Текст книги "Актуальные проблемы обучения математике и информатике в школе и педагогическом вузе"

Конечно, полные формулировки тем исследовательских работ отчасти могут терять свою привлекательность. Они менее лаконичны, но верны, по существу, так как чётко и однозначно определяют основную цель и конкретные задачи для исследователя, что, в свою очередь, позволяет чётко спланировать и провести все необходимые этапы методической работы. Ниже приведены примеры удачных формулировок тем методических исследований.

– Методические особенности преподавания систематического курса алгебры основной школы с использованием информационно-коммуникационных технологий.

– Методика решения планиметрических задач с использованием элементов электронного обучения.

– Методика формирования понятия производной в курсе алгебры и начал математического анализа на основе метапредметного подхода к обучению.

– Задачи на построение как средство формирования конструктивных умений и навыков учащихся основной школы.

– Методика преподавания темы «Квадратичная функция» в условиях уровневой дифференциации обучения.

– Методика преподавания темы «Фигуры вращения» в классах различной профильной направленности.

– Реализация принципа гуманизации обучения в предпрофильных математических курсах по выбору.

– Методика проведения курса по выбору «Треугольник и тетраэдр» для учащихся естественно-математического профиля обучения.

– Методика организации проектной деятельности учащихся основной школы при преподавании систематического курса алгебры.

– Организация эвристической деятельности старшеклассников на углублённом уровне обучения математике.

– Формирование познавательных универсальных учебных действий в процессе обучения алгебре учащихся основной школы.

– Формирование коммуникативных универсальных учебных действий в процессе проведения устной работы по геометрии со старшеклассниками.

– Методические аспекты технологии модульного обучения математике в основной школе.

– Методические аспекты оценивания знаний учащихся при обучении математике в старших классах.

1.3. Определение основных методологических характеристик исследования

Результаты проводимого научного исследования во многом зависят от понимания исполнителем главных основополагающих целей и задач своей работы. Часто неудовлетворительные результаты исследовательской работы заложены уже в первой её фазе – в нечётком определении и формулировке основных её характеристик. К ним относятся: проблема; объект; предмет; основная цель; гипотеза; конкретные, или частные, задачи; методы исследования. Остановимся на каждой из них более подробно.

Начинается исследование с обоснования его актуальности.

Актуальность исследования определяется необходимостью его проведения в современных условиях. При её обосновании автору нужно показать важность, значимость выбранной темы для школы (общеобразовательной или высшей), например, почему предлагаемый им учебный материал полезен и интересен для обучающихся. При этом обоснование не должно быть многословным, нет никакой необходимости начинать его описание издалека. Нужно показать главное, в чём суть проблемной ситуации, которая исследуется в работе. Возможно, что в процессе её выполнения будет доказана ненужность преподавания той или иной темы, того или иного раздела школьного курса математики. Об этом в своё время очень хорошо сказал А. Д. Александров: «Вопрос о нужности любого школьного предмета, о необходимости того или иного его раздела сводится к вопросу о его практической надобности и значении в развитии личности. И если этот вопрос поставить серьёзно, то выяснится, что кое-что, а то и довольно многое, можно исключить из программ без сожаления, а кое-что следовало бы и добавить. Только всерьёз поставить и решить этот вопрос для каждого предмета не очень просто, потому его решение и заменяют простыми уверениями в надобности «своего» предмета» (О геометрии // Математика в школе. – 1980. – № 3. – С. 56).

Актуальность методического исследования определяется, таким образом, с одной стороны, внешними общественными запросами, задачами дальнейшего перспективного развития школьной учебной системы, а с другой – внутренними потребностями развития науки – методики обучения, в частности математике. На основании выявленного противоречия формулируется проблема исследования.

Приведём несколько примеров (сначала указана тема работы, набранная курсивом).

1. Комбинаторные задачи как средство формирования математического мышления учащихся 5–6 классов.

Проблема – выявление путей реализации развивающей функции обучения математике в процессе формирования комбинаторного стиля мышления.

2. Методические принципы построения системы упражнений по алгебре в основной школе.

Проблема заключается в исследовании структуры и содержания системы упражнений по алгебре с позиций системно-деятельностного подхода к обучению.

3. Методика формирования конструктивных умений и навыков учащихся старших классов в процессе решения геометрических задач.

Проблема состоит в том, чтобы раскрыть возможные пути формирования конструктивных умений и навыков учащихся в процессе обучения стереометрии на основе совершенствования и обновления содержания учебного материала.

4. Методика использования разноуровневого электронного учебника при изучении функций в углублённом курсе математики старших классов.

Проблема состоит в том, чтобы выяснить возможности электронных учебников как инструмента проектирования учебного процесса обучения алгебре и началам математического анализа на примере темы «Функции» углублённого курса математики старших классов.

Представим ещё две работы, проблемы которых сформулированы из явно представленных противоречий.

5. Устная работа по геометрии как средство организации коммуникативной деятельности старшеклассников.

Выявлены противоречия между: 1) требованиями ФГОС среднего общего образования в вопросах организации коммуникативной деятельности учащихся общеобразовательной школы и низким уровнем сформированности соответствующих компетенций у старшеклассников; 2) потенциалом устной работы как средства организации коммуникативной деятельности учащихся старших классов и недостаточным использованием устной работы в практической деятельности учителей при обучении геометрии на старшей ступени общего образования; 3) важностью саморазвития, самореализации личности обучающегося в процессе обучения геометрии и отсутствием соответствующей методики проведения устной работы по геометрии как средства организации коммуникативной деятельности старшеклассников.

Проблема исследования состоит в разрешении названных противоречий.

6. Дивергентные задачи по математике как средство развития вариативного мышления старшеклассников.

Выявлены противоречия между: 1) декларируемой требованиями ФГОС среднего общего образования необходимостью создания возможностей самореализации учащихся с разными типами мышления и недостатком методических рекомендаций, разработок, конкретного учебного математического материала, позволяющих осуществлять эти требования; 2) наличием у многих математических задач большого дидактического потенциала по развитию вариативного мышления и недостаточным использованием этого потенциала в учебном процессе на старшей ступени общего образования, отсутствием какой-либо системы, единого подхода к использованию дивергентных задач по математике на разных уровнях обучения.

В разрешении этих противоречий заключается проблема исследования.

После проблемы исследования определяются его объект и предмет.

Объект теории познания – это то, что противостоит познающему субъекту (исследователю) в его познавательной деятельности. Другими словами, это часть объективной реальности, практики, с которой имеет дело исследователь. Предмет исследования – это сторона, аспект, часть, элемент, точка зрения, «проекция» и т. п., с которыми исследователь познаёт целостный объект, выделяя при этом наиболее существенные, с его точки зрения, признаки.

Таким образом, видим, что предмет исследования является более «узким» понятием, чем объект, он является лишь составной частью объекта.

Для представленных выше тем исследовательских работ их объекты и предметы могут быть соответственно сформулированы следующим образом.

1. Объект – процесс организации учебной деятельности учащихся при обучении математике в 5–6 классах.

Предмет – методика решения задач комбинаторного характера в 5–6 классах.

2. Объект – процесс обучения алгебре в 7–9 классах.

Предмет – построение системы упражнений по алгебре для 7–9 классов.

3. Объект – процесс обучения геометрии в старших классах.

Предмет – методика решения конструктивных задач в курсе геометрии старших классов.

4. Объект – процесс обучения математике на углублённом уровне.

Предмет – использование электронного обучения в преподавании углублённого курса алгебры и начал математического анализа.

На третьем приведённом примере можно продемонстрировать, что понятия «объект» и «предмет» носят, весьма, относительный характер, сформулировав их следующим образом.

Объект – методика решения конструктивных задач в курсе геометрии старших классов.

Предмет – методические средства формирования конструктивных умений и навыков у старшеклассников в соответствии с требованиями к обучению математике на современном этапе развития школьного образования.

Итак, предмет в первой формулировке полностью совпадает с объектом во второй. В связи с этим исследователю нужно серьёзно продумать, что в его работе следует принять за объект, который не должен быть очень «широким». Например, в третьей теме в качестве объекта исследования возьмём «процесс обучения в школе». Ясно, что конструктивные задачи, относящиеся к обучению геометрии в старшей школе, являются лишь небольшой составной частью системы процесса обучения. Таким образом, здесь связь с объектом исследования будет не прямой, а опосредствованной через другой объект. Этого не следует делать. Предмет исследования должен быть непосредственным элементом более «широкой» по отношению к себе системы.

5. Объект – процесс обучения геометрии на старшей ступени общего образования в условиях реализации ФГОС среднего общего образования.

Предмет исследования – организация коммуникативной деятельности старшеклассников в процессе проведения устной работы при обучении геометрии.

6. Объект исследования – процесс обучения математике в старших классах.

Предмет исследования – процесс обучения математике в старших классах с использованием дивергентных задач для развития вариативного мышления обучающихся.

Следующим элементом структуры научного исследования является его основная цель, которая состоит в том, чтобы разрешить поставленную проблему. Кратко говоря, цель – это желаемый конечный результат исследования. Для приведённых исследований цель может быть сформулирована таким образом.

1. Выявление возможностей формирования у школьников определённого стиля мышления в процессе решения задач комбинаторного характера и разработка соответствующей методики обучения.

2. Построение системы упражнений по алгебре, ориентированной на преимущественное использование продуктивной деятельности школьников.

3. Разработка системы стереометрических задач, направленной на формирование конструктивных умений и навыков обучающихся на старшей ступени общего образования.

4. Создание методики обучения старшеклассников алгебре и началам математического анализа в условиях использования электронного учебника (на примере темы «Функции» углублённого уровня обучения).

5. Цель исследования состоит в теоретическом обосновании и разработке дидактической модели организации коммуникативной деятельности старшеклассников и методики реализации этой модели в процессе проведения устной работы при обучении геометрии.

6. Цель исследования состоит в теоретическом обосновании и разработке модели развития вариативного мышления старшеклассников с использованием дивергентных задач и методики её реализации в процессе обучения математике на старшей ступени общего образования.

При формулировке цели исследования рекомендуем использовать известные стандартизованные термины, а именно: анализ, внедрение, вскрытие, выработка, выявление, доказательство, дополнение, знакомство, изучение, использование, исследование, обобщение, обоснование, обсуждение, описание, определение, опровержение, оценка, подготовка, подтверждение, показ, получение, построение, постановка, проверка, развитие, разработка, раскрытие, рассмотрение, систематизация, совершенствование, создание, сравнение, установление, уточнение, формулировка, характеристика и т. п.

После определения цели исследования формулируется его общая гипотеза в первом её приближении, которое будет постепенно совершенствоваться по мере изучения поставленной проблемы.

Гипотеза является важным элементом движения познания к новым открытиям. Она возникает на основе известных знаний, но выходит за их пределы. При этом формулирует новое утверждение, истинность которого до сих пор не была доказана. Гипотеза – это предположение, допущение, истинное значение которого неопределённо» [2, с. 173].

Выделяются два основных типа гипотез: описательные и объяснительные. Первые содержат описание причины и возможных следствий из неё, предположение о связях между исследуемыми объектами. Вторые, помимо указания возможных следствий, дают ещё гипотетическое объяснение им. При этом научная гипотеза отличается от простой догадки тем, что должна удовлетворять ряду требований. Среди них: 1) состоятельность; 2) проверяемость; 3) приложимость; 4) простота гипотезы [там же, с. 174].

Первое условие означает, что гипотеза исследования должна объяснять все стороны явления, связанные с ним процессы, для анализа которых она и выдвигается. Второе предполагает, что она может быть подтверждена или опровергнута на основании опытной проверки. Третье условие связано с тем, что гипотеза должна быть приложима к более широкому кругу явлений, чем одно явление, которое исследуется. Наконец, четвёртое условие заключается в том, что гипотеза, исходя из единых начал, оснований, должна разъяснить, по возможности, широкий круг явлений, связанных с решаемой в исследовании проблемой.

Конкретнее говоря, гипотезы в педагогических, в частности методических, исследованиях могут предполагать, что одно из средств (или группа их) будет более эффективным, чем другие средства. Здесь гипотетически высказывается предположение о сравнительной эффективности средств, способов, методов, форм обучения, его содержания и т. п. Однако при этом часто не даётся объяснение такого явления, а просто предполагается, что эксперимент докажет большую эффективность. Более обоснованная формулировка гипотезы о сравнительной эффективности предполагает, что исследователь даст объяснение гипотетической закономерности, которая обязательно обеспечит большую эффективность и организует проверку не только результатов, но и самого функционирования этой закономерной связи в процессе обучения.

Приведём примеры формулировок гипотез исследований, темы которых даны соответственно выше в данном пункте.

1. Систематическое решение задач комбинаторного характера будет способствовать более целенаправленному формированию у школьников младших классов основных компонентов теоретического мышления: анализа, рефлексии, внутреннего плана действий.

2. Система упражнений, рассчитанная на организацию преимущественно продуктивной учебной деятельности обучающихся, при соответствующей методике её использования в учебном процессе, окажется эффективнее, чем традиционная.

3. Систематическое использование специально подобранных геометрических задач (на развёртки, моделирование, доконструирование, переконструирование и конструирование геометрических фигур) будет способствовать более успешному формированию конструктивных умений и навыков учащихся старших классов.

4. Преподавание темы «Функции» в старшей школе будет более успешным и эффективным, если в учебном процессе будет использоваться электронный учебник с разным уровнем учебных упражнений.

5. Коммуникативная деятельность учащихся старших классов при обучении геометрии, организованная с помощью устной работы, на основе применения методологических подходов (системно-деятельностного и компетентностного), будет способствовать достижению личностных, метапредметных и предметных результатов общего образования.

6. Развитие вариативного мышления старшеклассников в процессе обучения математике может достигаться при регулярном использовании дивергентных задач. Разработка соответствующей методики обучения математике позволит повысить уровень знаний и умений учащихся по предмету, будет способствовать формированию у них осознанного, неформального понимания изучаемых фактов.

Представленные гипотезы относятся к первому типу, т. е. являются описательными гипотезами. Теперь представим второй тип. Для этого рассмотрим следующую тему: «Методика формирования готовности учащихся старших классов к решению нестандартных математических задач». Представим основные характеристики.

Проблема состоит в исследовании психолого-педагогических и методических закономерностей формирования готовности учащихся старших классов к решению нестандартных математических задач.

Объект исследования – процесс обучения учащихся старших классов решению нестандартных математических задач.

Предмет исследования – целенаправленное формирование готовности старшеклассников к решению нестандартных математических задач.

Цель исследования состоит в разработке методики обучения учащихся старших классов решению нестандартных математических задач на основе выявленных психолого-педагогических закономерностей формирования готовности к такой деятельности.

Для осуществления цели была сформулирована общая гипотеза исследования. Из-за отсутствия эффективной методики обучения решению нестандартных задач у школьников недостаточно формируются умения решать такие задачи. По-видимому, предполагается, что в процессе решения большого числа стандартных задач и ознакомления учащихся с отдельными нестандартными задачами у школьников стихийно, самопроизвольно вырабатываются приёмы, навыки, подходы к решению нестандартных задач. Мы исходим из предположения о том, что может быть разработана цельная, достаточно эффективная методика обучения учащихся решению нестандартных математических задач, основанная на теории формирования готовности к деятельности в напряжённых ситуациях, и применение такой методики позволит учащимся успешно решать нестандартные задачи. Сформированность такого умения может служить одновременно показателем формирования умения действовать в нестандартных ситуациях.

Как видим, гипотезы возникают на базе противоречий между старой теорией и новыми фактами, которые уже не могут быть объяснены в рамках этой теории. В результате происходит определённый скачок в познании. Возникает гипотеза, которая носит вероятностный характер. Естественно, в ходе проводимого исследования по выбранной теме гипотеза может уточняться, изменяться, дополняться, может быть подтверждена, а может быть и опровергнута.

Цель и гипотеза исследования определяют конкретные, или частные, задачи исследования. Возможны два варианта формулировки задач исследования.

1. Задачи формулируются как последовательные этапы исследовательской деятельности. При этом каждая следующая задача непосредственно вытекает из решения предыдущей задачи.

2. Каждая задача формулируется как самостоятельное исследование, входящее составной частью в основное исследование, т. е. как подпроблема поставленной в исследовании общей проблемы.

Конечно, первый названный вариант более простой, а второй – более сложный. В студенческих выпускных квалификационных работах бакалавров или магистров достаточно использовать первый вариант, а в диссертационных работах предпочтителен второй вариант.

Назовём наиболее типичные задачи научно-методических исследований (безотносительно их тем).

1) Сформулировать понятийный аппарат исследования на основе проведения анализа соответствующей литературы (методологической, исторической, психолого-педагогической, методической, математической, учебной и др.).

2) Определить методические (дидактические, психологические, педагогические) особенности исследуемого явления.

3) Изучить состояние и перспективы развития рассматриваемого вопроса по отношению к школе (вузу) (по возможности, как прошлых периодов, так и современного этапа).

4) Представить теоретическую модель изучаемого явления.

5) Обосновать и разработать методику реализации предложенной теоретическоц модели обучения (преподавания) конкретного учебного материала.

6) Провести педагогический эксперимент с целью проверки полученных результатов.

Сформулированные конкретные задачи исследования позволяют разбить его на определённые этапы. Они подробно представлены в следующем пункте.