Развитие регулятивных универсальных учебных действий учащихся средней школы при выполнении учебного эксперимента по физике

THE DEVELOPMENT OF REGULATORY UNIVERSAL EDUCATIONAL ACTIONS OF SECONDARY SCHOOL STUDENTS WHILE PERFORMING AN EDUCATIONAL EXPERIMENT IN PHYSICS

Larisa Ovchinnikova

Undergraduate branch of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Omsk State Pedagogical University in Tara,

Physics teacher, Nazarbayev Intellectual School of Chemistry and Biology in Petropavlovsk, Kazakhstan

Аннотация. В статье рассматривается образовательный потенциал учебного предмета «Физика» в формировании и развитии регулятивных универсальных учебных действий. Автор статьи рассматривая содержание понятий универсальные учебные действия, регулятивные универсальные учебные действия и последовательность выполнения учебного эксперимента по физике показывает, как каждый этап учебной деятельности развивает универсальные учебные действия учащихся.

Abstract. The educational potential of the subject "Physics" in the formation and development of regulatory universal educational actions are examined in the article.  The author of the article, considering the content of the concepts of universal educational actions, regulatory universal educational actions and the sequence of performing an educational experiment in physics, shows how each stage of educational activity develops universal educational actions of students.

Ключевые слова: универсальные учебные действия, регулятивные универсальные учебные действия, структура учебного эксперимента.

Keywords: universal educational actions, regulatory universal educational actions, structure of an educational experiment in physics.

Одним из важных процессов, происходящих современном обществе, является процесс модернизации системы образования. Анализируя результаты международных исследований TIMSS, PIRLs и PISA были сделаны выводы, что школьники демонстрируют стабильно высокий уровень академических знаний, но недостаточно высокий уровень сформированности универсальных учебных действий. Можно сказать, что сложившая система обучения учащихся в школе не способствует формированию у учащихся умения учиться. В Федеральном государственном образовательном стандарте (ФГОС) определен новый вектор развития образования. По требованиям стандарта образовательный процесс в школах должен быть ориентирован на формирование, освоение и развитие у учащихся способов действий, называемых универсальными учебными действиями. Понятие «универсальных учебных действий (УУД)» одно из ключевых понятий современной педагогики и психологии.

В общем виде А.Г. Асмолов определяет универсальные учебные действия как умение учиться, т. е. способность субъекта к саморазвитию и самосовершенствованию путём сознательного и активного присвоения нового социального опыта[1].

Рассматривая УУД применительно к образовательному процессу многие исследователи придерживаются следующего определения - «универсальные учебные действия» - это совокупность способов действия учащегося (а также связанных с ними навыков учебной работы), обеспечивающих его способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию этого процесса.

Российскими учеными разработана Программа развития и формирования универсальных учебных действий, теоретико-методологической основой которой являются работы Л.С. Выготского, А.Н. Леонтьева, П.Я. Гальперина, Д.Б. Эльконина, В.В. Давыдова, А.Г. Асмолова. В Программе дано определение универсальных учебных действий, определены их функции, содержание и классификация. Разработчики программы предложили классификацию УУД, основанную на их функциях, структуре и форме. Так они выделяют четыре основные группы УУД: личностные, регулятивные, познавательные и коммуникативные. Требованием к образовательному процессу является его построение на основе системно-деятельностного подхода, позволяющему комплексно развивать все группы УУД.

Изучая работы педагогов, посвященные формированию и развитию универсальных учебных действий, мы обратили внимание, что большая их часть охватывает начальную школу. Мы согласны, что основы овладения учащимися УУД формируются в начальной школе. Но наблюдение за практикой преподавания, учебными достижениями учащихся основной и средней школы показывает, что данная проблема остается актуальной и для старших ступеней обучения.

Остановимся на рассмотрении формирования и развития регулятивных универсальных учебных действий. Под регулятивными УУД, мы будем понимать действия учащихся, направленные на организацию ими самой учебной деятельности.

Данная группа УУД включает:

1. целеполагание – ученик умеет ставить цель и определять задачи в предстоящей учебной деятельности;
2. планирование -составление определенной последовательности действий, приводящих к получению результата согласно поставленной цели и задач;
3. прогнозирование – предположение возможных зависимостей и результата;
4. контроль – сопоставление выполненных действий и результата с заданным эталоном для выявления отклонений и отличий от эталона;
5. коррекция - внесение необходимых дополнений и корректив в план действия в случае расхождения эталона, реального действия и его результата;
6. оценка - выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено и что, еще нужно усвоить, осознание качества и уровня усвоения;
7. саморегуляция - преодоление возникающих препятствий и конфликтов [2].

С.Б. Рысова в статье отмечает, что одной из проблем достижения и диагностики метапредметных навыков, связанных формированием и развитием универсальных учебных действий учащихся является неполная реализация возможностей различных учебных предметов[3].

Мы считаем, что предметы естественнонаучного цикла, в частности физика, обладают достаточно высоким потенциалом в данном направлении. Н.А. Манаков отмечает, что полноценное изучение физики предполагает овладение модельным подходом к анализу явлений, процессов и систем; освоение экспериментальных методов исследования природы; приобретение навыков решения не только идеализированных, но и реальных физических задач[4].

Выполнение физических экспериментов на уроках физики, основанное на основе системно-деятельностного подхода позволит формировать у учащихся учебные действия, способствующие достижению результата и по сути являющиеся регулятивными универсальными учебными действиями.

В структуре физического лабораторного эксперимента можно выделить следующие компоненты:

1. целеполагание;
2. планирование эксперимента, которое включает выбор метода проведения эксперимента, составление математического модели, определение перечня оборудования;
3. проведение эксперимента. На данном этапе ученик собирает лабораторную установку, непосредственно выполняет измерения и собирает данные.
4. интерпретация, полученных результатов. Ученик обрабатывает данные выявляя изучаемые закономерности либо определяя какие - либо величины, определенные в цели эксперимента;
5. анализ полученных результатов. В физике очень важно определить степень достоверности полученного результата. Поэтому учащиеся на данном этапе рассчитывают погрешность полученного результата, оценивают наличие в эксперименте систематических и случайных ошибок и на их основе предлагают пути улучшения эксперимента.

Рассматривая деятельность ученика в рамках предложенной модели проведения учебного школьного эксперимента по физики можно показать, что все его этапы соответствуют структуре регулятивных учебных универсальных действий.

Приступая к выполнению работы ученик знакомится или определяет цель предстоящего исследования. Затем он составляет математическую модель предстоящего эксперимента. В зависимости от предполагаемых отношений между исследуемыми величинами он определяет диапазон возможных значений и подбирает оборудование. Проведение эксперимента требует четкой последовательности действий, которые также должны быть определены при планировании и понятны ученику. На этапе анализа полученных результатов ученик сравнивает его с эталонными значениями, чтобы сделать вывод об его достоверности. Например, при выполнении лабораторной работы ученик получил значение ускорение свободного падения значительно больше или меньше ускорения свободного падения. Он сверяет полученное значение с табличным, выполнив таким образом действие контроля. Далее, в зависимости от сделанного им вывода он начинает анализировать разработанную им математическую модель, лабораторную установку и ход эксперимента, выявляя источники ошибок, которые повлияли на достоверность результата. По- нашему мнению, на этом этапе выполняется действие оценки, так как ученик выделяет ключевые моменты исследования, идет осознание выполненных им действий и их качества, а соответственно определяется уровень усвоения учебного материала и что очень важно практических действий.

После выявления источников ошибок при написании вывода, он вносит конкретные предложения по усовершенствованию эксперимента, осваивая действие коррекции. Описанная деятельность отличается системным подходом, ученик сохраняет активность на всех этапах работы и осваивает учебные действия, что соответствует системно-деятельностному подходу в обучении.

Реализация данного подхода, способствующего развитию УУД предъявляет ряд требований к организации и проведению школьных учебных экспериментов на уроках. Так, согласно традиционному обучению, ученик в течение года должен выполнить определенное количество лабораторных работ, соответствующее данному классу. Инструкции к лабораторным работам приведены в конце учебника и содержат полную информацию о всех этапах проведения эксперимента. Предлагаемые методы исследования отработаны в течение нескольких десятилетий и в большинстве случаев результаты получаются с высокой точностью. Более того предлагается конкретный перечень лабораторного оборудования. В этом случае, ученик чаще всего выступает в роли исполнителя. Он открывает учебник знакомится с целью работы, методом, последовательностью выполняемых действий и переходит к выполнению эксперимента.

Интервьюирование учащихся показало, что они не всегда понимают значимость данной работы, около 42 % опрошенных отмечают, что они не понимают, зачем проводятся эти измерения и автоматически подставляют в формулу и проводят вычисления. Более 64,5% детей испытывают трудности с написанием вывода, а именно оценкой и коррекцией выполненного эксперимента.

При проведении лабораторных работ в 9-м классе был проанализирован вывод к лабораторной работе. В рамках эксперимента, учитель не напомнил учащимся о структуре вывода. Как результат 36,7% учащихся не рассмотрели пути улучшения эксперимента, то есть необходимо работать над формированием действия «Коррекция».

По - нашему мнению, на первых этапах изучения физики в 7-м и 8-м классе такая форма работы по инструкциям оправдана, но требуется больше времени на предварительное ознакомление с инструкцией к лабораторной работе. Кроме лабораторных работ, при изучении тем учитель может организовать эксперименты на исследование каких-либо зависимостей, предоставив учащимся только обобщенный план. Важно учесть, чтобы планируемый эксперимент должен быть не совершенным, иметь возможности предоставления путей его улучшения учащимся. Корректируя действия учащихся, учитель должен формировать у них правильную последовательность действий проведения учебного эксперимента, предоставляя определенную свободу в выборе оборудования и метода выполнения. Последующее обсуждение, направленное на оценку достоверности результата, поиск источников ошибок и путей усовершенствования эксперимента способствует комплексному развитию регулятивных учебных действий.

Развивая универсальные учебные действия при проведении учебных экспериментов на уроках физики, мы постепенно при переходе из класса в класс уменьшаем долю готовой информации по эксперименту, оставляя пустые блоки, которые ученик должен заполнить сам. Сначала учащиеся самостоятельно составляют цель эксперимента, затем по рисунку перечень оборудования. Следующий шаг дополняют перечень действий, а затем полностью его составляют. Анализ работ учащихся показывает, что наибольшие трудности вызывают действия оценки, контроля и коррекции. Первое время после перехода на самостоятельное составление инструкции, учащиеся выпускают данные действия. Поэтому мы планируем определенные способы поддержки через сравнение своей инструкции с эталоном, либо взаимооценивание учащимися составленных ими перечней действий. В профильной школе ученик уже самостоятельно определяет цель, планирует эксперимент и осуществляет остальные требуемые действия по теме работы. Оценка работы учителем позволяет определить уровень сформированности универсальных учебных действий учащихся. Таким образом, учитель должен владеть определенной степенью свободы в выборе метода проведения обязательных лабораторных работ и не ограничиваться, предложенным в учебнике. Школьная лаборатория должна иметь достаточный запасом оборудования, позволяющий выполнять лабораторные эксперименты различными методами. Предъявляются также требования к уровню профессиональной подготовки учителя. Он должен уметь составлять инструкции к лабораторным работам, знать альтернативные методы изучения физических закономерностей, уметь разрабатывать собственные эксперименты с привлечением подручного материала. Для достижения положительной динамики необходима системность в работе и тщательное планирование учителем учебной деятельности в классе основанной на системно-деятельностном подходе.

Правильность выводов об образовательном потенциале учебного эксперимента подтверждается мнением и других авторов. Так, Кабардин О.Ф. отмечает, что несомненными преимуществами физического практикума являются высокая степень активности и самостоятельности учащихся при выполнении эксперимента, выработка умений работы с приборами и навыков обработки результатов наблюдений и измерений. Важно также, что при этом устраняется промежуточное звено между учеником и изучаемым им явлением природы[5].