CC BY
61
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧНЫХ СИТУАЦИЙ ПО ФИЗИКЕ КАК ПРОЯВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ИНТЕДИФФИИ
О.В. Коршунова,
Вятский государственный гуманитарный университет
Для выявления сущности понятия «задачная ситуация» в методике физики в системе личност-но-ориентированного обучения проанализируем известные определения учебной задачи, учебной физической задачи, ситуации, проблемной ситуации.
В философской трактовке понятие «задача» - это объективно возникающий в ходе развития познания вопрос или целостный комплекс вопросов, решение которых представляет существенный практический или теоретический интерес. Для науки понятие «задача» означает противоречивую ситуацию, выступающую в виде противоположных позиций и объяснения каких-либо явлений, объектов и процессов, требующую адекватной теории для ее разрешения [2, с. 5].
В информатике понятие «задача» подразумевает преобразование (обработку) информации, систему информационных процессов, несогласование которых или противоречие между которыми требует их переустройства.
Задача - «...модель проблемы», следовательно, задача выступает как цель деятельности человека (обучающегося) или коллектива людей (группы школьников), для достижения которой необходимо овладеть определенной методологией, средствами и приемами практической мыслительной деятельности [2, с. 5].
Учебная задача - это то, что дается учащемуся (или выдвигается им самим) для выполнения в процессе учения в познавательных целях. Учебная задача в технологии развивающего обучения похожа на проблемную ситуацию. Это незнание, столкновение с чем-то новым, неизвестным, но и решение учебной задачи состоит не в нахождении конкретного выхода, а в отыскании общего способа действия, принципа целого класса аналогичных задач [6, с. 52]. Учебная задача - это не просто задание, а система заданий, в результате решения которой осваиваются наиболее общие способы решения относительно широкого круга вопросов в данной научной области. Учебная задача - это ситуация, позволяющая решающему непосредственно овладеть некоторым процессом, способом, принципом или «механизмом» выполнения каких-либо практически значимых действий (Д. Б. Эльконин).
С.Е. Каменецкий и В.П. Орехов феномену физической учебной задачи дают следующее определение: «Небольшая проблема, которая в общем случае решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе законов и методов физики» [3]. У А.В. Усовой находим следующее определение учебной физической задачи: «Это ситуация, требующая от учащихся
мыслительных и практических действий на основе использования законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике, умениями применять их на практике и развитие мышления» [14, с. 6].
Как видим из последнего определения учебной физической задачи, оно сформулировано через понятие «ситуация». Проанализируем сущность, которая обозначается термином «ситуация». Начало исследований в области жизненных ситуаций относят к началу XX века и связаны они с разработкой К.Левиным теории поля [5, 7]. В настоящее время выделяется два основных подхода к пониманию ситуации: а) это совокупность внешних условий протекания жизнедеятельности на определенном ее этапе (структуру ситуации при этом образуют действующие лица, временные и пространственные аспекты); б) это система субъективных и объективных элементов, объединяющихся в жизнедеятельности. Поэтому ситуация - это в любом случае пространственно-временная характеристика бытия субъекта, совокупность значимых для субъекта обстоятельств, на фоне которых актуализируется какое-либо событие. Любой ситуации присущ объективный компонент (события, происходящие вокруг) и субъективный компонент (восприятие данной ситуации конкретным человеком и значимость заданных обстоятельств и событий для человека). Таким образом, «.ситуация - это совокупность обстоятельств внешнего мира, внутреннего состояния человека и событий, которые на фоне этого актуализировались. Ситуация - система внешних по отношению к субъекту условий, побуждающих и опосредующих его активность» [7, с. 48].
Сформулируем определение учебной ситуации, опираясь на представленное выше понятие феномена «ситуация». Учебная ситуация есть совокупность внешних по отношению к обучающемуся субъекту обстоятельств мира (естественных или, чаще всего, специально созданных обучающим субъектом), имеющих целью актуализацию у ученика определенного внутреннего состояния, направленного на активное присвоение «опыта рода» в виде знаний, умений, навыков, компетентностей.
Тогда под проблемной ситуацией понимается совокупность внешних факторов учебно-воспитательного процесса, которые обуславливают психологическое состояние интеллектуального затруднения человека (ученика), явно или смутно осознаваемое. Пути преодоления проблемной ситуации требуют поиска новых знаний, новых способов деятельности. Учебная проблема - это тот элемент проблемной ситуации, которым вызвано интеллекту-
альное затруднение. Проблемная ситуация перерастает в учебную проблему, когда ученик осознает вызвавший затруднение элемент и принимает его к решению. Формами выражения учебной проблемы являются проблемный вопрос, проблемная задача, проблемное задание (для них характерно противоречие между имеющимися знаниями и известными способами действий, с одной стороны, и требованиями задания - с другой. Поэтому их решение связано с поиском новых способов деятельности) [1].
Личностно-ориентированная парадигма современного образования требует выраженности личностного отношения к знаниям со стороны ученика, прохождения их через сложную умственную деятельность самого обучающегося, превращения знаний и способов деятельности во внутреннее достояние школьника. При решении учебных задач результатом усвоения считается не воспроизведение образцов, заданных учителем, а их самостоятельное добывание. Учителю необходимо создать такие учебные ситуации, при выходе из которых учащиеся должны прочувствовать сложную и противоречивую картину поисков решения, всю трудность этой деятельности, увидеть не только продуктивные, но и «тупиковые» ходы мысли. При этом школьники становятся активными участниками процесса поиска решения, начинают понимать источники его возникновения, а не просто заучивают этапы получения результата, они легче осознают причины своих ошибок, затруднений, оценивают найденный способ, сравнивают его с теми, которые предлагаются другими учащимися [4].
Теперь мы можем, опираясь на систему представленных понятий и выявления их сущностных характеристик, сконструировать определение задачной ситуации для дидактики физики с учетом требования личностной ориентации в обучении. Итак, под за-дачной ситуацией в методике обучения физике следует понимать совокупность внешних обстоятельств и факторов учебно-воспитательного процесса, искусственно создаваемых обучающим субъектом и обуславливающих ученику «погружение» в учебную проблему, выраженную в виде учебного вопроса, задачи или задания, и требующую для своего решения поиска новых знаний и способов деятельности, направленных на:
а) достижение целей обучения физике (в т.ч. и личностно-ориентированного характера);
б) овладение методологией физики (теоретическими и экспериментальными методами учебного познания), выработку общего принципа решения практических задач;
в) приобретение умений самостоятельного добывания и преобразования (обработки) учебной информации по физике, переустройства в системе информационных процессов в соответствии с требованием задачной ситуации;
г) развитие индивидуального модельного мышления школьников как «продуктов» своего, но не чужого познавательного опыта.
Рассмотрим далее сущность определений синтеза
и анализа в методической и педагогической науке и выявим взаимосвязь между ними и феноменом инте-диффии в процессах обучения школьников решению задачных ситуаций. Следует пояснить происхождение термина «интедиффия».
Термин введен в педагогический тезаурус (В.Ф. Моргун [8]) для обозначения двуединого процесса интеграции и дифференциации в образовании и, как составной его части, - обучении. Понятие «интедиффия образования» образовано из терминов «интеграция» и «дифференциация». Это понятие определяется следующим образом: «Интедиффия образования - это пульсирующий взаимопереход между интеграцией и дифференциацией образования, методов обучения и воспитания, учебно-воспитательных учреждений, который обуславливается как потребностями и возможностями общества, так и способностями и интересами личности» [8, с. 6]. В реальном образовании и обучении «встречные» процессы интеграции и дифференциации «взаимно дополняющи, взаимонеизбежны, двуедины» [10, с. 18]. Доказано, что интедиффия свойственна процессу развития интеллекта в онтогенезе.
Теперь продолжим выявление связи между ана-литико-синтетическим и интегративно-
дифференциативным феноменами в процессе обучения школьников решению физических задачных ситуаций.
Педагогика рассматривает анализ и синтез как интеллектуальные, общедеятельностные умения [12].
Анализ - мысленное расчленение целого на части с целью раскрытия внутренних связей между ними. Логика развития способности к анализу происходит при переходе от предметно-наглядного к словесно-логическому мышлению, через увеличение количества вычленяемых элементов, через осуществление многоступенчатого анализа целого и его частей, через осуществление параллельного анализа различных, но сопоставимых явлений. В структуре анализа можно выделить следующие компоненты:
а) мысленное расчленение объекта, предмета, явления на отдельные составные части, имеющие функциональное назначение, объединение их в блоки;
б) обнаружение в выделенных блоках характерных особенностей, деталей изучаемого предмета;
в) выявление существенных причинно-следственных связей между отдельными частями, формулировка вывода [12].
Синтез - мысленное соединение элементов, которое требует раскрытия связей, превращающих элементы в составные части целого объекта. Синтез включает в себя обобщение, систематизацию, классификацию, формулирование вывода. Вычленение и объединение с помощью анализа и синтеза существенных признаков служит основой для определения понятия, т.е. знания о сущности явления. В структуре синтеза выделим следующие шаги: а) нахождение ответа на вопрос: на основе чего происходит соединение (изучаемых частей) элементов в единое целое? (т.е. каково основание производимого синтез);
б) проведение подробного анализа изучаемых явлений; в) нахождение связей между отдельными частями явления, их (частей) объединение, обобщение полученных сведений [12].
В технологии решения физических задачных ситуаций выделяют анализ и синтез как формы проявления аналитико-синтетической деятельности мышления [13, с. 322]. Аналитический и синтетический приемы решения физических задачных ситуаций часто рассматривают раздельно, хотя это деление является условным [там же].
При использовании аналитического приема решение (2-й и 3-й этапы в структуре решения задач-ной ситуации - табл. 1) начинают с анализа вопроса задачной ситуации и записи формулы, в которую входит искомая величина. Затем для величин, содержащихся в этой формуле, записываются уравнения, устанавливающие их связь с величинами, заданными в условии [13; 14, с. 324]. «Аналитический метод заключается в расчленении сложной задачи на ряд простых (анализ), причем решение начинается с отыскания закономерности, которая дает непосредственный ответ на вопрос задачи. Окончательная расчетная формула получается путем синтеза частных закономерностей» [9,. с. 278].
При использовании синтетического приема решение задачной ситуации (2-й и 3-й этапы в структуре решения задачной ситуации - табл. 1) начинают с выяснения связей величин, данных в условии задачи, с другими до тех пор, пока в уравнение в качестве неизвестной не войдет искомая величина [13, с. 324]. «При синтетическом методе решение задачи начинается не с искомой величины, а с величин, которые могут быть найдены непосредственно из условия задачи. Решение развертывается постепенно, пока в последнюю не войдет искомая величина» [9, С. 279].
Нами обнаружено, что в другом методическом пособии [14, с. 11-12] даются как раз противоположные определения аналитическому и синтетическому способам решения физических задачных ситуаций: «Аналитический метод предполагает определение соотношения между требованием и условием задачи путем построения движения от заданных условием величин... Заданные условием величины рассматриваем как ветки дерева, которые сливаются постепенно, укрупняются и достигают ствола. Достижение в этом случае всех веток ствола означает получение нужного соотношения, т.е. получение решения задачи». «Синтетический метод решения физических задач характеризуется тем, что процесс их решения начинается с выделения требования задачи, а затем определяется его соотношение с условием. Если такой подход описать также понятием «дерево», то его структура предполагает движение от ствола к вет-
кам. Разветвление происходит до тех пор, пока окончание каждой ветки не будет соответствовать заданному условию задачи».
При анализе определений различными методистами аналитического и синтетического способов решения учебных физических задачных ситуаций выявлен факт противоположности подходов к пониманию данных методов. Причем в определениях отслежены в основном только 2-й и 3-й этапы (см. табл. 1) в ходе решения задачных ситуаций. Отсюда делаем вывод о том, что деление приемов решения задачных ситуаций при обучении физике на аналитический и синтетический является условным, операции анализа и синтеза сопутствуют друг другу, тесно переплетаются. Данный факт в очередной раз подтверждает правомерность и необходимость применения антиномической методологии в процессе обучения школьной физике. Оба метода (аналитический и синтетический) являются совершенно равноценными, в «чистом виде» эти методы не используются, оба они обычно применяются одновременно, так как в процессе мышления анализ и синтез неразделимы. При синтетическом методе решения задач-ных ситуаций обязательно присутствуют и элементы анализа (иногда в завуалированном виде). И наоборот, один аналитический метод без синтеза не приведет к решению задачной ситуации [9]. Считаем правомерным в связи с рассмотрением проблем процесса решения физической задачной ситуации сопоставить сопровождающим его операциям анализа процессы дифференциации, а процессам синтеза -интегративные процессы. Проявление тех или других на различных этапах решения задачной ситуации по физике отражено в табл. 1, содержание которой представляет собой своеобразный алгоритм деятельности учащихся при решении задачной ситуации по физике в системе личностно-ориентированного обучения.
В настоящее время в методике физики принята общеизвестная (инвариантная) структура подхода к решению физических задачных ситуаций [11, 14, 15]: рациональным принято выделение четырех этапов в решении (анализ текста, анализ физического явления; идея или план решения; осуществление решения, анализ решения), хотя известны и другие структуры (7 этапов выделяют методисты московской научной школы - С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Н.В. Шаронова [13]; 5 этапов выделено методистами В.Г. Разумовским, А.И. Бугаевым, Ю.И. Диком [9]). Тем не менее, в соответствии с принципом цикличности (факты - гипотеза-модель - следствия (выводы) - эксперимент) продуктивнее выделение четырех этапов, так как именно в них закодирована логика познавательной деятельности (табл. 1).
Таблица 1
Проявление процессов интедиффии в структуре решения задачной ситуации _ по физике__
Этапы решения задачной ситуации Содержание деятельности на этапах решения задачной ситуации Проявление анализа либо синтеза как методов познавательной деятельности и способов решения задачной ситуации Проявление интедиффии на этапах решения задачной ситуации
Анализ текста условия задачи Анализ физического явления Чтение текста задачи, запись условия задачной ситуации, работа с терминами. Выделение явления и его качественное описание: Какие объекты изучаются? Каково состояние объекта (или системы)? Какова модель объекта (или системы)? Какими физическими величинами характеризуется рассматриваемая система? Каков характер взаимодействия? Построение схематического рисунка (создание графической модели ситуации). Желательны постановка опытов, организация диалога, использование графических образов явления (рисунков, графиков, схем, компьютерных моделей процесса или объекта и др.) Преобладает анализ: анализируется содержание учебного материала задачной ситуации, выделяется исходное общее отношение (синтез), имеющееся в данном содержании, данное отношение фиксируется в знаковой форме (рисунки, схемы, графики, формулы). Строится содержательная абстракция (конструируется модель) изучаемого предмета или явления (синтез) Преобладают процессы дифференциации, выделения, вычленения различных характеристик, свойств, состояний объектов, явлений или их систем. Чем разнообразнее (в разумных пределах) виды деятельности, применяемые на этапе осознания физической сущности задачной ситуации, т.е. чем глубже дифференциация, тем большие возможности обнаруживаются для установления различных причинно-следственных связей, характерных для данной за-дачной ситуации, образования дополнительных систем знаний по характеристике задачной ситуации. Здесь имеем дело уже с проявляе-нием интегративных информационных процессов
Выдвижение идеи и плана решения Определение вида движения физической системы. Определение явления. Выяснение характера условия и требования задачи. Установление физической теории, которая описывает данное явление. Определение законов рассматриваемых явлений На этапе подводится итог анализу физического явления. На основе синтеза представлений выдвигается идея (гипотеза) решения. При продолжении анализа учебного материала-содержания за-дачной ситуации раскрывается закономерная связь исходного общего отношения с его конкретным проявлением, получение содержательного обобщения изучаемого явления или объекта (синтез). При решении комплексных или экспериментальных задач необходимо определение шагов в развернутом плане решения Отбор (дифференциация) и привлечение необходимых знаний (интеграция в модели физического явления, объекта, ситуации). Выбор ориентиров поиска (дифференциация) необходимой информации
Осуществление решения Запись уравнений законов. Поиск дополнительных соотношений. Выполнение логических умозаключений, математических действий или действий экспериментального характера. Получение «рабочей формулы» в задачах с наличием расчетного требования и получения числового результата Строится (синтез) и решается (анализ, вычленение отдельных операций в системе действий) математическая модель рассматриваемого явления или объекта. Используется дедуктивный вывод (на основе логических суждений) Дифференциация знаний и способов деятельности, выполнение различных операций по реализации созданной математической модели. Параллельное получение интегративного результата - ответа на требование задачной ситуации
Анализ решения Анализ ответа в общем виде. Проверка решения. Оценка правдоподобности ответа. Поиск иных решений. «Эксперимент» над задачей: определение границ ее формулировки, составление новых задач Оформление полученного результата (результата синтеза и анализа имеющейся информации). Использование содержательной абстракции и обобщения (разработанной модели) для последовательного выведения других, более частных абстракций и для объединения их в целостную систему (интеграция) Получение в качестве результата общего принципа решения целого класса практических задач (инте-гративный процесс получения общего ориентировочного основания, алгоритма)
Итак, в табл. 1 сделана попытка отслеживания проявления процессов интедиффии на этапах решения задачной ситуации по физике, т.е. лишь в структуре сложного явления нахождения решения задачной ситуации. Элементы интедиффии можно обнаружить во множестве вариантов классификаций физических учебных задач (понимаемых как задачные ситуации) по разным основаниям; в выделении систем функций задачных ситуаций в процессе обучения физике; в содержательных компонентах задач-ных ситуаций особенно комплексного, методологического и межпредметного характера; в конкретных и обобщенных приемах, методах, технологиях и средствах, используемых в процессе решения задач-ных ситуаций.
Таким образом, структурно-сравнительный анализ такого важного компонента в методике обучения физике, как теория процесса решения учебных за-дачных ситуаций, позволяет сделать вывод о том, что в данном блоке методической деятельности феномены интеграции и дифференциации существуют в неразрывном единстве и тесной взаимосвязи, дополняют друг друга и позволяют в наиболее оптимальном варианте осуществлять методическую деятельность по обучению школьников решению задач-ных ситуаций, направленных на овладение физической компонентой целостного знания о мире.
Литература
1. Душина И.В. Методика и технология обучения географии : пособие для учителей и студентов пед. ин-тов / И.В. Душина, В.Б. Пятунин, Е.А. Таможняя. - М.: ООО «Издательство Астрель»: ООО «Издательство АСТ», 2002. - 203 с.
2. Извозчиков В.А. Решение задач по физике на компьютере: кн. для учителя / В.А. Извозчиков, А.М. Слуцкий. - М.: Просвещение, 1999. - 256 с.
3. Каменецкий С. Е. Методика решения задач по физике в средней школе: кн. для учителя / С.Е. Каменецкий, В.П. Орехов. - 3-е изд., перераб. -М.: Просвещение, 1987. - 336 с.
4. Ксензова Г.Ю. Перспективные школьные технологии : учебно-методическое пособие. / Г.Ю. Ксензова. - М.: Педагогическое общество России, 2001. - 224 с.
5. Левитес Д.Г. Практика обучения: современные образовательные технологии / Д.Г. Левитес. -
М.: Изд-во «Институт практической психологии», Воронеж, 1998. - 288 с.
6. Машарова Т. В. Использование личностно-ориентированных технологий в образовании: материалы семинара / Т.В. Машарова. - Киров, 2000. -84 с.
7. Машарова Т.В. Моделирование учебных ситуаций в личностно ориентированной образовательной среде (на примере учреждений среднего профессионального образования): учебное пособие для преподавателей ССУЗ. Допущено УМО по проф.-пед. образованию для студ. высших учебных заведений, обучающихся по специальности 030500 - Профессиональное обучение (по отраслям) / Т.В. Машарова, Е.А. Ходырева; под ред. В.С. Данюшенкова. - Екатеринбург, 2002. - 96 с.
8. Моргун В.Ф. 1нтедиф1я освгги : курс лекцш. -Полтава: Наукова змша, 1996.
9. Основы методики преподавания физики /
B.Г. Разумовский, А.И. Бугаев, Ю.И. Дик; под ред. А.В. Перышкина. - М.: Просвещение, 1984. - 398 с.
10. Остапенко А.А. Непрерывность образования: теоретические основы концепции развития системы непрерывного образования Кубани - Краснодар: Кубанский учебник, 2001. - 58 с.
11. Сауров Ю.А. Построение методологии методики обучения физике: монография / Ю. А. Сауров. -Киров, Изд-во КИУУ, 2002. - 163 с.
12. Сивакова В.С. Управление формированием общеучебных умений и навыков учебно-методическое пособие / В.С. Сивакова, К.П. Блинова. - Брянск, Изд-во Брянского ин-та повышения квалификации работников образования, 1995. - 99 с.
13. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. завед. по специальности 03.22.00 - Физика /
C.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская и др.; под ред. С.Е. Каменецкого, Н.С. Пурышевой. -М.: Академия, 2000. - 368 с.
14. Усова А.В. Практикум по решению физических задач для студентов физ.-мат. фак. / А.В. Усова, Н.Н. Тулькибаева. - 2-е изд. - М.: Просвещение, 2001. - 206 с.
15. Усова А. В. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики / А.В. Усова, А.А. Бобров. - М.: Просвещение, 1988. - 112 с.
