Повышение качества школьного естественно-математического образования через внедрение в образовательный процесс исследовательской и проектной деятельности

автор: Рухманова Вера Вячеславовна
зам.директора по УВР учитель математики
моу сош п.Прудовой

Хотя чужое знание может нас кое-чему научить,

мудр бываешь лишь собственной мудростью.

М.Монтень

Актуальность проблемы.

В течение последних десятилетий наблюдается постепенное снижение интереса школьников к предметам естественно-математического цикла. Такое явление в условиях научно-технической революции и расширяющегося процесса информатизации общества кажется парадоксальным. Одни (60,2% от 100 опрошенных старшеклассников) ссылаются на то, что эти предметы не понадобятся им в будущем. Другие (5,3% опрошенных) считают, что на уроках изучаются вопросы, уже известные им из книг, журналов, телевизионных передач. Третьи (34,5%) жалуются на сложность предметов, они не видят особого смысла заставлять себя учить формулировки и ломать голову над задачами. Нередко высказывается мысль, что это достаточно специальные предметы, которые не нужны ста процентам населения, а потому их следует изучать в школе по выбору.

Все это свидетельствует о кризисном состоянии сегодняшнего естественно-математического образования.
В то время как государственная программа по естествознанию в Великобритании, правительственный «Доклад о реформе школы» в Японии, развиваемая в США концепция естественнонаучной и технической подготовки «Наука — техника- общество» нацелены на развитие у молодых людей способности к планированию общественной жизни, критического мышления, стремления к обновлению знаний, то в программах средней школы нашей страны существенно уменьшены часы на преподавание естественно-математических дисциплин, представляющих лучший из наших образовательных блоков, что признается во всем мире.

В результате максимум знаний, даваемых в типичной средней школе, заведомо ниже минимального уровня знаний, необходимого для начала обучения в вузе.
Причины кризиса естественно-математического образования достаточно глубоки. Они связаны с общим кризисом в стране, что сказывается на финансировании образования, сложностью самих предметов, и, в конечном счете, с общим кризисом средней школы — ее оторванностью от волнующих общество проблем, безразличием к личности учащегося, схоластичностью преподавания, скукой, царящей на многих уроках, недопустимой разобщенностью учебных предметов.

Экспертиза нынешнего состояния курса математики показывает:

слабую мировоззренческую, политехническую и гуманитарную направленность (он мало способствует развитию мышления, нравственному и эстетическому воспитанию, формированию диалектического подхода к окружающему миру);
явно недостаточную ориентацию на жизненно важные проблемы, и прежде всего на проблемы экологического образования;
недостаточную мотивированность (не знакомые с общей картиной, учащиеся часто не понимают, зачем изучаются те или иные частные вопросы; кроме того, многие понятия начинают формироваться слишком поздно, без
учета возрастных интересов учащихся);
отсутствие подхода, учитывающего интересы и способности учащихся (в результате чего для одних школьников курс математики оказывается слишком сложным, а для других, напротив скучен и неинтересен).

Глобальные изменения в информационной, коммуникационной, профессиональной и других сферах современного общества требуют корректировки содержательных, методических, технологических аспектов образования, пересмотра прежних ценностных приоритетов, целевых установок и педагогических средств.

В современном образовании акцент с «усвоения знаний» переносится на формирование «компетентности», происходит переориентация его на личностно-ориентированный (гуманистический) подход, противоположный знаниево-ориентированной, безличностной педагогике. В нашей школе имеются компьютеры, есть доступ к сети Интернет, все больше компьютеров приобретается в семьях учащихся. Это способствует внедрению новых педагогических технологий в учебно-воспитательный процесс.

Перед педколлективом школы были поставлены задачи по совершенствованию учебно-воспитательной работы, внедрению в учебно-воспитательный процесс информационных технологий, исследовательской и проектной деятельности учащихся, а также созданию условий, необходимых для саморазвития, самоактуализации внутренних движущих сил, способностей и талантов каждого ребенка.

Наиболее эффективно эти задачи можно решить, используя метод проектов, (в педагогике метод учебных проектов используют уже почти столетие, основоположником считается американский философ-прагматик, психолог и педагог Джон Дьюи (1859-1952)), который позволяет школьникам овладеть умением построения цепочки: от идеи через цели, задачи, «мозговой штурм» до реализации и публичной защиты проекта. В основе проектной деятельности учащихся лежит целенаправленная организованная научно-исследовательская работа, проводимая детско-взрослыми творческими коллективами по разрешению одной из актуальных проблем современного общества.

Организация проектной и исследовательской деятельности обучающихся в нашем образовательном учреждении потребовала грамотного научно-обоснованного подхода и решения комплекса задач организационно-управленческих, учебно-методических, организационно-методических, информационных, дидактических и психолого-педагогических, а так же кадрового обеспечения. Эти задачи были решены путём наличия инициативной группы педагогов единомышленников во главе с директором школы, организатором учебно-воспитательного процесса и научного руководства со стороны специалиста.

Этим педагогам потребовался определённый уровень научно-методической подготовки – курсы — «Интернет — технологии для учителя-предметника», «Проектная деятельность с использованием новых информационных технологий», «Использование интерактивной доски для повышения эффективности образовательного процесса», «Мониторинг эффективности информатизации образовательного учреждения», «Организация исследовательской деятельности учащихся», проводимые специалистами.

Овладение самостоятельной проектной и исследовательской деятельностью обучающимися в нашем образовательном учреждении выстроено в виде целенаправленной систематической работы на всех ступенях образования.

Поскольку проведение проектной и исследовательской деятельности обучающихся требует значительных ресурсных затрат (времени, материалов, оборудования, информационных источников, консультантов и пр.), формирование специфических умений и навыков самостоятельной проектной и исследовательской деятельности целесообразно проводить не только в процессе работы над проектом или исследованием, но и в рамках традиционных занятий поэлементно. Они осваиваются как общешкольные (надпредметные) и соединяются в общее технологическое умение в процессе работы над проектом или исследованием. Для этого используются специальные организационные формы и методы, уделяется отдельное внимание в канве урока. Например, проблемное введение в тему урока, совместное или самостоятельное планирование выполнения практического задания, групповые работы на уроке, в том числе и с ролевым распределением работы в группе.

Работа над учебным проектом или исследованием позволяет выстроить бесконфликтную педагогику, вместе с детьми вновь и вновь пережить вдохновение творчества, превратить образовательный процесс из скучной принудиловки в результативную созидательную творческую работу. В процессе такой работы происходит самостоятельное освоение участниками объединений комплексных научно-практических знаний и ключевых компетенций. Её результатом является создание собственного интеллектуального продукта в современной электронной форме, предназначенного для активного применения в научно-познавательной практике сегодняшнего времени.

Одним из условий успешной исследовательской деятельности является качественное оформление проекта с использованием компьютерной техники. С этой целью в Учебный план был внесен элективный предмет «Технология проектной деятельности» (1 ч. для 5-11 класса). На уроках «Технология проектной деятельности», обучающийся учатся овладевать необходимыми знаниями, умениями и навыками (стартовые ЗУН) в содержательной области проекта или исследования, у них формируются специфические умения и навыки (проектирования или исследования) для самостоятельной работы. Новое знание для детей в ходе проекта или исследования учитель может дать, но в очень незначительном объёме и только в момент его востребованности обучающимися.

Остановлюсь более подробно на организации самостоятельной деятельности учащихся при использовании мною проектной технологии обучения на урокахматематики. Проектная деятельность учащихся – это новая технология обучения. В отличие от традиционной, она позволяет перейти от учения как процесса запоминания к самостоятельной познавательной деятельности; от ориентации на среднего ученика к дифференцированному, персонифицированному обучению; от неопределённости и размытости перспектив «дружбы» с математикой к серьёзной мотивации деятельности в области естественно-математических наук .

Проект-самостоятельная творческая работа ученика, начиная от идеи кончая материальным воплощением. На первых порах эта деятельность требует поддержки, как со стороны учителя, так и родителей. Проектная деятельность может быть ориентирована на знания и умения учащихся, приобретённые в процессе изучения математики и связана с использованием их для изучения каких – либо новых теорий, явлений;

2)связана с конструированием приборов, а также с модернизацией или восстановлением имеющихся, с постановкой новых опытов с ними, конструированием экспериментальных установок.

Где взять темы проектов?

Некоторые темы проектов сами «рождаются» регулярно в голове учителя, если он постоянно имеет потребность и желание улучшить свою работу, совершенствовать лабораторный и демонстрационный эксперимент, любит свой предмет и своих учеников. «Рождаются» темы проектов не всегда в подходящий момент, поэтому их необходимо сразу записывать, иначе они забудутся.
Часть проектов предлагается самими учащимися. Этот особенно ценно. Но при этом учитель должен квалифицированно осуществить экспертизу предложения и в случае необходимости тактично объяснить учащимся, что проект «не подходит».
Прототипом для проектов могут служить рисунки и чертежи из учебников. Можно, например, открыть учебники математики и предложить изготовить приборы согласно рисункам из учебника.
Некоторые темы проектов взяты из методических пособий для учителя.

Как организовать работу по методу проектов

Проектные работы по математике выполняются во внеурочное время, в основном в виде изготовления физических приборов или действующих моделей природных явлений.

План работы следующий:

В начале учебного года в кабинете учитель помещает на стенде список предлагаемых проектов. По каждому проекту дается краткая информация.
Учащиеся, предварительно проконсультировавшись с учителем, выбирают тему проекта. За один проект обычно берутся два ученика, которые дополняют друг друга по способностям: один — теоретик, другой — практик.
Этап предварительного исследования включает изучение литературы, поиск аналогов, прототипов, оценку разрешимости проекта, составление схем, чертежей.
Приобретение комплектующих деталей и материалов. Источником радиоэлектронных комплектующих обычно является старая бытовая техника.
Этап изготовления пробных изделий, испытание на работоспособность, устранение ошибок, внесение изменений в схему проекта.
Изготовление окончательной модели, обеспечение дизайна.
Оформление документации. В ней указываются авторы и научный руководитель, расчеты параметров, полученные результаты, использованная литература.
Защита проекта перед экспертной комиссией.

Не каждый проект удается завершить до конца. Причины: неправильная оценка своих возможностей, несоответствие технических характеристик комплектующих деталей и материалов требованиям проекта, ошибки в расчетах и т. д. Такой проект через некоторое время обычно предлагается «следующему поколению» энтузиастов. Если выполненный проект работоспособен, но не удовлетворяет всем техническим характеристикам по качеству изготовления, то он повторно предлагается на следующий год.

Какие принципы считаю необходимым соблюдать при организации проектной деятельности учащихся

а) ученик наравне с учителем может предложить свою тему работы (это особенно ценно);

б) в процессе работы ученик может сам выбрать себе соавторов;

в) часть работы ученик выполняет там, где ему удобнее: дома, у родственников, в мастерской школы.

Принцип доступности.
Принцип безопасности.
Принцип научности. В процессе выполнения работы ученик обязательно должен изучить и хорошо усвоить по теме своей работы теоретический материал: законы, получение расчетных формул, умение оценивать условия.
Принцип обоснованности. Ученик должен уметь публично защищать свой проект.

В качестве примера созданных и реализованных проектов приведём проект по математике, разработанный учащимися 11 класса ««Математика в профессии моих родителей» (руководитель проекта учитель математики — Рухманова В.В), «Экология и математика» (руководитель проекта учитель математики — Рухманова В.В).

Целью проекта «Математика в профессии моих родителей», разработанного учащимися 11 классов, было привлечение внимания учащихся к основам науки – математики. При работе над проектом, учащиеся убедились, что математику нужно изучать представителям всех профессий. Учащиеся смогли доказать своим одноклассникам, что в будущей жизни математика им будет очень нужна. Ведь она развивает у человека логическое мышление, целеустремлённость, воображение, умение находить выход из любых ситуаций. Математика заставляет думать, помогает человечеству открывать и использовать законы природы. Не каждый может стать математиком, но математика в жизни нужна будет каждому.

Цель проекта «Экология и математика» посредством математических расчетов, оценить экологические проблемы как глобальные, так и локальные.

Задачи проекта, которые ставили учащиеся 9 классы:

Обозначить основные экологические проблемы как глобальные (Россия), так и локальные (Саратовская область);
Произвести математическую оценку событий, сопровождающих данные проблемы;
Обозначить возможные пути решения проблем;

Объект исследования – глобальные и локальные экологические проблемы, экологическая статистика и числовые данные.

Предмет исследования – связь математики и экологии.

Таким образом, на основе проведенных исследований, оценены экологические проблемы как глобальные, так и локальные, что являлось целью данной работы.

При решении задач экологического содержания, объединяются эмоциональное восприятие с рациональным восприятием. Математика создает условия для развития умения давать количественную оценку состояния природных объектов и явлений, положительных и отрицательных последствий деятельности человека в природном и социальном окружении. Экологизация математики способствует получению знаний об окружающем мире и его экологических проблемах и формируются представления о роли математики в решении экологических проблем.

Изучение проблем экологии помогает людям научиться экологически мыслить, обрести экологическое самосознание, чувствовать себя ответственным за отношения Человека и Природы, оценивать причины неблагоприятной экологической обстановки и принимать меры для исправления экологических ошибок, а также тяжелых экологических болезней.

При работе над проектом учащиеся научились мыслить творчески. Такое обучение более эмоционально, способствует повышению интереса к учебному предмету. Как известно, знания, добытые самостоятельно всегда удерживаются сознанием дольше, чем полученные в готовом виде.

Полученные результаты

В результате работы были созданы как персональные проекты, так и групповые. По комплексности все проекты были монопроектами, т.к. проводились в рамках только предмета математики и физики. С учетом классификации: исследовательский проект «Математика в профессии моих родителей»», «Математика в искусстве», ««Золотое сечение», информационные проекты «Великий русский Математик Григорий Перельман», «Софья Ковалевская», творческие проекты «Занимательная математика», «Великие математики и их открытия» « Интересное о Математике»

Все ученики, выполнившие проектную работу, начинают лучше учиться, у них формируется умение более правильно оценивать свои возможности, то есть повышается самооценка; вырабатывается способность самостоятельно добывать знания, инициативность, целеустремленность, умение анализировать и «отсеивать» информацию.
В реализации предлагаемых проектов заинтересованы все: ученик занят работой и развитием своего творческого потенциала (применением знаний в новых ситуациях) с перспективой получить несколько оценок и благополучной аттестации по физике (одного из сложных предметов),наконец, с перспективой пополнения Портфолио; учитель заинтересован в повышении знаний и интеллекта учащихся, их занятости творчеством; родители — в благополучной успеваемости их ребёнка, в перспективе вырастить ребёнка с умной головой, а ещё и с «золотыми» руками.
Кабинет физики пополнился большим количеством самодельных приборов, которые используются на уроках и внеклассных мероприятиях.
Большинство выпускников школы поступают в технические вузы.

Выводы:

Кроме образовательной задачи повышения качества обученности по математике мы в своей школе, выполняем и вполне утилитарную задачу получения средств информатизации, которые широко используются на уроках естественно-математического цикла.

Современные мультимедийные образовательные комплексы предоставляют, конечно же, большие возможности для эффективного изучения школьных дисциплин, но опыт последних нескольких лет свидетельствует, что метод проектов, как ни какая другая методика повышает качество обученности по естественнонаучным дисциплинам, формирует межпредметные связи, и повышают эффективность изучения той школьной дисциплины, проект для которой реализовывался.

Анализ результатов опытно-экспериментальной работы, проводимой в течение трёх лет, и её положительные результаты позволяют говорить о высокой результативности внедрения проектного и исследовательского метода в образовательный процесс моу-сош п. Прудовой.

Учащиеся постепенно достигают высокого уровня обученности, у них развивается словесно-логическое мышление, формируется высокий уровень интеллектуальных умений, познавательного интереса, что находит отражение в повышении успеваемости и по другим предметам.

Показателями результативности передового педагогического опыта является новое качество образования, модель педагогической деятельности в условиях информатизации образования и эффективного использования информационных технологий.

Результатом инновационной деятельности стал статус школы как базовой для проведения эксперимента по внедрению в учебно-воспитательный процесс проектной и исследовательской деятельности, для проведения районных семинаров по данной проблеме.

Такие семинары были проведены для учителей информационно-технологического и физико-математического циклов. Педагоги-экспериментаторы приняли участие в четырёх региональных, межрегиональных и краевых научно-практических конференциях по теме «Внедрение в образовательный процесс проектной и исследовательской деятельности».

По итогам мониторинга, проводимого независимой экспертной группой, по результативности выполнения программных задач в результате проведённого эксперимента, можно сделать вывод о росте качества обученности учащихся.

Всероссийские профессиональные конкурсы педагогических работников