Формирование учебно-познавательных умений в процессе изучения предметов естественного цикла

Изучение предметов естественного цикла вызывает у многих учащихся большие затруднения. Причина заключается в неумении самостоятельно работать с учебником, самостоятельно ставить опыты и решать задачи. На вопрос «Что вы считаете необходимым сделать, чтобы улучшить успехи в изучении физики, химии, биологии?» более 30% опрошенных учащихся написали, что надо научить их самостоятельно работать.

Умения должны формироваться в процессе усвоения научных понятий, законов и теорий.

1. Познавательными называются умения, посредством которых человек приобретает знания самостоятельно. Понятие «общие учебные умения» не адекватно понятию «обобщённые умения». Под первыми подразумевают умения общие для всех учебных дисциплин или для определённого цикла дисциплин. Это речевые умения, умения читать и писать (общие для всех дисциплин), измерительные, вычислительные и графические умения (общие для дисциплин естественно-математического цикла), умения наблюдать и ставить опыты (общие для дисциплин естественного цикла – физики, химии, биологии, природоведения, физической географии).

При определённых условиях и при использовании соответствующей методики общие учебные умения поднимаются до уровня обобщённых. Важной характеристикой обобщённого умения является свойство широкого переноса, сформированное на конкретном материале какого-либо предмета (например, физики) оно может быть использовано при изучении других предметов.

Исследования психологов (А.Н.Леонтьева, П.Я.Гальперина, Н.Ф.Талызиной) показали, что все умения формируются только в деятельности. Под деятельностью понимают процесс взаимодействия с окружающим миром. Психологи по-разному классифицируют виды деятельности, но большинство выделяют познавательную деятельность (учение) и преобразовательную (труд). Главное, что отличает одну деятельность от другой, состоит в различии их предметов. Именно предмет деятельности придает ей определённую направленность.

Основной составляющей какой-либо деятельности является действие – процесс, подчинённый определённой цели, результату, который должен быть достигнут. Действия слагаются из операций, т.е. способов осуществления действия. Первоначально каждая операция формируется как действие, подчиненное определённой цели. Но затем оно может включаться в другое, более сложное по операционному составу действие, становясь одним из способов его выполнения, т.е. операцией. Например, ученик 1-го класса вначале учиться писать палочки, крючочки, кругляшки, и это для него составляет действие. Затем он переходит к написанию букв. Теперь написание букв является для него действием, а написание отдельных элементов букв – операциями. В дальнейшем от написания отдельных букв ученик переходит к действиям по написанию слов, расчленяемых на слоги. Теперь уже написание отдельных букв и слогов, из которых состоит слово, является операцией, и т.д.

Важнейшей частью психологического механизма действия является ориентировочная основа. Психологи различают три типа ориентировочной основы: действия и соответственно три ориентировки в задании. Каждый из них однозначно определяет результат и ход действия.

Ориентировочную основу первого типа составляют образы действия и его продукт. Никаких указаний на то, как нужно выполнять действие, не даётся. Ученики ищут пути выполнения задания «вслепую», методом проб и ошибок. В результате задание может быть выполнено, но действие, с помощью которого оно выполнено, остаётся неустойчивым: при изменении условий оно почти не работает.

Ориентировочная основа второго типа содержит не только образцы действий, но и все указания на то, как правильно выполнять их с новым материалом. В этом случае обучение идёт быстро, без ошибок. Ученик приобретает определённое умение анализировать материал с точки зрения предстоящего действия, и последнее обнаруживает заметную устойчивость к изменению условий и переносу на новые задания. Однако этот перенос ограничен наличием элементов, идентичных элементам уже освоенных знаний. Так в школах до сих пор выполняются фронтальные лабораторные работы по физике и химии: учитель указывает весь порядок выполнения лабораторной работы, показывает приёмы обращения с приборами. На долю учащихся остаётся репродуктивная деятельность воспроизведения показанных учителем действий и операций.

Ориентировочная основа третьего типа отличается тем, что здесь на первое место выступает планомерное обучение такому анализу новых заданий, который позволят опорные точки и условия правильного выполнения заданий. По этим указаниям формируются соответствующие действия. Учитель здесь должен создать такие условия, при которых ученик побуждается самостоятельно составлять ориентировочную основу действия и действовать по ней. В этом случае учащиеся допускают значительно меньше ошибок, причём встречаются они преимущественно на самом начальном этапе. Сформированное таким образом умение обнаруживает свойство широкого переноса на выполнение многих задач.

2. Для успешного формирования умений выполнять то или иное действие необходимо прежде всего самому учителю провести анализ структуры действия, чётко представить, из каких элементов (операций) складывается его выполнение. Выделив отдельные элементы (шаги), необходимо определить наиболее целесообразную последовательность их выполнения и наметить систему упражнений, обеспечивающих уверенное, почти автоматическое выполнение учащимися простых действий, затем организовывать их выполнение.

Выполнение сложных действий осуществляется по этапам.

При обучении по третьему типу выделяют: мотивационную основу действия, ориентировочную, исполнительскую и контрольную.

В процессе формирования обобщённых умений выделяют следующие этапы: осознание учащимися значения овладения умениями выполнить данное действие –

1) мотивационная основа действия;

2) определение цели действия;

3) уяснение научных основ действия;

4) определение основных структурных компонентов действия (операций), общих для широкого круга задач и не зависящих от условий, в которых выполняется действие (такие структурные компоненты выполняют роль опорных пунктов действия);

5) определение наиболее рациональной последовательности выполнения операций, из которых складывается действие, т.е. построение модели (алгоритма) действия (путём коллективных и самостоятельных поисков);

6) организация выполнения наибольшего количества упражнений, в которых действия учащихся подлежат контролю со стороны учителя; обучение учащихся методам самоконтроля;

7) организация упражнений, требующих от учащихся умения самостоятельно выполнять данное действие (при изменяющихся условиях);

8) использование данного умения при выполнении действия для овладения новыми, более сложными умениями в более сложных видах деятельности. Реализация межпредметных связей способствует повышению качества усвоения фундаментальных понятий, ускоряет процесс формирования познавательных умений и умений практического характера.

Можно, исходя из дидактической цели, выделить пять видов учебных умений: познавательные, экспериментальные, организационные, самоконтроль, оценочные. Рассмотрим методику формирования учебно-познавательных умений и прежде всего умения работать с печатным текстом, т.к. для учащихся книга (учебник, учебные пособия, справочная литература, дополнительная литература) является основным источником знаний, тем более что в условиях быстрого нарастания темпов научно-технического прогресса каждому человеку необходимо непрерывно пополнять и углублять свои знания.

Основные умения в работе с печатным текстом,
которые необходимо сформировать в указанных классах

 

Ниже описывается разработана нами методика поэтапного формирования умения самостоятельно работать с учебной и дополнительной литературой, основанная на структурно-логическом анализе содержания предметов естественного цикла, что позволяет выделить в них в качестве общих основных взаимосвязанных структурных элементов знаний научные факты, понятия, законы и теории. На основе анализа новых научных фактов вводятся новые научные понятия. Законы выражают существенные связи между понятиями. Научные теории оперируют системами понятий, т.е. тоже выражают связи между понятиями, но связи более широкие, чем те, которые выражают законы.

Когда вводится то или иное понятие, надо подчёркивать, что оно характеризует, к какой группе относится. При изучении величин необходимо подчеркивать, что характеризует данная величина: какое свойство тел (веществ) или какое явление. Например: сила тока – величина, характеризующая явление (электрический ток), а сопротивление – величина, характеризующая свойство вещества.

Недостаточна только выработка умения определять в тексте основные элементы систем научных знаний, необходимо ещё и раскрыть общие требования к усвоению каждого из них, разъяснить, что нужно знать о структурных формах материи, о явлениях, о величинах, о законах, о теориях, и т.д., независимо от того, к какой области знаний они относятся.

Сформулированные рекомендации выписываются на плакаты или карточки. Многие учителя рекомендуют учащимся переписывать их в тетради, для чего в конце тетради отводятся 6–8 свободных страниц. Эти рекомендации выполняют роль планов обобщённого характера при изучении учебного материала и при построении ответов, потому что их структура не зависит от частных особенностей материала. Например, план изучения явлений является общим для физических, химических и биологических явлений. То же относится к планам изучения приборов, законов и теорий.

Ниже приводятся примеры планов обобщённого характера.

Во всех случаях использование планов обобщённого характера способствует активизации учебно-познавательной деятельности учащихся, делает работу с учебным текстом целенаправленной, глубоко осознанной и, что особенно важно, отучает от механического заучивания текста, от зубрёжки, вносит в учебную деятельность элемент творчества.

Примеры обобщённых планов (что нужно знать о...)

· План изучения явлений

1. Внешние признаки явлений (признаки, по которым обнаруживается явление).

2. Условия, при которых протекает (происходит) явление.

3. Сущность явления, механизм его протекания (объяснение явления на основе современных научных теорий).

4. Определение явления.

5. Связь данного явления с другими (или фактора, от которых зависит протекание явления).

6. Количественные характеристики явления (величины, характеризующие явление, связь между величинами, формулы, выражающие эту связь).

7. Использование явления на практике.

8. Способы предупреждения вредного действия явления на человека и окружающую среду.

· План изучения величин

1. Какое явление и свойство тел (веществ) характеризует данная величина.

2. Определение величины.

3. Определительная формула (для производной величины – формула, выражающая связь данной величины с другими).

4. Какая величина – скалярная или векторная.

5. Единица величины в СИ.

6. Способы измерения величины

· План изучения законов

1. Связь между какими явлениями или величинами выражает данный закон?

2. Формулировка закона.

3. Koгда и кто впервые сформулировал данный закон?

4. Математическое выражение закона.

5. Опыты, подтверждающие справедливость закона.

6. Учёт и использование закона на практике.

7. Границы применения закона.

· План изучения теорий

1. Опытные факты, послужившие основанием для разработки теории (эмпирический базис, основание теории).

2. Основные понятия теории.

3. Основные положения (постулаты, принципы или законы) теории, ядро теории.

4. Математический аппарат теории (основные уравнения).

5. Круг явления, объясняемых теорией.

6. Явления и свойства тел (частиц), выводы, предсказываемые теорией.

· План изучения приборов

1. Назначение прибора.

2. Принцип действия прибора (какое явление или закон положен в основу работы прибора).

3. Схема устройства прибора (его основные части, их назначение).

4. Правила пользования прибором.

5. Область применения прибора.

Формирование умений наблюдать и самостоятельно ставить опыты. Наблюдением называется преднамеренное и целенаправленное восприятие изучаемых объектов. На основе результатов наблюдений осуществляется сравнение, сопоставление изучаемых объектов, выявление в них главного, существенного. В сознании образуются представления, которые в последующем трансформируются в понятия. B деятельности наблюдения и выполнения опытов выделяются основные операции и действия, не зависящие от частных особенностей материала, определяется логическая последовательность их выполнения. На этой основе совместно с учащимися вырабатывается алгоритмическое предписание (по нашей терминологии, обобщённый план деятельности), обосновывается необходимость умения выполнять чётко, осознанно каждую операцию. На начальном этапе вырабатывается умение уверенно, грамотно выполнять отдельные операции, а затем рассматривается рациональная последовательность всех операций.

Структура деятельности по выполнению наблюдения: уяснение цели наблюдения; определение объекта наблюдения; создание необходимых условий для наблюдения, обеспечение хорошей видимости наблюдаемого явления; выбор наиболее выгодного для данного случая способа кодирования (фиксирования) получаемой в процессе наблюдения информации; проведение наблюдения с одновременным фиксированием (кодированием) получаемой в процессе наблюдения информации; анализ результатов наблюдений, формулировка выводов.

Структура деятельности по выполнению опытов: формулировка цели опыта; построение гипотезы, которую можно положить в основу; определение условий, которые необходимы для того, чтобы проверить правильность гипотезы; определение необходимых приборов и материалов; моделирование хода конкретного опыта (определение последовательности операций); выбор рационального способа кодирования (фиксирования) информации, которую предполагается получить в ходе эксперимента; непосредственное выполнение эксперимента – наблюдение, измерение и фиксирование получаемой информации (зарисовки, запись результатов измерений и т.д.); математическая обработка результатов измерений; анализ полученных данных; формулировка выводов из опытов.

Литература

1. Психологический словарь./Под ред. Давыдова В.В., Запорожца А.В., Зинченко В.П. и др. – М.: Просвещение, с. 204–205.

2. Развитие учащихся в процессе обучения./Под ред. Занкова Л.В. – М.: АПН РСФСР, 1963.

3. Усова А.В. Дидактические функции различных форм учебных занятий по физике. – Физика в школе, 1987, №4.

4. Усова А.В. Система форм учебных занятий. – Советская педагогика, 1984, № 1.

Термины:

 

1) Обобщенные и общие умения

2) Перенос

3) Познавательная и преобразующая деятельность

4) Учебные умения