УДК 371.124:53
Слепцов Афанасий Иванович – кандидат педагогических наук, доцент Физико-технического института Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова.
Аннотация: В статье описываются индивидуальные модели исследовательской деятельности учащихся по физике, разработанные автором. Раскрывается понятие исследовательской компетентности как взаимосвязанного комплекса исследовательских компетенций в индивидуальных моделях.
Ключевые слова: Исследовательская компетентность, исследовательские компетенции, индивидуальные модели исследовательской деятельности учащихся по физике.
Особенности развития современного общества и образования требуют новых подходов к организации учебно-воспитательного процесса, новых качеств в портрете выпускника, который должен прийти в мир взрослых подготовленным и разносторонне развитым, способным самостоятельно решать многие вопросы, находить оптимальные варианты развития ситуаций, генерировать идеи и предлагать проекты. Всему этому может научить школьника исследовательская и проектная деятельность в урочное и внеурочное время [1].
«Компетенция», «компетентность» – актуальные и часто обсуждаемые в педагогике понятия. Под компетенцией, следуя словарям, нужно понимать определенный перечень вопросов, в которых человек обладает большими по сравнению с другими знаниями, умениями, опытом действий, авторитетностью.
Понятие «компетентность» шире понятий «знания, умения и навыки», оно включает их в себя. Компетенции относятся к деятельности, компетентность характеризует субъекта деятельности. Компетенция и компетентность отражают целостность и интегральную сущность результата образования на любом уровне и в любом аспекте [1].
Исследовательская компетентность представляет взаимосвязанный комплекс определенных компетенций (универсальных характеристик, сочетающих знания, способности, умения, действия, опыт в области учебного или научного исследования и решения вопросов и проблем). Она необходима школьнику как в процессе обучения, так и на выходе во взрослую жизнь.
Нами выявлено, что возможна одновременная реализация индивидуальных моделей исследовательской деятельности учащихся по физике в рамках разработанной нами технологии обучения учащихся исследовательской деятельности по физике [2].
Остановимся на раскрытии исследовательской компетентности как взаимосвязанного комплекса исследовательских компетенций в разработанных нами индивидуальных моделях исследовательской деятельности.
Суть первой индивидуальной модели «Проблема-модель(схема)-расчет» такова. Выдвигается проблема (например «Проблема использования нетрадиционных источников энергии или проблема теплоснабжения и теплопотерь в условиях Севера») и проводится её анализ. Далее изучается теоретический материал, анализируется информация по данной проблеме, рождается идея, в соответствии с которой конструируется модель или предлагается схема, проводятся расчеты.
Исследовательские компетенции в данной модели:
- выявление путей решения выдвигаемой проблемы;
- проведение анализа литературы по проблеме;
- конструирование модели или предложение схемы;
- проведение расчетов;
- проведение оценки эффективности предлагаемой модели (схемы) по результатам теоретических расчетов
Вторая модель «Физика объекта (явления)» помогает учащимся в самых привычных для них предметах, местах увидеть мир физических явлений и попытаться их объяснить, т.е. в этой модели объект или явление исследуется и объясняется с точки зрения науки физики. По этой модели могут быть предложены такие темы, как «Физика колеса», «Физика и музыка», «Физика крыши» и т.п. В младших классах можно исследовать темы «Физика и Пушкин», «Физика приготовления кофе», «Физика чашки чая», «Физика в жизни животных» и другие.
Исследовательские компетенции в данной модели:
- исследование физической сущности выбранного объекта или явления;
- выяснение физической сущности объекта с помощью теоретических выкладок или экспериментов;
- исследование возможности дальнейшего использования свойств и характеристик данного объекта или явления;
- оценивание свойств выбранного объекта или явления с точки зрения физики.
Согласно третьей модели «Теория-задача-эксперимент» исследование проводится по следующей схеме. Сначала выбирается объект (любой, например «Капля» или «Зеркало»). Изучается теоретический материал, т.е. литература по данной теме (при этом могут возникнуть интересные факты из истории). Затем решаются исследовательские задачи по данной теме и, наконец, проводятся исследовательские эксперименты, касающиеся данного объекта.
Исследовательские компетенции в данной модели:
- выбор объекта;
- изучение теории объекта;
- изучение физических свойств и особенностей выбранного объекта;
- решение исследовательских задач, касающихся данного объекта;
- проведение исследовательских экспериментов с выбранным объектом;
- оценивание спектра возможных случаев применения объекта в жизнедеятельности людей, в окружающем мире.
При разработке четвертой модели «Эксперимент-самодельный прибор» мы исходили из того, что наиболее важные этапы творческой деятельности связаны с переходом от фактов к построению абстрактной модели явления. Также они связаны с переходом от теоретического предвидения определенных закономерностей явления к его экспериментальной проверке. Нами были сконструированы оригинальные самодельные приборы (прибор для демонстрации сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний, звуковой осциллограф, лазерный дальномер) и приборы, копирующие заводское оборудование (самодельный люксметр, самодельная дифракционная решетка).
Исследовательские компетенции в данной модели:
- выяснение того, на использовании каких физических явлений и законов основывается работа данного прибора, каковы его назначение, условия использования, требования к нему и т. д.;
- выявление наиболее целесообразного (простого) конструктивного решения;
- подготовка эскиза и рисунка прибора;
- изготовление самого прибора;
- исследование возможности использования прибора в опытах по физике, в быту и технике;
- проведение оценки характеристик самодельных приборов при постановке физических экспериментов и лабораторных опытов.
Суть пятой модели «Задача (проблема)-эксперимент» заключается в следующем: берется задача или проблемный вопрос из сборника задач или другой литературы и её (его) теоретическое решение проверяется с помощью экспериментов.
Исследовательские компетенции в данной модели:
- проверка теоретического решения задачи или проблемы с помощью физического эксперимента;
- выбор задачи или проблемы из сборника задач или другой литературы;
- постановка эксперимента по проверке ситуации, описанной в задаче или по проверке проблемы;
- проведение анализа теоретических выводов и экспериментальных результатов;
- проведение оценки соответствия теоретических выводов результатам эксперимента.
Наблюдение некоторых физических явлений может стать невозможным из-за их быстротечности. Суть шестой модели «Эксперимент-видеосъемка-анализ» заключается в том, что для исследования таких быстропротекающих явлений и законов движения можно использовать видеосъемку с последующим анализом полученных изображений с помощью графического метода представления и обработки данных с использованием компьютера.
Исследовательские компетенции в данной модели:
- исследование законов движения и различных быстропротекающих явлений, используя видеосъемку;
- проведение видеосъемки явления;
- ввод данных в компьютер;
- построение графиков изменения величины в процессе движения тела;
- проведение анализа полученного изображения или графика;
- проведение оценки соответствия теоретических выводов результатам видеосъемки.
Создание компьютерной модели исследуемого явления, проблемы или описанной в задаче физической ситуации, приближенной к реальным явлениям – это один из основных методов обучения физике. Суть седьмой модели «Компьютерная модель объекта (явления)» заключается в применении этого метода в обучении учащихся исследовательской деятельности по физике. Ученик может создать собственные модели физических явлений и провести компьютерный эксперимент с автоматическим отображением процесса в виде компьютерной анимации, графиков, таблиц, диаграмм, векторов.
Исследовательские компетенции в данной модели:
- моделирование физических ситуаций, описанных в условии задачи, или создание компьютерной модели натурного эксперимента;
- моделирование физической ситуации, описанной в условии задачи (или воссоздание натурного эксперимента с помощью компьютерной модели);
- проведение сравнения теоретического решения задачи и результатов моделирования на компьютере (или сравнение результатов натурного и компьютерного экспериментов);
- проведение оценки соответствия результатов теоретического решения задачи и результатов компьютерного эксперимента (или соответствия результатов натурного и компьютерного экспериментов).
Уровни сформированности исследовательских компетенций определяются в результате комплексного наблюдения, анкетирования, тестирования учащихся; пооперационного анализа; учета результативности выступления учащихся на конференциях, которая оценивается с помощью накопительной рейтинговой системы оценки достижений; оценки успешности обучения учащихся по физике как в школе, так и в вузе, которая отражается показателями успеваемости [2].
Формирование исследовательских компетенций школьников – одно из главных направлений развития общего образования на современном этапе, стратегическая задача в теории и практике педагогики.
Таким образом, в процессе реализации индивидуальных моделей исследовательской деятельности происходит формирование исследовательской компетентности учащихся как результат педагогической деятельности и собственной исследовательской практики учащегося.
Список литературы
1. Воробьева А.В. Исследовательские компетенции современного школьника [электронный ресурс] / А.В. Воробьева // Дискуссия. – 2013. - №3. Режим доступа к статье: http://journal-discussion.ru/publication.php?id=157.
2. Слепцов, А.И., Слепцова А.Е. Обучение учащихся исследовательской деятельности по физике: теория, опыт: монография [Текст] / А.И. Слепцов, А.Е. Слепцова. – Новосибирск: Издат-во НИПКиРО, 2010. – 212 с.