения данных заданий ученику, таким образом, необходимы следующие исследовательские умения: умение собирать дополнительную информацию, умение находить и формулировать аргументы, умение доказывать и опровергать что-либо ими, умение делать самостоятельный анализ и выводы, умение проводить опыты.
В.И. Загвязинский, описывая сущность поисково-исследовательской технологии обучения, говорит следующее: «Чтобы построить учебное познание как систему задач и разработать средства для того, чтобы, во-первых, помочь учащимся в осознании про- блемности предъявляемых задач, во-вторых, найти способы сделать разрешение проблемных ситуаций личностно-значимым для учеников. Наконец, в-третьих, научить их видеть и анализировать проблемные ситуации, вычленять проблемы и задачи» [1, с. 98]. Также автор считает, что в процессе проведения исследования ученики должны самостоятельно изучать литературу, источники, вести наблюдения, измерения и выполнять другие действия поискового характера [1].
Затрагивая тему различий между имитацией исследования и подлинным исследованием, В.И. Загвязинский пишет о том, что в обоих случаях нужен анализ достигнутого, обнаружение противоречий и проблем, формулирование задач, выдвижение гипотез, их проверка, интерпретация результатов, выдвижение предложений об их использовании в теории и на практике, а значит, и тот, и другой виды поиска формируют во многом сходные творческие способности и подходы: аналитические способности, проблемное видение, умение выдвинуть гипотезу, альтернативное мышление, рефлексию, способности интерпретации, интуицию и т.д. [2].
Специалист в области исследовательского обучения А.И. Савенков соотносит развитие исследовательских умений с преодолением соответствующего этапа исследовательской работы. Таким образом, ученый должен пройти десять шагов к намеченной цели, среди которых актуализация проблемы (выявить проблему и определить направление будущего исследования); определение сферы исследования (сформулировать основные вопросы, ответы на которые мы хотели бы найти); выбор темы исследования (попытаться как можно строже обозначить границы исследования); выработка гипотезы (разработать гипотезу или гипотезы, в том числе должны быть высказаны и нереальные, провокационные идеи); выявление и систематизация подходов к решению (выбрать методы исследования); определение последовательности проведения исследования; сбор и обработка информации (зафиксировать полученные знания); анализ и обобщение полученных материалов (структурировать полученный материал, используя известные логические правила и приемы); подготовка отчета (дать определения основным понятиям, подготовить сообщения по результатам исследования); доклад (защитить результаты публично перед сверстниками, ответить на вопросы) [9].
К специальным знаниям, умениям и навыкам исследовательского поиска учеников начальной школы А.И. Савенков относит умение видеть проблемы; умение ставить вопросы; умение выдвигать гипотезы; умение давать определение понятиям; умение классифицировать; умение наблюдать; умения и навыки проведения экспериментов; умение делать выводы и умозаключения; умение структурировать материал; умение готовить тексты собственных докладов; умение объяснять, доказывать и защищать свои идеи [10, с. 158].
Данный список умений отражает возрастные особенности детей, однако почти полностью соответствует представленной выше последовательности организации исследовательской работы.
Исследование трудов отечественных авторов позволяет сделать следующие выводы: к исследовательским умениям относятся умения, напрямую связанные с этапами проведения исследования. Ученики должны овладеть умением анализировать проблемные ситуации, выдвигать гипотезы, предположения, формулировать проблемы, умением проводить опыты, вести наблюдения и измерения, умением работать с информацией, искать дополнительную информацию в различных источниках, умением проверять и интерпретировать результаты, умением находить и формулировать аргументы, умением выдвигать предложений в использовании результатов в теории и на практике, умение готовить тексты собственных докладов, умение объяснять, доказывать и защищать свои идеи.
Зачастую исследователи классифицируют исследовательские умения в соответствии с этапами выполнения исследовательской работы. Однако ряд современных авторов рассматривает классификацию исследовательских умений с иных позиций.
П.М. Скворцов к учебным исследовательским умениям относит умение работать с научной и на- учно-популярной литературой, проводить наблюдения и ставить эксперимент. Однако, по мнению JI.3. Елекеновой, «немаловажную роль играют и теоретические, интеллектуальные умения (способность к анализу и обобщению результатов наблюдения, исследования, способность к построению научных гипотез и т.д.), а также мотивационный фактор» [3]. Таким образом, Л.3. Елекенова все исследовательские умения делит на два вида: теоретические и практические [3].
С.В. Хапугина дает определение исследовательским умениям и предлагает собственный перечень исследовательских умений, в который включает умение формулировать актуальность темы исследования; видеть и выделять проблемы; выдвигать гипотезы; структурировать полученный в ходе материал исследования; анализировать, конкретизировать, обобщать, оценивать теоретические положения исследования; подбирать и применять соответствующие методы и методики исследования; организовывать эксперимент; делать выводы и умозаключения [13]. Стоит заметить, что перечисленные умения по своей сложности больше характерны для студентов, чем для школьников. Однако уже сегодня стоит обучать данным умениям, по крайней мере, старшеклассников.
О.В. Лебедева, исследуя примеры использования эвристического метода, приходит к пониманию того, какие исследовательские умения в данном случае могут быть сформулированы. Кроме прочих, О.В. Лебедева относит к исследовательским умениям умение планировать решения задач, умение строить модели и работать с моделями [б].
Е.А. Острикова под исследовательскими умениями понимает умения, относящиеся к структурным компонентам исследовательских способностей: формулировать актуальность темы исследования; видеть и выделять проблемы; выдвигать гипотезы; структурировать полученный в ходе материал исследования; анализировать, конкретизировать, обобщать, оценивать теоретические положения исследования; подбирать и применять соответствующие методы и методики исследования; организовывать эксперимент; делать выводы и умозаключения [8].
Н.А. Семенова предлагает рассматривать умения и навыки учащихся, необходимые для ведения исследовательской деятельности, по блокам. К первому блоку исследователь относит умения и навыки организации своей работы, ко второму блоку — умения и навыки исследовательского характера, к третьему — умения и навыки работы с информацией, к четвертому — умения и навыки представления результата своей работы [11]. Таким образом, непосредственно исследовательские умения данным автором выделены в отдельный блок и включают следующие умения и навыки: уметь выбирать тему исследования; осуществлять целеполагание как этап деятельности; выстраивать структуру исследования; осуществлять поиск информации; владеть методами исследования и общелогическими методами.
Подводя итог анализу работ отечественных авторов, стоит сказать, что на сегодня существуют различные классификации исследовательских умений.