Цель: анализ и определение путей совершенствования методов исследовательской деятельности в школе.
Задачи:
- Сформулировать общенаучное понятие “эксперимент”, рассмотреть существующую в современной педагогической науке классификацию эксперимента в соответствии поставленной методической задачей.
- Определить место и роль эксперимента в жизни учащихся школы.
- Наметить пути достижения нового качества образования в условиях расширения образовательного пространства.
Повестка
- Умение ставить эксперимент. Разновидность методического эксперимента.
- Место эксперимента в образовательном процессе (анализ анкет).
- Пример экспериментальной деятельности на уроке.
Подготовительный этап
- На заседании методического совета обсуждаются цель и задачи педсовета, формулируется проблема, создаётся рабочая группа.
- .Мониторинговый центр проводит анкетирование учителей и учащихся.
- .Обсуждение проблемы педсовета на заседаниях предметных кафедр.
Анкета для учащихся и учителей
- Какие виды самостоятельных работ ты выполняешь (Вы предлагаете) с интересом?
- Какой вид практических и лабораторных работ
тебе (Вам) нравится больше:
А) имеющую полную и чёткую инструкцию;
Б) имеющую неполную инструкцию, предполагающую ряд вопросов для самостоятельного решения;
В) в виде системы экспериментальных задач;
Г) требующую творческого решения. - На каких уроках, по твоему (Вашему) мнению,
необходимо проводить экспериментальную
работу? - Оцени(те) количество и объём проводимых
экспериментов на уроках:
А) недостаточный;
Б) достаточный;
В) избыточный. - Занимаешься ли ты (Вы) опытной, экспериментальной деятельностью вне уроков, дома?
Ход педсовета
Директор: “Опыт ценнее тысячи мнений, рожденных воображением” (М. Ломоносов)
Позволю себе напомнить значение слова “эксперимент”
. Эксперимент -
1) научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и многократно воспроизводить его при повторении этих условий;
2) вообще опыт, попытка осуществить что-либо.
Эксперимент составляет важнейшую сторону практики. Умение ставить эксперимент имеет все положительные стороны наблюдения и становиться составной частью подготовки учащихся к дальнейшему труду в различных областях производства.
Эксперимент как таковой выполняет важную методологическую функцию: определяет достоверность научных данных, с одной стороны, и способствует накоплению фактов – с другой.
Определим два направления эксперимента: педагогический и методический. Поговорим об эксперименте как о методическом приёме и, возможно, ещё раз убедимся, что подчас тот или иной методический приём является ничем иным как одним из видов эксперимента .
Цель эксперимента - создание условий для развития исследовательского мышления и формирования навыков самостоятельной экспериментальной деятельности.
Эксперимент требует наличия у ученика навыков самостоятельной работы и поэтому является более высокой ступенью в формировании проблемного и творческого мышления. По отношению к теоретическим положениям он выполняет доказательную функцию, подтверждая их справедливость. Одни теоретические знания, не подкрепленные знаниями опытов, бесполезны, поскольку не могут быть использованы в практической деятельности.
Кроме того, 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. Результаты эксперимента бывают столь удивительны и неожиданны для учеников, что естественно возникает желание разобраться в наблюдаемом явлении. Хорошо известно, что ничто так не привлекает внимание человека и не стимулирует работу ума, как удивительное.
Часто использование эксперимента на уроке сводится к выполнению лабораторных работ и показу фронтальных опытов, предусмотренных программой, к проведению в конце года практикума. Но отсутствие оборудования или нехватка времени на подготовку сложного эксперимента приводят к тому, что на уроках ученик видит только "голую" теорию, не поддерживаемую практикой. Усиление же самостоятельной экспериментальной работы на уроке очевидно. По результатам диагностики и наблюдения возможно формирование групп учащихся по умению выполнять самостоятельную исследовательскую деятельность :
1-я группа - учащиеся, действующие продуктивно, способные включаться в самостоятельную исследовательскую деятельность, активно в ней участвовать, делать анализ материала, формулировать выводы;
2-я группа - учащиеся, способные включаться в самостоятельную исследовательскую деятельность с помощью учителя, действующие медленнее и менее продуктивно;
3-я группа - учащиеся, у которых недостаточно
развиты познавательные способности, действующие
по образцу, неспособные вести самостоятельные
исследования.
Все чаще раздающиеся голоса в пользу видеопоказа
и компьютерного моделирования опытов пока
встречают резкие возражения учителей и
методистов. Главные возражения заключаются в
том, что наука работает с реальными веществами,
содержание учебного предмета – это своеобразный
дидактический эквивалент науки.
Многие физические и химические явления (такие как текущая вода, пламя, интерференция в тонких пленках, дающая радужную окраску, фигуры Лиссажу и т.д.) сами по себе производят эстетический эффект, что позволило использовать их в произведениях искусства и дизайна (например, светильник в виде букета световодов и т.п.) и даже привело к появлению такого направления искусства как кинетизм, в основе которого лежит идея движения формы, причем не просто физического перемещения объекта, но и любого его изменения во время созерцания его зрителем. Таким образом, для демонстрационного эксперимента характерна уравновешенность сторон, связанных с парадоксальностью, эстетичностью и практичностью, преувеличение которых приводит к таким крайним случаям как фокус, кинетическое искусство, прикладное техническое устройство. Демонстрационный эксперимент — не конечный продукт, а средство для пояснения определенных физических законов. Он возбуждает интерес, который со временем может погаснуть, но пока внимание приковано к явлениям есть возможность проникнуть в их сущность, не замечая напряжения ума.
Внеклассные (домашние) опыты и наблюдения чрезвычайно важны и полезны как дополнение к школьному учебному эксперименту. Они позволяют расширить область связи теории с практикой, сформировать у школьников навыки самостоятельной исследовательской деятельности, развить у них интерес к предмету, моделированию и конструированию, преодолеть ошибочные представления некоторых учащихся о том, что природные явления можно наблюдать лишь с помощью специальных приборов.
Виртуальный эксперимент. Существующее в настоящее время соотношение рыночных цен и финансовых возможностей образовательных учреждений, как правило, не позволяет приобрести лабораторные установки в необходимом количестве. Один из путей решения данной проблемы заключается в дублировании реальных физических установок их компьютерными имитаторами. В этом случае учебная физическая лаборатория в минимальной комплектации включает по одному экземпляру лабораторных установок различных типов и пять компьютеров. Реальную лабораторную установку имитирует системный блок компьютера. Его клавиатура превращается в пульт управления, а монитор совмещает роль цифровых индикаторов измерительных приборов с ролью телеэкрана, позволяющего наблюдать работу имитируемой установки.
Компьютерные имитаторы обеспечивают:
- моделирование изучаемых физических явлений, систематических и случайных погрешностей;
- визуализацию лабораторных установок и динамики их работы в реальном или машинном масштабе времени;
- изменение в широком диапазоне и диалоговом режиме технических характеристик установок и параметров проводимых экспериментов.
- Их использование в учебном процессе позволяет:
- организовать лабораторный практикум
фронтальным методом, при котором
вся учебная группа одновременно выполняет работы на одну и ту же тему; - организовать лабораторный практикум в системе дистанционного обучения;
- минимизировать финансовые затраты, учитывая соотношение цен на компьютеры и мелкосерийно производимое лабораторное оборудование.
Практика показывает, что наибольший педагогический эффект достигается в том случае, когда каждый учащийся имеет возможность часть работы (то или иное конкретное задание) сделать на натурной установке, а другую часть - на компьютере.
Поисковый эксперимент - пробно-поисковое исследование, которое проводится до начала активного применения какой-либо технологии, прибора и т.д. Он помогает определить главное направление, принципы организации и методов основного исследования, уточняет наиболее важные гипотезы.
Вычислительный эксперимент - это эксперимент над математической моделью объекта ( на ЭВМ ), который состоит в том, что по одним параметрам модели вычисляются другие её параметры и на этой основе делаются выводы о свойствах явления, описываемого математической моделью.
Мысленный эксперимент - это познавательная деятельность, где важное место занимает научное воображение.Д.П.Горский называет мысленным экспериментом метод, “позволяющий прибегнуть к отвлечениям, в результате которых создается идеализированный объект”. Мысленный эксперимент определяется здесь как одна из форм умственной деятельности познающего субъекта. С другой стороны мысленный (воображаемый) эксперимент характеризуется как умственный процесс, строящийся по типу реального эксперимента и принимающий его структуру. Это вид теоретического рассуждения, реализующий одну из основных присущих человеку функций - поиск новых знаний. Мысленный эксперимент является такой формой умственной деятельности человека, которая имеет широкое распространение в науке как эвристическое средство исследования.
Эксперимент, осуществляемый практически, есть вид материальной деятельности, имеющий своей целью исследование объекта, проверку полученных знаний и так далее. Всякий материальный эксперимент предполагает выбор определенного объекта исследования и определенного способа воздействия на него. Воздействие осуществляется в строго воспроизводимых условиях, что обеспечивает воспроизводимость результата эксперимента.
Мысленный эксперимент, в свою очередь, развивается из материального эксперимента. На каких-то этапах развития эксперимента субъект не отделяет осмысление его течения от объективного хода экспериментального процесса. Позднее появляется способность проделывать эксперимент как бы про себя, в уме, не воздействуя материально на сам ход эксперимента. Характерной особенностью сознательной человеческой жизнедеятельности является то, что прежде чем производить непосредственно, субъект мысленно решает различные практические и теоретические задачи, совершает сложные и разнообразные мысленные операции, предвосхищающие непосредственное действие.
Особенность мысленного эксперимента связана с тем, что это есть вид познавательной деятельности, в которой структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Это означает, что между мысленным и материальным экспериментом имеется определенная аналогия. Такая аналогия - существенная черта умственного эксперимента. “Мы не только можем создавать образы более или менее произвольно, мы их можем также видоизменять и затем выяснять, какие изменения могут вытекать в качестве результата тех или других особенностей. Мы можем осуществлять воображаемый эксперимент, вводя превращения в образы и затем, отмечая, какое дальнейшее содержание может получить образ с точки зрения этих изменений. Эта процедура во многом аналогична физическому эксперименту; образы поддаются манипулирования так же, как и физические объекты”. “Человек в уме оперирует пространственными образами, мысленно ставит тот или иной объект в различные положения и мысленно подбирает такие “экспериментальные” ситуации, в которых, как и в обычном опыте, должны появиться более важные или почему-либо интересные особенности данного объекта”. Исследователь мысленно вводит изучаемый объект во все новые и новые взаимодействия, ставит его в разнообразные условия, постоянно учитывая возникающие причинно-следственные отношения, пространственно-временные и другие изменения, которые должны при этом совершаться в объекте, и соотнося их с первоначальными условиями и связями. Изучаемое явление многократно повторяется в различном составе и порядке. При этом в нем обнаруживаются новые, ранее неизвестные свойства и стороны.
Творческое воображение дает возможность предварять многие действия. Мысленно человек может создавать разнообразные связи и тут же их тормозить, если они не дают необходимого эффекта. Он мысленно проверяет многие варианты предварительных гипотез, прежде чем положить их в основу эксперимента. В зависимости от успеха или неудачи тех или иных пробных действий появляется возможность исключать некоторые области поиска, значительно ограничивать его вероятный район.
Реальный эксперимент обычно имеет ограниченную сферу применения. Иногда он не осуществим по экономическим соображениям или в связи с его сложностью. Часто материальный эксперимент не дает желаемого результата, поскольку его возможности ограничены уровнем развития знания и техники. Только мысленный эксперимент, в котором логическое мышление и творческое воображение исследователя сочетаются с экспериментальным и теоретическим материалом, позволяет оттолкнуться от реальной действительности и пойти дальше - понять и исследовать то, что раньше казалось неразрешимой загадкой. Во всех тех случаях, когда для познания наиболее глубоких сущностей нужен эксперимент при высокой степени абстракции от реальных условий, исследователь обращается именно к мысленному эксперименту.
Мысленные эксперименты не придумываются
совершенно произвольно, а представляют собой
мыслительные операции, удовлетворяющие
определенным требованиям и принципам
проверенной научной теории. Как и в любом другом
теоретическом построении, в мысленном
эксперименте все операции должны подчиняться
некоторым правила, вытекающим из знания
объективных законов науки. Соблюдение этого
условия служит гарантией высокой степени
достоверности знаний, полученных в ходе
исследования.
Ценность мысленного эксперимента, во-первых,
состоит в том, что он позволяет исследовать
ситуации, неосуществимые практически, хотя и
возможные принципиально. Во-вторых, он позволяет
в ряде случаев осуществлять познание и проверку
истинности знаний, не прибегая к материальному
экспериментированию. Однако, поскольку
мысленный эксперимент является одновременно
прямым и модельным, опосредованность связи
субъекта с объектом исследования в конечном
итоге требует практической проверки полученных
результатов. Если в материальном эксперименте
уже сам ход его служит подтверждением истинности
“посылок”, то этого нельзя сказать об
эксперименте мысленном: свою окончательную
оценку мысленный эксперимент может получить
только в процессе проверки его результатов на
практике.
Подводя итог, можно охарактеризовать мысленный эксперимент как эвристическую операцию следующими особенностями:
1) это познавательный процесс, принимающий структуру реального эксперимента; 2) вся цепь рассуждений ведется в нем на базе наглядных образов;
3) мысленное экспериментирование связано с процессом идеализации;
4) по своей логической структуре оно представляет собой гипотетико-дедуктивное построение;
5) механизм мысленного эксперимента не автоматизирован, а связан с процессом решения возникшей в ходе исследования задачей;
6) мысленное экспериментирование осуществляется на основе выработки программы, плана-схемы мыслительных действий по переработке исходной информации;
7) мысленный эксперимент сочетает в себе силу формального вывода с экспериментальной достоверностью.
Таким образом, мысленный эксперимент - форма мышления, объективно возникшая как результат активного воздействия человека на природу. Специфика этой формы состоит в том, что абстрактное и конкретное, рационально-понятийное и чувственно-наглядное составляют в ней диалектическое единство. Мысленный эксперимент есть эффективное средство получения новых знаний о мире.
Заместитель директора по научно-методической работе: Приложение 1
Руководитель кафедры математики: Подход к геометрии как к экспериментальной науке, положения которой могут быть проверены красивыми и логически ясными построениями может служить примером эксперимента в математике вообще.
Математическое моделирование открывает возможности для математического эксперимента с целью получения ответов на заданные вопросы, и для задания самих вопросо(исследовательские программы). Например, оценив на глаз градусную меру одного из углов, который смежен с двумя заданными вертикальными углами, ученик вычисляет оба вертикальных угла вычитанием из 1800 оцененного угла. Основным измерительным инструментом здесь является глаз, поэтому, изменив положение прямых, образующих вертикальные углы можно без труда переключиться на новые данные. Эксперимент легко воспроизводится мысленно и убедительно, вскрывает "глубинные причины" равенства вертикальных углов. Остается лишь обозначить параметром величину "оцениваемого" угла, чтобы, повторяя экспериментальные действия, получить математическое доказательство, пусть еще и не выраженное в строгих логических формах.
Другой пример. Нужно найти месторасположение центра окружности, вписанной в треугольник. Отталкиваясь от того факта, что такая окружность вписана в каждый его угол, ученик от руки рисует угол и от руки вписывает в нее множество окружностей. Без труда определяя линию, на которой находятся их центры, делает соответствующие выводы. Такого рода математические эксперименты, с одной стороны, позволяют выявить содержательную сторону учебного предмета еще до проведения строгих математических доказательств выявляемых фактов, с другой, как раз и являются прологом к их доказательству. Итак:
1. Математическое моделирование развивает математическую интуицию и само является эвристическим приемом, выходящим за пределы собственно математики.
2. Математическое моделирование развивает мышление учащихся, формирует методологические принципы учебной и исследовательской работы.
3. Оно позволяет дифференцировать обучение учащихся и интегрировать различные темы.
4. Позволяет безболезненно использовать в школьном курсе теоретико-множественный и аксиоматический подходы, более широко использовать точечные и иные преобразования.
5. Расширяет возможности составления исследовательских программ, выявляет новые возможности для обучения учащихся составлению и решению задач, в том числе - и нестандартных.
6. Позволяет ввести в учебный процесс математический эксперимент, четко выделить содержательную и логическую составляющие изучаемой темы, осуществить многоуровневый подход к обучению учащихся как содержательной, так и логической составляющих и их использованию.
Руководитель кафедры филологии: Предмет гуманитарного цикла, в частности, русский язык и литература, конечно, не предполагают эксперимента в чистом виде, т.е. демонстрационного опыта, хотя такие случаи возможны. Например, при изучении ударения в слове, ударных и безударных гласных возможен такой простой опыт:
Один из учащихся (или учитель) зажигает свечу, подносит ее ко рту и четко по слогам произносит слово апельсин; пламя трижды колеблется и при произношении последнего слога гаснет. Отсюда логический переход к беседе об ударении.
Почему свеча погасла?
Потому что последний слог ударный, он произносится с большей силой. Сделать ударение на том или другом слоге – значит произнести его с большей силой.
На уроках русского языка и литературы значительно чаще проводится творческий эксперимент. В учебниках как традиционной программы, так и в учебниках по программе М.М. Разумовской есть много упражнений творческого характера, например, написать сочинение по данному началу и концу, продолжить начатую фразу, отредактировать текст и т.п.
Уроки литературы по программе Кутузова также предполагают множество творческих заданий в разных классах.
Приведу пример такого задания. В 6 классе при изучении темы “Басни” предлагаю учащимся выполнить следующее. Даю им прозаические тексты античных баснописцев и предлагаю сочинить свою поэтическую басню. вот басня античного баснописца Бабрия “Раненый орел”.
Острее жалит боль, когда ее причиняет кто-нибудь из близких. Орел сидел на скале, высматривая зайцев, чтобы броситься на них. Один охотник выстрелил в него из лука, и острие стрелы вонзилось ему в тело, а другой конец, с оперением, торчал перед глазами. И орел, увидев его, сказал: “Вдвойне мне больно оттого, что умираю от своих же перьев”.
А вот этот же сюжет в изложении ученицы 6 А класса
На скале сидел орел,
Высматривая зайцев,
И бросится на них
Ему вдруг захотелось.
Но тут охотник
Выстрелил из лука,
И острие стрелы
Вонзилось прямо в тело.
А другой конец
Мелькал перед глазами.
И орел пробормотал:
“Вдвойне мне больно оттого,
Что умираю от своих же перьев”.
Мне кажется, ученица достойно справилась с заданием
Примеры других предметных кафедр.
Проект решения
- Расширить работу по разрешению проблемы недостаточности экспериментальной деятельности на уроках (через внедрение информационных технологий).
- Примеры экспериментальной деятельности в учебном процессе одобрить и рекомендовать к опубликованию в школьном методическом сборнике.
- Научно-методическому совету способствовать дальнейшему развитию исследовательской и проектной деятельности в учебном процессе.