ГЛАВА 1. Теоретические основы технологии исследовательской
деятельности
1.1. Сущность и содержание исследовательской деятельности
По определению И. А. Зимней и Е. А. Шашенковой, исследовательская деятельность - это «специфическая человеческая деятельность, которая регулируется сознанием и активностью личности, направлена на удовлетворение познавательных, интеллектуальных потребностей, продуктом которой является новое знание, полученное в соответствии с поставленной целью и в соответствии с объективными законами и наличными обстоятельствами, определяющими реальность и достижимость цели. Определение конкретных способов и средств действий, через постановку проблемы, вычленение объекта исследования, проведение эксперимента, описание и объяснение фактов, полученных в эксперименте, создание гипотезы (теории), предсказание и проверку полученного знания, определяют специфику и сущность этой деятельности» [2].
А. И. Савенков, подчеркивая, что в фундаменте исследовательского поведения лежит психическая потребность в поисковой активности в условиях неопределенной ситуации, дает другое определение: «Исследовательскую деятельность следует рассматривать как особый вид интеллектуально-творческой деятельности, порождаемый в результате функционирования механизмов поисковой активности и строящийся на базе исследовательского поведения. Она логически включает в себя мотивирующие факторы (поисковую активность) исследовательского поведения и механизмы его осуществления» . Среди важнейших задач, стоящих сегодня перед школой, следует назвать активизацию творческой познавательной деятельности, развитие теоретических и практических умений, овладение учащимися основами естественнонаучного мировоззрения. В фундаментальных исследованиях психологов и методистов показано, что учебно-познавательная деятельность, одной из форм которой являются исследования, играет важную роль в развитии учащегося [5].
Под исследовательской деятельностью понимается деятельность уча-щихся, связанная с решением ими творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением и предполагающая наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере.
С точки зрения теории и практики образования наибольший интерес представляют научные исследования. Если в науке главной целью является производство новых знаний, то в образовании цель исследовательской дея-тельности в приобретении учащимся навыка исследования как универсального способа освоения действительности, развитии способности к исследовательскому типу мышления, активизации личностной позиции учащегося в образовательном процессе на основе приобретения новых знаний. Под учебно-исследовательской деятельностью учащихся понимается деятельность, связанная с поиском ответа на творческую, исследовательскую задачу с заранее неизвестным решением и предполагающая наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере.[4]
По мнению В. И. Андреева, специфика учебной исследовательской де-ятельности, в отличие от деятельности ученого, заключается в том, что обу-чающийся чаще всего осуществляет не весь цикл исследования, а выполняет лишь отдельные его элементы [2].
Организуя исследовательскую деятельность, многие педагоги считают, что если учащийся проходит через традиционные этапы научного исследования, то такого рода организованная деятельность его личностно меняет. Подобная позиция является внешней по отношению к развитию личностного опыта обучающегося . В. Леонтович дает определение термина «исследовательская деятельность учащихся»: «деятельность учащихся, связанная с решением учащимися творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением (...) и предполагающего наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере, нормированная, исходя из принятых в науке традиций: постановка проблемы, изучение теории, посвященной данной проблематике, подбор методик исследования и практическое овладение ими, сбор собственного материала, его анализ и обобщение, научный комментарий, собственные выводы» [6].
Педагог в роли руководителя исследовательской работы организует те формы и условия исследовательской деятельности, которые способствуют формированию внутренней мотивации поиска. Это одна из трудных его задач — перевод внешней необходимости поиска нового знания во внутреннюю потребность обучающихся [1].
Новые знания можно получать разными способами. Исследовательский процесс предполагает использование методологических основ научной деятельности, но при этом он все-таки не является научным в полном смысле этого слова. Поэтому целесообразнее рассматривать исследовательскую деятельность учащихся как учебно-исследовательскую. От научной исследовательской деятельности она отличается по ряду существенных признаков:
• в ней объективно нет научной новизны исследования;
• цели, задачи и результаты исследования носят, как правило, субъективный характер;
• методы исследования носят эмпирический характер, это в основ-ном наблюдение и эксперимент, а также работа с научной и учебной литера-турой;
• самостоятельность исследователя носит условный характер, по-скольку на каждом этапе исследования необходимо наставничество педагога;
• результаты исследования предоставляются в виде реферата, ста-тьи, тезисов, выступления с докладом [4].
Исследовательская деятельность учащихся предполагает реализацию следующих этапов:
1. Первый этап характеризуется определением сферы исследователь-ского интереса. Определение сферы интереса означает выбор объекта и предмета исследования. Объектом является то, на что направлена исследовательская деятельность, тогда как предметом выступает значимая для исследования часть объекта. В качестве предмета можно рассматривать явления, их отдельные свойства, взаимодействия с другими явлениями и т.д. При этом следует учитывать, что объект и предмет обусловлены друг другом, что позволяет им меняться местами в зависимости от характера исследования.
2. Второй этап связан с постановкой темы исследования. Тема опреде-ляет контекст, в котором рассматривается проблема и поэтому обусловлена объектом исследования. Тема исследования должна быть мотивирована и реализуема. Формулировка темы исследования должна отражать ситуацию поиска нового знания.
3. Третий этап характеризуется обоснованием актуальности исследова-ния, в котором прописывается необходимость изучения проблемы. Главным показателем актуальности темы исследования является наличие проблемы, необходимости разрешения того или иного противоречия, поиска нового знания.
4. Четвертый этап связан с выдвижением гипотезы (в переводе с древ-негреческого предположение). Гипотеза должна быть проверяемой, содер-жать предположение, быть логически непротиворечивой и соответствовать фактам. Гипотеза ориентирована на раскрытие сущности явлений и установ-ление причинно-следственных связей между ними.
5. Пятый этап определение целей, задач и методов исследования. Це-лью исследования является конечный результат, которого необходимо до-стичь. Формулировку цели исследования можно начать со слов: установить, выявить, рассмотреть, уточнить, обосновать, сформулировать, разработать.
Задачи исследования представляют собой средства для достижения целей, соотносимые с гипотезой исследования. Вопрос выбора методов исследования - это вопрос достижения целей.
6. Шестой этап планирование исследования. Сюда входит составление рабочего плана, технического задания, аннотации исследования. Эти доку-менты позволяют увидеть характер, основное содержание и предполагаемые результаты исследования, а также проследить за ходом выполнения исследования и вовремя внести коррективы [5].
Я. Лернер на основе сравнения признаков научного исследования и ученического исследования приходит к выводу о том, что между ними существует только одно существенное отличие. Главное отличие, придающее исследованию учебный характер, по мнению ученого, состоит только в исходном моменте, т. е. в «условии возникновения проблемы, когда учитель сознательно, определенной организацией первичного наблюдения, выдвигает перед учащимися ту или иную задачу или ставит их перед необходимостью определить возникающую проблему. Во всем остальном нельзя усмотреть никакого отличия, учитель может направлять использование учебного метода, выбирая необходимый ему объект для исследования, с другой – этот метод повторяет этапы и логику подлинного исследования» [7].
Главной целью учебного исследования является приобретение учащи-мися навыка исследования как универсального способа освоения действи-тельности через повышение мотивации к учебной деятельности и активиза-ции личностной позиции в образовательном процессе, основой которых яв-ляется приобретение субъективно новых знаний, (т. е., с функциональной точки зрения, самостоятельно получаемых знаний, являющихся новыми и личностно значимыми для конкретного учащегося). Отличительными при-знаками учебно-исследовательской деятельности являются элементы:
• практическая методика исследования выбранного явления,
• собственный экспериментальный материал,
• анализ собственных данных и вытекающие из него выводы.
Главным средством проектно-исследовательской деятельности высту-пает учебное исследование. Исследование называется учебным, потому что, в отличие от подлинного научного исследования, имеет своим результатом не объективно новое знание, а изменения, которые происходят в самом обучающемся. Поэтому проектно-исследовательская деятельность относится к образовательным технологиям, позволяющим эффективно достигать личностных и метапредметных результатов.
Основные характеристики учебного исследования с точки зрения изменений, которые происходят в обучающемся:
• развитие навыка формирования или выделения нескольких вер-сий, гипотез (взгляда на объект, развития процесса и др.) в избранной про-блеме, их адекватное формулирование;
• развитие навыка работы с разными версиями на основе анализа свидетельств или первоисточников (методики сбора материала, сравнения и др.);
• развитие навыка работы с первоисточниками, «свидетельствами» при разработке версий;
• развитие навыков анализа и принятия на основе анализа одной версии в качестве истинной [4].
Главным результатом исследовательской деятельности учащихся является создание творческого материала, устанавливающего ту или иную истину в результате процедуры исследования и представленного в стандартном виде. Успех проектно-исследовательской деятельности всегда зависит от учета характеристик состава обучающихся, с которым работает педагог (их возрастных возможностей, личностных потребностей и индивидуальных особенностей) [3].
1.2. Педагогические условия и виды исследовательской деятельности
И. Я. Лернер выделяет виды исследовательской деятельности в виде этапов учебного исследования:
? определение или осознание цели исследования;
? установление объекта изучения;
? изучение известного об объекте, его элементах и связях между ними;
? постановка проблемы, принимаемой к решению, или осо-знание ее;
? определение предмета исследования;
? выдвижение гипотезы;
? построение плана исследования;
? осуществление намеченного плана, корректируемого по ходу исследования;
? проверка гипотезы, в том числе экспериментальная, если это необходимо;
? определение значения найденного решения избранной проблемы для понимания объекта в целом; определение сфер и границ применения найденного решения [10].
Разделяя позицию В. Я. Синенко, который рассматривает учебную ис-следовательскую деятельность как интеграцию двух важнейших подходов к обучению физике – принципа цикличности и концепции формирования фи-зических понятий. Принцип цикличности в учебном поиске позволяет отра-зить в нем научное творчество исследователя, ориентирует учителя и уча-щихся на объективные этапы исследования. Концепция формирования научных понятий в сочетании с использованием различных видов самостоятельных работ наполняет принцип цикличности дидактическим содержанием, а деятельность учителей по организации учебного исследования делает более целенаправленной [10].
Исследовательские умения
Физика как учебный предмет обладает объективными возможностями для развития общих исследовательских умений и для становления и развития личности ученика при его включении в различные виды познавательной деятельности в учебном процессе [9].
К основным познавательным умениям (умения самостоятельно приоб-ретать знания) относятся:
а) работа с учебной и научно-популярной литературой, ресурсами ин-тернета, а на этой основе умения самостоятельно приобретать и углублять знания;
б) проведение наблюдения и формулировки вывода, моделирование и построение гипотезы;
в) самостоятельно ставить эксперимент и на его основе получать новые знания, объяснение явления и наблюдаемых фактов на основе имеющихся теоретических знаний, предсказывание следствий из теорий.
К практическим умениям относятся умения пользоваться измеритель-ными приборами, производить математическую обработку результатов измерений, решать различные виды учебных задач. К организационным умениям относятся умения планировать свою деятельность и правильная организация своего рабочего места во время занятий и лабораторных работ. К оценочным умениям относятся умения давать социально-экономическую и экологическую оценку полученным значениям величин в результате решения вычислительных или экспериментальных задач, достоверности результатов измерений. Пути формирования обобщенных умений и навыков учащихся описаны в работах А. В. Усовой ,через использование различных видов самостоятельных работ и планов обобщенного характера [5].
В перечне учебных умений можно выделить учебные исследователь-ские умения:
? умения, необходимые в решении исследовательских задач:
? умение видеть проблемы;
? умение задавать вопросы;
? умение выдвигать гипотезы;
? умение давать определение понятиям;
? умение классифицировать;
? умение наблюдать;
? умение проводить эксперименты;
? умение делать выводы и умозаключения;
? умение структурировать материал; [3].
Основными видами учебно-исследовательской деятельности учащихся являются:
? проблемно-реферативный: аналитическое сопоставление данных различных литературных источников с целью освещения про-блемы и проектирования вариантов ее решения;
? аналитико-систематизирующий: наблюдение, фиксация, анализ, синтез, систематизация количественных и качественных пока-зателей изучаемых процессов и явлений;
? диагностико-прогностический: изучение, отслеживание, объяснение и прогнозирование качественных и количественных изме-нений изучаемых систем, явлений, процессов;
? изобретательско-рационализаторский: усовершенствование имеющихся, проектирование и создание новых устройств, механизмов, приборов;
? экспериментально-исследовательский: проверка предполо-жения о подтверждении или опровержении результата;
? проектно-поисковый: поиск, разработка и защита проекта - особая форма нового, где целевой установкой являются способы дея-тельности, а не накопление и анализ фактических знаний [10].
Исходя из специфики физики как опытной науки, выявлена взаимо-связь повышения продуктивности и гибкости мышления обучающихся с постановкой исследовательских заданий экспериментального характера. При этом значительная роль отводится основной школе [7].
Экспериментально-исследовательские задания - это такие задания, в которых на основе теоретического анализа ситуации возможно предсказание результатов исследования. Цель эксперимента - создание условий для развития исследовательского мышления и формирования навыков самостоятельной экспериментальной деятельности. Эксперимент позволяет поднять учащихся на более высокий уровень развития познавательного интереса, так как он связывает теорию с практикой, показывает применение теоретических знаний и необходимость их экспериментального подтверждения.
Формы организации учебных занятий, направленных на развитие у учащихся самостоятельного экспериментирования, весьма разнообразны: творческий лабораторный практикум, творческие экспериментальные зада-ния, домашние экспериментальные задания, индивидуальное учебное иссле-дование, практикум по моделированию физического эксперимента. Эти формы организации учебных занятий реализуются через проблемно-поисковый, экспериментально-исследовательский и исследовательские методы обучения [8].
Самой эффективной в плане формирования ключевых компетенций у учащихся является проектная исследовательская деятельность - деятельность по проектированию собственного исследования, предполагающая выделение целей и задач, выделение принципов отбора методик, планирование хода исследования, определение ожидаемых результатов, оценка реализуемости исследования, определение необходимых ресурсов. Является организационной рамкой исследования [10].
Эксперимент, в данном случае, служит толчком для создания новых технологий обучения, например, метода проблемного подхода к изучению нового материала. Это дает возможность сформулировать у учащихся активное восприятие темы и получить полное представление о деятельности исследователя на различных этапах его экспериментальной работы.
В качестве основного средства организации исследовательской работы выступает система исследовательских заданий. Исследовательские задания – это предъявляемые учащимися задания, содержащие проблему; решение ее требует проведения теоретического анализа, применения одного или нескольких методов научного исследования, с помощью которых учащиеся открывают ранее неизвестное для них знание [4].
Познавательные задачи – специально подобранные учебные задачи, которые не должны быть надуманными, а должны быть как бы выхваченными из окружающей действительности. Одним из составляющих элементов организации познавательной деятельность на уроке является постановка и решение проблемы. Проблема - сложная познавательная задача, решение которой представляет существенный практический или теоретический интерес.
Творческие задачи могут носить форму загадки, составлены на основе необычного и интересного текста, содержат вопрос или задание, ответ на которые требует понимания физического явления.
Физическое явление, изучение которого предусмотрено программой по физике, предлагается для самостоятельного наблюдения под руководством учителя.
Ход исследования можно представить в виде цепочки:
? обоснование темы;
? постановка целей и задач;
? определение объекта и предмета исследования;
? разработка гипотезы исследования;
? непосредственно исследования;
? результаты;
? оценка полученных результатов и выводы.
Из всего многообразия видов работ, развивающих самостоятельность учащихся , можно выделить конструкторскую, в ней заложены широкие возможности формирования умения думать, использовать свои теоретические знания, вести исследования, работать с ручным материалом, справочной литературой.
Организация исследовательской деятельности – один из способов раз-вить систему определенного уровня мышления, раскрыть творческие способности учащихся, обучение на новом качественном уровне. Основным средством организации различных видов учебно-исследовательской деятельности являются задания, активизирующие познавательную деятельность. В ходе решения исследовательских задач формируются исследовательские умения обучающихся[6].
1.3. Структура технологии исследовательской деятельности примени-тельно к учебным занятиям
В организации исследовательской работы большое значение имеет от-бор учебного материала для всех исследований, который должен строго со-ответствовать основным принципам дидактики: научности, систематичности, последовательности, доступности, наглядности, индивидуальному подходу к учащимся в условиях коллективной работы, развивающему обучению, связи теории с практикой.
При организации исследовательской деятельности решаются следую-щие задачи:
? обучение учащихся на примере реальных проблем и явлений, наблюдаемых в повседневной жизни;
? обучение приемам мышления: поиску ответов на вопросы, виде-нию и объяснению различных ситуаций и проблем, оценочной дея-тельности, приемам публичного обсуждения, умению излагать и отстаивать свою точку зрения, оперативно принимать и реализовывать решения;
? использование разных источников информации, приемы ее си-стематизации, сопоставления, анализа;
? подкрепление знания практическими делами, с использованием специфических для физики методов сбора, анализа и обобщения ин-формации [6].
Рассматриваемый вид деятельности можно организовать на различных этапах урока, на различных типах уроков, на элективных курсах, а также во внеурочной деятельности.
Работа по формированию исследовательских умений должна осу-ществляться, главным образом, на уроках: на уроках изучения нового мате-риала, уроках решения задач, уроках лабораторных работ. На учебном занятии возможно применение исследовательского метода обучения, нетрадиционных форм занятий, домашних заданий исследовательского характера. Этому способствуют и современные интерактивные технологии, такие как методы проектов и проблемного обучения, а также информаци-онные технологии [5].
Исследовательская деятельность учащихся многогранна и может быть организована на любом этапе обучения физике: при изучении физической теории; при решении задач; при проведении демонстрационного эксперимента; при выполнении лабораторных работ. Массовая внеурочная работа – это интеллектуальные игры, олимпиады, конференции, телекоммуникационные проекты. Игры организуются в рамках предмет¬ных недель. В идеале исследовательская деятельность должна встраиваться в классно-урочную систему так, чтобы учитель мог сам компоновать необходимые ему учебные модули из отдельных элементов, они должны максимально учитывать действующие учебные программы и требования к учащимся.
При организации исследовательской деятельности необходимо подо-брать правильно методы, средства и приемы обучения. Основной метод – продуктивный (проблемно – поисковый, эвристический), который предполагает самостоятельное усвоение знаний и способов действий, развитие творческого мышления, перенос знаний в незнакомую ситуацию, видение новой проблемы в традиционной ситуации, преобразование известных способов деятельности и самостоятельное создание новых[7].
Этапы работы учителя при организации исследований.
Мотивация исследовательской деятельности – очень важный этап про-цесса обучения. Целью мотивации, как этапа урока, является создание усло-вий для возникновения у учащихся вопроса или проблемы. Цель исследова-тельской деятельности – формирование определенных исследовательских умений. Программа действий: при организации образовательного процесса на основе исследовательской деятельности на первое место встает задача проектирования исследования.
1. Планирование деятельности обучающихся.
2. Выполнение исследований.
3. Результаты деятельности обучающихся.
4. Анализ полученных результатов.
5. Корректировка результатов.
6. Результаты исследовательской деятельности (формирова-ние исследовательских умений).
В зависимости от уровня сложности и подготовки учащихся выделяются несколько уровней такого рода обучения. На первом уровне преподаватель ставит проблему и намечает методы ее решения. На втором уровне преподаватель только ставит проблему, учащиеся самостоятельно находят методы ее решения. На третьем уровне учащиеся самостоятельно формулируют проблему и предлагают методы ее решения.
Этапы исследовательской деятельности учащихся.
Основные этапы учебного исследования, осуществляемые учащимися:
1. Мотивация исследовательской деятельности.
2. Формулирование проблемы.
3. Сбор, систематизация и анализ фактического материала.
4. Выдвижение гипотез.
5. Проверка гипотез.
6. Доказательство или опровержение гипотез.
Одним из способов осуществления мотивации может служить исходная (мотивирующая задача), которая должна обеспечить «видение» учащимися более общей проблемы, нежели та, которая отражена в условии задачи.
Этап формулирования проблемы – самый тонкий и «творческий» компонент мыслительного процесса. В идеале сформулировать проблему должен сам учащийся в результате решения мотивирующей задачи. Однако в реальной школьной практике такое случается далеко не всегда: для очень многих учащихся самостоятельное определение проблемы затруднено, предлагаемые ими формулировки могут оказаться неправильными. А поэтому необходим контроль со стороны учителя. Сбор фактического материала может осуществляться при изучении соответствующей учебной или специальной литературы либо посредством проведения экспериментов, всевозможных наблюдений, измерения физических величин и т.д. Эксперименты не должны быть хаотичными, лишенными какой-либо логики. Необходимо задать их направление посредством пояснений, чертежей и т.п. Число испытаний должно быть достаточным для получения необходимого фактического материала[7].
Систематизацию и анализ полученного материала удобно осуществлять с помощью таблиц, схем, графиков и т.п. – они позволяют визуально определить необходимые связи, свойства, соотношения, закономерности[8].
