Моделирование как познавательный процесс

Введение.

ГЛАВА 1. Теоретические  предпосылки проектирования педагогических условий применения знаково-снмволического моделирования учебной информации как средства формирования функциональной грамотности школьников.

1.1. Визуализация  учебной информации как принцип наглядности в обучении.

1.2. Функциональная  грамотность как совокупность познавательных средств школьников.

1.3. Моделирование как компонент учебно-познавательной деятельности и познавательное средство функциональной грамотности.

1.4. Организация  обучения знаково-символическому  моделированию содержания учебной информации.

ГЛАВА 2. Проектирование педагогических условий организации  обучения школьников на основе знаково-символического моделирования учебной информации.

2.1. Интегративный характер содержания образовательной области «Естествознание» как минимальное поле функциональной

I грамотности.

2.2. Педагогические  условия организации обучения  знаково-символическому моделированию  в процессе изучения естествознания школьниками 5-6 класса.

2.3. Знаково-символическое моделирование в педагогической практике и в поисковом эксперименте обучения естествознанию в 5-6 классе.

2.4. Результаты  опытно-экспериментальной проверки  эффективности модели педагогических  условий знаково-символического  моделирования учебной информации  «Естествознания».

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 тс 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 зпаково-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, A.M. Берлянта, А.А. Ветрова, М.С. Винокура, Э.В. Ильенкова,

A.M. 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,

B.C. 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, B.C. 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,

JI.M. 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:

• многообразием  применяемых ситуационных методик  формирования функциональной грамотности  и отсутствием для этого обобщенного  средства;

• утверждением знаково-символического моделирования  как универсального средства обучения и отсутствием обоснованных педагогических условий его применения при формировании функциональной грамотности.

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).

Цель исследования: разработать модель педагогических условий применения знаково-символического моделирования учебной информации как обобщенного средства формирования функциональной грамотности школьников.

Объект исследования: формирование функциональной грамотности  школьников.

Предмет исследования: знаково-символическое моделирование  учебной информации как средство формирования функциональной грамотности  школьников.

Гипотеза исследования: знаково-символическое моделирование  учебной информации обеспечит формирование функциональной грамотности школьников в процессе обучения естествознанию, если:

• формируются  соответствующие функциональной грамотности  общеучебпые и предметные знания и умения;

• усвоение учебной информации осуществляется как результат мыслительных операций (анализ, синтез, обобщение и др.);

• технология моделирования  обеспечивает полный цикл обучения —  восприятие, осмысление, запоминание, применение учебной информации;

• этапы моделирования  отражают систему действий учителя  по формированию функциональной грамотности  средствами знаково-символического моделирования.

Задачи исследования

1. Обосновать  обобщенное средство формирования  функциональной грамотности школьников.

2. Выявить познавательные средства естествознания, их потенциал в формировании функциональной грамотности.

3. Установить  содержание, принципы, функции, технологию  моделирования учебной информации.

4. Определить  педагогические условия, обеспечивающие  эффективное применение знаково-символического  моделирования как обобщенного  средства формирования функциональной  грамотности. 

5. Апробировать  модель педагогических условий  применения знаково-символического  моделирования. 

Методологическая  основа исследования:

• психолого-педагогическая теория моделирования (М.А. Галагузова, В.В. Давыдов, М.А. Панфилов, B.C. Преображенский, И.М. Титова и др.);

• концепция визуализации информации и функциональной грамотности (Д.А Дондис, В.Р. Ильченко, Т.С. Комиссарова, О.Е. Лебедев, Л.М. Перминова, И.М. Титова, Л.И. Фридман и др.).

Методы исследования

Теоретические: анализ и синтез философской, психолого-псдагогической, 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.

Этапы исследования

I этап (2002-2005 гг.) — изучено состояние разработанности  исследуемой проблемы в философской,  психолого-педагогическои. 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  па 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.

Экспериментальная база

Исследование  проводилось в течение 2002—2008 учебных  годов па базе муниципальных образовательных  учреждений Лужского района Ленинградской области: Мшинской и Заклинской средних общеобразовательных школ. Общее количество школьников, включенных в экспериментальную работу, составило 120 человек.

На защиту выносятся  следующие положения 

1. Обобщенным  средством формирования функциональной  грамотности школьников является  знаково-символическое моделирование  учебной информации, обеспечивающее  овладение предметными (теоретическими  и прикладными) и общеучебными знаниями и умениями для грамотной ориентации в окружающей жизни.

2. Содержанием  знаково-символического моделирования  учебной информации является  ее преобразование в знаково-символическую  форму. Преобразование осуществляется  как результат мыслительных операций (анализ, синтез, обобщение и др.). При этом знаково-символическое  моделирование выполняет функции:  наглядности, образности, оперативности, эвристичности.

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.

3. Функциональная грамотность в естествознании проявляется через основные содержательные блоки: ■ объяснение явлений природы, наблюдаемых в повседневной жизни; ■ экологическую, физико-химическую и знаково-символическую грамотности. Каждому из этих блоков соответствуют предметные и общеучебные умения как объекты усвоения и средства познания окружающего мира.

4. Модель педагогических условий включает содержательно-целевой и организационно-методические компоненты, а также их детерминанты.

Реализация модели педагогических условий осуществляется в четыре этапа: аналитико-проектировочный; обучающий; организационно-деятельностный и контрольно-корректирующий.

Научная новизна