Знаково-символическое моделирование учебной информации как средство формирования функциональной грамотности школьников (на примере образовательной области «естествознание» 5, 6 классов)
| скачать На правах рукописи Сверчкова Юлия Анатольевна ЗНАКОВО-СИМВОЛИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УЧЕБНОЙ ИНФОРМАЦИИ КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГРАМОТНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ (НА ПРИМЕРЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОБЛАСТИ «ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ» 5, 6 КЛАССОВ) Специальность 13.00.01 Общая педагогика, история педагогики и образования АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Санкт-Петербург – 2009 Работа выполнена на кафедре педагогики Автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина» Научный руководитель: кандидат педагогических наук, доцент ^ Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор Бороненко Татьяна Алексеевна кандидат педагогических наук, доцент ^ Ведущая организация: Санкт-Петербургская академия постдипломного педагогического образования Защита состоится «20» октября 2009 году в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 800.009.02 при Автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ленинградский Государственный университет имени А.С. Пушкина» по адресу: 196605, Санкт-Петербург, Петербургское шоссе, д. 10, конференц-зал. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ленинградского государственного университета имени А.С. Пушкина. Автореферат разослан «18» сентября 2009 года. Ученый секретарь диссертационного совета канд. пед. наук, доцент Г.А. Гонтарева ^ Актуальность исследования В условиях вхождения России в мировое образовательное пространство, активной информатизации образования становится очевидной необходимость повышения качества образования за счет таких инструментальных средств, как визуализация учебной информации. Визуализация прошла путь от иллюстрации учебной информации до ее моделирования как объекта познания и средства активизации познавательной деятельности в обучении. Современное образование как процесс расширения возможностей выбора личностью жизненного пути и саморазвития, как процесс обучения и воспитания сопровождается констатацией достижения определенных уровней образованности. Уровень образованности отражает те продукты духовного и материального труда, которые личность способна использовать в своей деятельности для достижения своих целей. Функциональная грамотность как уровень образованности формируется в процессе учебно-познавательной деятельности, результатом которой является овладение обучающимися познавательными средствами — предметными и общеучебными знаниями и умениями. При этом доминирующее значение имеют общеучебные знания и умения (информационные, интеллектуальные, организационные, коммуникативные), которые определяют содержательно-деятельностную и потребностно-мотивационную составляющие функциональной грамотности. Содержательный анализ информационных, интеллектуальных, организационных общеучебных умений свидетельствует, что их функции связаны и проявляются в умениях оперировать знаково-символической и графической формами выражения учебной информации. В то же время эти умения влияют на коммуникативные умения: строить рассказ, объяснять, дискутировать и т.д. Процесс формирования общеучебных умений подчиняется закономерностям учебно-познавательной деятельности и реализуется через совокупность учебных действий в каждом звене усвоения. Содержание учебных действий направлено на вариативное преобразование формы учебной информации. Ведущим в системе учебных действий является знаково-символико-графическое моделирование как процесс визуализации учебной информации, обеспечивающий её свертывание — развертывание на основе анализа, синтеза, обобщения, классификации и др. с целью формирования теоретических и прикладных знаний, развития мышления. Овладение учащимися знаково-символическим моделированием на ступени основной школы становится действенным инструментом развития у них функциональной грамотности и последующих уровней образованности. Применение знаков, символов, графики как средства передачи информации, активизации познавательной деятельности, понимания и запоминания учебной информации нашли отражение в работах: И.И. Бариновой, А.М. Берлянта, А.А. Ветрова, М.С. Винокура, Э.В. Ильенкова, А.М. Коршунова, Б.В. Ломова, А.А. Лютого, В.В. Мантатова, Л.М. Панчешниковой, Л.О. Резникова, В.Ф. Рубахина, Н.Г. Салминой, И.М. Титовой, В.Ф. Шаталова. Сущность и структура моделей, их функции, приемы и способы построения рассмотрены в работах Е.П. Никитиной, М.В. Новик, В.С. Преображенского, В.Н. Солнцева, В.Б. Сочавы, В.Д. Сухорукова, В.А. Трофимова, В.А. Штоффа. Психологическое обоснование знаково-символического моделирования как метода познания и мышления представлено в трудах Л.С. Выготского, В.В. Давыдова, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, Д.Б. Эльконина. Содержательная и процессуальная стороны развития личности в обучении раскрыты в научных исследованиях В.П. Беспалько, В.С. Безруковой, Л.С. Выготского, В.В. Давыдова, И.Д. Зверева, Г.Д. Кирилловой, Т.И. Шамовой, Г.И. Щукиной, Д.Б. Эльконина, И.Я. Якиманской и др. Знаково-символическая деятельность (моделирование) как частный вид учебно-познавательной деятельности, направленной на формирование различных уровней образованности (умения использовать знаково-символический язык для расширения знаний, развития мышления, выработки суждений и формирования умений), представлены в концепциях визуализации учебной информации М.А. Галагузовой, Д.А. Донтис, В.Р. Ильченко, Т.С. Комиссаровой, М. Маклина, К. Норберг, М.А Панфилова, Л.М. Перминовой, И.М. Титовой, Г. Тох, Л.И. Фридман. Вместе с тем, в названных исследованиях авторов не в полной мере представлены педагогические условия необходимые для формирования у школьников функциональной грамотности средствами знаково-символического моделирования учебной информации, что порождает противоречия, обусловленные:
Данные противоречия позволяют определить проблему научного обоснования знаково-символического моделирования учебной информации как обобщенного средства формирования функциональной грамотности и проектирования педагогических условий его применения. В рамках этой проблемы сформулирована тема исследования: «Знаково-символическое моделирование учебной информации как средство формирования функциональной грамотности школьников» (на примере образовательной области «Естествознание» 5, 6 классов). ^ разработать модель педагогических условий применения знаково-символического моделирования учебной информации как обобщенного средства формирования функциональной грамотности школьников. ^ формирование функциональной грамотности школьников. Предмет исследования: знаково-символическое моделирование учебной информации как средство формирования функциональной грамотности школьников. ^ : знаково-символическое моделирование учебной информации обеспечит формирование функциональной грамотности школьников в процессе обучения естествознанию, если:
Задачи исследования
Методологическая основа исследования:
^ Теоретические: анализ и синтез философской, психолого-педагогической, методической и специальной литературы по проблеме исследования; моделирование; теоретико-методический анализ состояния исследуемой проблемы. Эмпирические: педагогическое наблюдение, анкетирование, беседа, педагогический эксперимент, опрос, проведение диагностических контрольных работ. Методы качественного и количественного анализа экспериментальных данных: поэлементный и пооперационный анализ результатов анкетирования, графические и табличные интерпретации данных. ^ I этап (2002–2005 гг.) — изучено состояние разработанности исследуемой проблемы в философской, психолого-педагогической, методической литературе и в практике обучения естествознанию; определены цель, объект, предмет, гипотеза, задачи исследования; проведен констатирующий эксперимент. II этап (2005–2006 гг.) — проведен формирующий эксперимент по обучению школьников знаково-символическому моделированию учебной информации, определены педагогические условия организации этого обучения, направленного на формирование предметных естественнонаучных знаний и обобщенного умения — знаково-символического моделирования учебной информации. III этап (2006–2008 гг.) — апробированы педагогические условия, систематизированы и обобщены результаты исследования, сформулированы выводы и заключение, оформлена диссертационная работа. ^ Исследование проводилось в течение 2002–2008 учебных годов на базе муниципальных образовательных учреждений Лужского района Ленинградской области: Мшинской и Заклинской средних общеобразовательных школ. Общее количество школьников, включенных в экспериментальную работу, составило 120 человек. ^
Технология знаково-символического моделирования, ее этапы определяют действия учителя по созданию условий применения этого обобщенного средства для формирования функциональной грамотности при организации процессов восприятия, осмысления, запоминания, применения предметных и общеучебных знаний, умений и навыков.
^
^
^ Разработаны алгоритмы действий по обучению знаково-символическому выражению учебной информации; составлены вариативные обучающие задания разного уровня сложности по моделированию учебной информации (на примере образовательной области «Естествознание» 5,6 классов). ^ При обучении знаково-символическому моделированию в любой образовательной области на различных ступенях образования; в системе подготовки, переподготовки, повышения квалификации педагогических кадров. ^ методологической целостностью работы; многосторонним анализом фактического материала, полученного в ходе эксперимента; качественным и количественным анализом эмпирических данных, позволяющих оценить эффективность педагогических условий, обеспечивающих формирование функциональной грамотности средствами знаково-символического моделирования. ^ исследования осуществлялись в учебно-воспитательном процессе школ Ленинградской области. Основные положения и результаты исследования обсуждались на заседаниях кафедр естествознания, географии и туризма; педагогики Автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина», на Царскосельских международных научно-практических и научно теоретических конференциях (Санкт-Петербург, 2004–2007), отражены в четырех научных публикациях. Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, выводов, заключения, списка использованной литературы, приложений. ^ Во Введении раскрыта актуальность исследования, определены его цель, объект, предмет, гипотеза и задачи. Дана характеристика теоретико-методологических основ проведенного исследования, указана его экспериментальная база, сформулированы положения, выносимые на защиту. Обозначена научная новизна, теоретическая и практическая значимость для современного образовательного процесса. Приведены методы исследования и характеристика его этапов, обоснована достоверность результатов. В первой главе «Теоретические предпосылки проектирования педагогических условий применения знаково-символического моделирования учебной информации как средства формирования функциональной грамотности школьников» рассмотрены вопросы: визуализация информации как принцип обучения; функциональная грамотность как совокупность познавательных средств школьников; моделирование как компонент учебно-познавательной деятельности и познавательное средство формирования функциональной грамотности; организация обучения знаково-символическому моделированию содержания учебной информации. На основе анализа научной литературы (Р.Ф. Абдеев, А.Я. Фридланд, Н.П. Иваницкая, Л.С. Выготский, А.Р. Лурия, В.Н. Верховский, Б.Ф. Ломов, М.М. Панчешникова, М.В. Гамезо, Г.С. Камерилова, Т.С. Комиссарова и др.) установлено, что визуализация информации использовалась с целью коммуникации посредством зрительного общения, языком которого являлись знаки, символы, графика. Всякий, считывающий эту информацию, должен был владеть языком этих средств. Под информацией понимается обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе приспособления к нему (Н. Винер). Учебная информация — сообщение, зафиксированное искусственными знаками, доступное восприятию и пониманию аудиторией, на которую оно рассчитано (Н.П. Иваницкая, 1997). Овладение языком знаков, символов, графики связано с образовательным процессом, обусловлено его целями и содержанием, усложнение которого от дошкольного до высшего профессионального образования дает возможность развивать мышление от эмпирического до теоретического. В общей эволюции психолого-педагогической теории наглядности усиление деятельностного подхода в обучении обусловило разнообразие видов наглядности (схемы, таблицы, опорные конспекты) как особых вспомогательных средств мышления и поведения, обеспечивающих развитие интеллекта человека. Визуализация учебной информации прошла путь от иллюстрации до моделирования как объект и средство активизации познавательной деятельности обучающихся. Знак, символ и графика являются «инструментом» передачи информации и познавательными средствами учебной деятельности. Усвоение познавательных средств является объектом учебной деятельности, содержанием которой выступают теоретические знания, а результатом − поэтапное овладение уровнями образованности и, следовательно, развитие обучающихся. На основании изучения работ Л.М. Перминовой, О.Е. Лебедева, В.В. Давыдова, В.И. Гинецинского выявлено значение функциональной грамотности как уровня образованности, обеспечивающего формирование компетентности. В характеристике функциональной грамотности выделяются два вида познавательных средств — предметные знания и учебные умения, особенностью которых является прикладной характер в решении ситуационных задач взаимодействия личности с окружающими объектами. Формирование предметных знаний и учебных умений обусловлено содержательно- деятельностной и потребностно-мотивационной сторонами функциональной грамотности. В этой связи содержание функциональной грамотности включает знания по основам естественных и гуманитарных наук, а также общеучебные умения их усвоения — информационные, интеллектуальные, организационные и коммуникативные. Перечень общеучебных умений формирования функциональной грамотности и их содержание свидетельствует, что все они выполняют функцию организации и самоорганизации учебно-познавательной деятельности, связанной с овладением и оперированием языком во всех его формах — знаковой, символической, графической. Продуктом их функционирования становятся предметные и сами общеучебные знания и умения. Они взаимодополнительны: первые — обогащают вторые, а вторые — служат вспомогательным средством мышления и поведения. При этом каждое умение можно рассматривать как этап овладения языком кодирования и декодирования учебной информации или как этап овладения моделированием. Моделирование как интеллектуальное умение содержит в себе потенциал всех (информационные, интеллектуальные, организационные, коммуникативные) общеучебных умений и, следовательно, может рассматриваться обобщенным средством обучения. Одним из направлений формирования функциональной грамотности является ситуативный подход, где процесс обучения рассматривается как набор учебных ситуационно-практических задач, решение которых обеспечивает усвоение прикладных предметных знаний и вышеуказанных умений. Содержательная и количественная вариативность этих задач определяется возможностью учебного предмета способствовать грамотному взаимодействию личности с окружающей средой, а также опытом педагога. Оптимизация ситуативного подхода возможна на основе применения знаково-символического моделирования учебной информации для усвоения предметных знаний (теоретических и практических), а также для усвоения моделирования как общеучебного умения. Основным условием формирования общеучебных умений является их применение в полном цикле усвоения знаний: восприятие, осмысление, запоминание, применение. Процесс их формирования подчиняется закономерностям учебно-познавательной деятельности, которая реализуется в каждом звене усвоения. Содержание учебных действий направлено на вариативное выражение учебной информации: вербальное → знаково-символико-графическое → вербальное. Исходя из определений и характеристик, данных разными авторами (М.А. Галагузова, В.В. Давыдов, Н.П. Иваницкая, А.Н. Леонтьев, В.С. Преображенский, И.М. Титова, Н.Г Салмина, Д.Б. Эльконин и др.), моделирование учебной информации как общий принцип усвоения и обобщенное учебное умение связано с понятием «модель». Содержание данного понятия определяется следующими характеристиками: ▪ средство научного познания; ▪ представитель оригинала, результаты изучения которого переносимы на исходный объект; ▪ изоморфна оригиналу и отражает существенные структурные свойства и отношения; ▪ охватывает только те свойства оригинала, которые существенны в данной ситуации и являются объектом исследования. Учебные модели имеют знаковую структуру и являются «инструментом» реализации какой-либо психологической операции. Они выполняют функции: ▪ наглядности, ▪ образности, ▪ оперативности, ▪ эвристичности. Данные функции проявляются как: ▪ средство анализа и фиксации закономерных свойств и отношений изучаемых объектов; ▪ чувственная опора для абстрагирования и обобщения; ▪ программа для анализа новых явлений и объектов. Моделирование рассматривается как совокупность действий по созданию моделей и познание на их основе качеств изучаемого объекта. Учебное моделирование включает создание двух видов моделей: предметные и знаково-символические. Первые включают материализацию физических, геометрических, динамических параметров изучаемого объекта. Вторые — процесс преобразования учебной информации об объектах изучения посредством комбинирования и расположения идеографических и пиктографических знаков на основе ее осмысления. Таким образом, моделирование является методом и средством, учебным действием и содержанием учебно-познавательной деятельности, что даёт основание рассматривать его как обобщённое средство обучения, а овладение им определить как критерий оценки сформированности функциональной грамотности обучающихся. При этом графическое и знаково-символическое моделирование в процессе обучения используются как синонимы. Знаково-символическое моделирование учебной информации отражает полный цикл ее преобразования с вербального языка на визуальный: анализ изучаемого объекта, запись его характеристик (состав, строение, свойства, факторы), синтез отдельных его элементов, установление связей. Результатом знаково-символического моделирования учебной информации являются предметные знания и общеучебные умения. Визуальный язык знаково-символического моделирования отражает:
Анализ исследований М.А. Галагузовой, В.Ю. Смольникова, И.М. Титовой, М.А. Панфилова и др. в области организации обучения моделированию учебной информации позволил установить принципы, содержание и основные этапы этого процесса. Принципами организации знаково-символического моделирования являются: ▪ количественная ограниченность и унифицированность; ▪ актуализация смысловых элементов; ▪ автономность и модельность; ▪ ассоциативность и стереотипность. К основным этапам относятся: ▪ объединение учебного материала в информационные блоки; ▪ перевод учебной информации на знаково-символический язык; ▪ чтение и понимание схем-конспектов. Знаково-символическое моделирование является технологией преподавания (деятельность педагога) и усвоения предметных и общеучебных знаний и умений (деятельность обучающегося). Как технология обучения моделирование включает:
Анализ принципов, целей, содержания, этапов и технологии знаково-символического моделирования учебной информации дает основание выделить две группы педагогических условий, обеспечивающих эффективность усвоения познавательных средств функциональной грамотности: содержательно-целевые и организационно-методические. ^ осуществлен анализ образовательной области «Естествознание» для 5 и 6 классов с позиции формирования функциональной грамотности; представлены педагогические условия организации обучения; приведены результаты констатирующего и формирующего этапов исследования. На основе анализа учебников «Естествознание» для 5 и 6 классов (И.Ю. Алексашина, А.Н. Воробьев, Р.Г. Иванова, Г.С. Калинова, И.Г. Кириллова, А.В. Космодамианский, А.И. Никишов, Н.И. Орещенко, И.Т. Суравегина, А.Г. Хрипкова) установлен интегративный характер содержания обучения этой образовательной области, обусловленный целостностью картины мира, предполагающей функциональные знания по физике, химии, биологии, географии. Основные задачи и содержание образовательной области «Естествознание» в полной мере отвечают требованиям функциональной грамотности — обеспечение грамотной ориентации в окружающей жизни, умение использовать ориентировочную функцию знаний. Логика и структура учебников характеризуется восхождением от общих знаний о природе к частным, что соответствует концепции развивающего обучения. На основе содержательного обобщения выделяются информационно ёмкие блоки, выстраиваемые как поэтапное исследование общей проблемы — Природа и Человек — Единство Земли и Космоса. Содержание обучения образовательной области «Естествознание», его символико-графические выражения, задания, в целом, соответствуют минимальному полю функциональной грамотности. Последнее отражено в четырех блоках — научное объяснение явлений природы, наблюдаемых в повседневной жизни; экологический; химический; символико-графическая грамотность. Каждому из этих блоков соответствуют предметные и общеучебные знания и умения как средства познания окружающего мира. Анализ знаково-символической графики учебников показал, что она выполняет роль основы для воспроизведения и закрепления учебной информации, но развивающая функция графики реализована не достаточно, т.к. содержание учебников и учебных заданий не предполагает организацию знаково-символической деятельности как универсального средства усвоения школьниками научных понятий, явлений. Проектирование педагогических условий применения знаково-символического моделирования как обобщенного средства формирования функциональной грамотности опирается на положение об основном условии формирования общеучебных умений — применение их в полном цикле усвоения (восприятие, осмысление, запоминание, применение). Данный процесс подчиняется общим закономерностям учебно-познавательной деятельности, которая реализуется совокупностью действий, организуемых учителем, в каждом звене усвоения. В соответствии с целью педагогических действий учителя на каждом этапе полного цикла усвоения разработана модель педагогических условий применения знаково-символического моделирования учебной информации в процессе формирования функциональной грамотности (Рис. 1). Педагогические условия — это результат совокупности педагогических действий учителя как внешних обстоятельств учения, определяющих организацию и характер учебно-познавательной деятельности учащихся. Модель педагогических условий применения знаково-символического моделирования учебной информации в процессе формирования функциональной грамотности отражает действия учителя: аналитико-проектировочные; обучающие; организационно-деятельностные; контрольно-корректирующие. Результат этих действий обусловлен компонентами (содержательно-целевой, организационно-методический), содержанием педагогических условий, а также их детерминантами. Основополагающим для обучения в процессе преподавания естествознания знаково-символическому моделированию является введение в содержание обучения знаний о знаково-символической графике и соответствующих умений по их применению. Целесообразность этого подтвердилась в ходе формирующего эксперимента, но при следующих ситуациях:   Рис. 1. Модель педагогических условий формирования умений ЗСМ учебной информации
Знаково-символическое моделирование учебной информации становится объектом усвоения в процессе организации этой деятельности на основе специальных заданий, классифицируемых по составу знаково-символической графики и по усвоению умственных действий:
Экспериментальная проверка модели педагогических условий осуществлена в процессе обучения естествознанию учащихся 5 и 6 классов (120 чел.) муниципальных образовательных учреждений Лужского района Ленинградской области: Мшинской и Заклинской средних общеобразовательных школ. Эффективность модели выявлена на основе результатов усвоения естественнонаучных знаний (по итогам учебного года) и выполнения заданий по оперированию знаково-символической графикой. Общее представление об эффективности педагогических условий дают результаты контрольных срезов (таблица 1), проведенных в начале учебного года, в конце полугодия и учебного года в 5-х и 6-х классах. Полученные результаты показали положительную динамику: если предварительный контрольный срез (1) выявил, что более половины школьников пятого класса (54,8 %) могут только воспроизвести в тетрадях ту или иную форму (таблицу, схему), то четвертый срез (6-й класс) показал значительное уменьшение этого количества (8,9 %), а также увеличение количества школьников (40,1 %), применяющих знаково-символическое моделирование учебной информации на продуктивном уровне. Это свидетельствует о результативности педагогических условий применения знаково-символического моделирования учебной информации как средства усвоения естественнонаучных знаний и формирования функциональной грамотности.  Рис. 2 Динамика уровней знаково-символической деятельности по выполнению заданий контрольных срезов (в %) В Заключении излагаются выводы, подтверждающие гипотезу и достоверность исследования:
Выделенные этапы отражают единство действий и мышления и дают представление о содержании и последовательности действий. Технология моделирования учебной информации как объект усвоения включается в технологию обучения с соответственным дополнением этапов. Как технология обучения знаково-символическое моделирование включает: общую и конкретные цели, которые характерны для поэтапного овладения познавательными средствами; ▪ алгоритм знаково-символического моделирования; ▪ предъявление учебной информации в форме знаково-символической модели; ▪ методическое обеспечение обучения (система заданий, средства наглядности); ▪ субъект-субъектное взаимодействие участников дидактического процесса.
^
|
отлично
1 