CC BY
36
СИСТЕМА ВЫЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ТВОРЧЕСКИХ СПОСОБНОСТЕЙ ШКОЛЬНИКОВ К ТОЧНЫМ НАУКАМ В СЕВЕРО-ВОСТОЧНОМ РЕГИОНЕ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
В.Г. ДОМРАЧЕВ, д. т. и., профессор, зав. кафедрой ЭМТМГУЛа,
Н.А. ДОНИНА, зам. директора школы № 1411 г. Москвы,
Л.И. ИВАНОВА, директор НИПлицея г. Королева Московской области,
О.Н. НОВОСЕЛОВ, д.т.н., декан ФЭСТа,
A.Д. СУХАНОВ, д.ф.-м.н., профессор МГУЛа,
B.Г. СУХОВ, к. т. н., директор школы № 2 г. Сергиева Посада,
В.В. СУХОВА, зав. учебной частью школы № 2 г. Сергиева Посада,
Л.Е. ЦВЕТКОВА, профессор кафедры физики МГУЛа,
В.Н. ХАРЧЕНКО, д.т.н., профессор, зав. кафедрой физики МГУЛа
Введение
Научный и технический потенциал любого государства и тем более такого, как Россия, в значительной мере определяется уровнем развития точных наук - математики, физики и информатики. К первым двум наукам почтительное уважение существует давно. К информатике оно энергично формируется. Отсюда, не случайно, II Международный конгресс ЮНЕСКО, проходивший в Москве 1-5 июня 1996 г., назывался «Образование и информатика», а национальный доклад на нем Российской Федерации -«Политика в области образования и новые информационные технологии».
Поэтому формирование у школьников стремления заниматься этими науками, а также выявление и развитие их творческих способностей к ним - задача государственного значения.
Представленная работа посвящена решению этой многомерной задачи в Северо-Восточном регионе Московской области. Хотя многие полученные результаты и сформулированные рекомендации инвариантны к региону, выбор конкретного региона в данном случае не случаен. Он продиктован следующими обстоятельствами:
- регион формируется вокруг развитой системы железных дорог так называемого Ярославского направления;
- регион охватывает значительное число малых городов и других населенных пунктов, в том числе сел;
- в регионе находится большое число НИИ и промышленных предприятий государственного значения, т.е. высок интеллектуальный потенциал его жителей;
- в большинстве семей присутствует разочарование в профессии научного и технического работника из-за резкого снижения жизненного уровня, что негативно сказывается на профессиональной ориентации их детей;
- в регионе есть удобно расположенный Московский государственный университет леса (МГУЛ) с факультетом электроники и системотехники (ФЭСТ), созданным академиком С.П. Королевым и ориентированным на подготовку специалистов для наукоемкой космической отрасли.
Совокупность отмеченных обстоятельств предопределила целесообразность и возможность создания системы выявления и развития творческих способностей школьников к точным наукам в названном выше регионе.
Система выявления и развития творческих способностей школьников к точным наукам - математике, физике, информатике, созданная и реализованная в Северо-Восточном регионе Московской области, включает:
1. Школьно-вузовский комплекс Северо-Восточного региона Московской области.
2. Методологию выявления и стимулирования способностей школьников к точным наукам.
3. Новые технологии школьного обучения, развивающие творческие способности школьников и комплект учебнометодических материалов.
4. Центры методической подготовки и обучения учителей и школьников городских и сельских школ.
1. Школьно-вузовский комплекс Северо-Восточного региона Московской области
Объединяющим научно-методическим центром комплекса является Факультет электроники и системотехники (ФЭСТ) Московского государственного университета леса (г. Мытищи Московской области).
Региональными учебно-методологи-ческими центрами комплекса являются:
- лицей научно-инженерного профиля (г. Королев Московской области);
- физико-математическая школа № 2 (г. Сергиев Посад Московской области);
- школа № 1411 (Северо-Восточный административный округ г. Москвы).
В состав комплекса также входят профильные классы двадцати средних школ Северо-Восточного региона и двух колледжей.
2. Методология выявления и стимулирования способностей школьников к точным наукам
Методология включает:
- создание и внедрение мотивационных методов школьного обучения на основе «Учебного комплекса школа-вуз» и раннего вовлечения школьников в научно-производственную деятельность;
- активизацию познавательных интересов в сочетании с энциклопедической подготовкой;
- новые методы обучения, основанные на выработке творческого подхода к решению задач;
- стимуляцию к изучению фундаментальных наук по принципу «от практической задачи к науке»;
- использование компьютерного моделирования в физике и математике;
- физическое моделирование и экспериментальные исследования электронных устройств разного назначения на универсальных учебных стендах-конструкторах «Электроника»;
- организацию работы школьников в сети «Интернет» и других сетях;
- разработку дидактических материалов и учебников на электронных носителях и самоподготовку в интерактивном режиме на персональных компьютерах;
- вовлечение вузовских профессоров и преподавателей высшей квалификации в школьный учебный процесс;
- создание социокультурной среды, способствующей развитию индивидуальностей и умению педагогов видеть личностный рост каждого школьника.
3. Новые технологии школьного обучения, развивающие творческие способности школьников
3.1. Интегрированные уроки
Интегрированные уроки учат решать конкретные и перспективные задачи в рамках интегрированного курса, представляющего собой новое сложное единство, лежащее в качественно иной плоскости, чем два или три предмета, на основе которых он спланирован. Уровень задач, поставленных на таких уроках, можно обеспечить только благодаря интегрированию. Основные особенности такого подхода характеризуются следующим.
1. Интенсификация познавательного процесса и процесса выработки общеучебных умений и навыков на основе решения одного и того же вопроса интегрированного курса.
2. В рамках интегрированного курса учитель помогает определить, что считать важным, а что второстепенным для того, чтобы научить учеников правильно строить
устные ответы, привить им навыки самоконтроля и самооценки.
3. Уроки второго и третьего уровней интеграции объединяют понятийно-информационную сферу учебных предметов. Она используется для наилучшего осмысления фактов и сведений, а также для повторения, введения в урок дополнительного материала. Третий уровень связан с задачами сравни-тельно-обобщающего изучения материала и выражается в умении школьников сопоставлять и противопоставлять явления и объекты.
4. Четвертый уровень интеграции проявляется в деятельности учащихся, когда школьники сами начинают сопоставлять факты, суждения об одних и тех же явлениях, событиях, устанавливать связи и закономерности между ними, применяют совместно выработанные умения. Это высший уровень интегрированного преподавания, где учитель контролирует процесс формирования «сопряженного» мышления, добивается, чтобы оно стало внутренней потребностью ученика.
Интегрированные уроки имеют различные формы, в том числе и нестандартные уроки: обмена знаниями, взаимопроверки, творческого поиска, издания газеты или научного альманаха, защиты творческих работ, собеседования по проблеме.
Учащиеся овладевают приемами исследовательской деятельности и умеют правильно организовать свое время.
Такое обучение обеспечивает не только приобретение знаний о мире, но и освоение способов познания этого мира, например, методику и технику конспектирования, рецензирования, написания творческих работ, рефератов, отзывов, составления тезисных планов, отбора материала.
3.2. Активизация познавательных интересов в сочетании с энциклопедической подготовкой
В докладе на пленарном заседании II Международного конгресса ЮНЕСКО «Образование и информатика» в июле 1996 г. отмечалось, что «... развитие мирового сообщества в последующие десятилетия все
более явно ставит в центр системы образования приоритет человеческой личности». Поэтому в рамках реализации представленной системы большое внимание уделяется развитию школьников в широком смысле. Будучи специалистами высокой квалификации в области точных наук, они должны быть разносторонне образованы и хорошо вписываться в постиндустриальное общество. Ниже дается конкретизация этих тезисов.
При изучении биологии учащиеся устанавливают взаимосвязи живой природы и биофизических факторов и делают выводы о единстве живого и неживого. Для этого они должны привлекать свои знания по химии, физике и другим предметам школьного курса.
Для активизации познавательных интересов при изучении экологических проблем разрабатываются практические работы по анализу загрязненности окружающей среды с использованием, например, фотоэлектрического концентрационного колориметра, что позволяет им использовать свои знания по химии и физике.
В курсе химии выявляются общие химико-физические закономерности, проводятся соответствующие практические и лабораторные работы. При этом учащиеся учатся работать с научной и справочной литературой, сопоставлять краткие конспекты лекций, решать и составлять химические расчетные и практические задачи.
В курсе «Основы философских знаний» учащиеся имеют возможность осмыслить наиболее общие проблемы современной науки и оценить в них роль точных наук.
В рамках лекционно-семинарских занятий изучаются темы «Философия науки», «Философия техники». Предусматривается рассмотрение конкретных вопросов, направленных на развитие творческих и интеллектуальных способностей учащихся, их эрудиции, таких как: объекты научного исследования, структура и динамика научного знания, цели научного познания, наука и культура, общность и противоречия, этика науки, социальные последствия компьютеризации и проблема создания искусствен-
ного интеллекта, наука, техника, общество и природа.
Задачей преподавания философии является оказание помощи ученикам в определении принципов рационального Исследовательского поведения и анализе перспектив научного развития. Здесь учащиеся широко привлекают материалы конкретных наук, что расширяет их кругозор и навыки исследовательской деятельности.
Программа по русскому языку, созданная в физико-математической школе № 2 г. Сергиева Посада, представляет собой тренажер, помогающий школьникам эффективно повышать свою грамотность без помощи преподавателя. Она состоит из тестов, представляющих собой текст с пропущенными буквами и знаками, упражнений по орфографии и пунктуации, расположенных в порядке возрастающей сложности, наиболее современных, дополненных примечаниями правил, и статистической таблицы ошибок, которая вызывается после выполнения текста с целью узнать не только число ошибок, но и правила, на которые они были сделаны.
Программа обладает такими характеристиками как открытость, когда учитель по своему усмотрению может дополнить ее любым материалом; экономия времени (школьники выполняют в 5 раз больше заданий, чем на обычном уроке); универсальность, т.к. программа может быть использована в любом классе с любой целью, как-то: повторить орфографию, пунктуацию, приобрести навык работы с определенным правилом, выявить пробелы в знаниях по русскому языку и т.д.; простота использования и т.д.
Программа пользуется популярностью как среди учащихся, так и среди учителей. Чаще всего она используется при работе межшкольного факультатива и на индивидуальных занятиях. Важно то, что она может использоваться учащимися самостоятельно (при отсутствии учителя) как тренажер, позволяющий не только выявлять пробелы в знаниях, но и давать возможность работать
над исправлением ошибок, повторять правила и т.п.
3.3. Новые методы обучения, основанные на выработке творческого подхода к решению задач
С целью активизации познавательной деятельности учеников используются методы мозгового штурма. К их числу относится проведение конкурса «Интеллект» (школа № 1411 СВ АО, г. Москва).
Впервые в этом году был проведен конкурс «Знайка» для учащихся 4-х классов, который вызвал живой интерес учащихся.
Результатами работы в области естественнонаучных дисциплин интересуются коллеги из США. Это, в частности, проявилось в период ежегодной языковой стажировки в стенах Милисской школы (штат МАСС, США). По инициативе американских коллег условия договора о совместной работе были дополнены пунктами о сотрудничестве в области методики преподавания математики и физики, в том числе и по совместной программе с МГУЛом.
С 1995 г. систематически проводятся научно-практические семинары, в ходе которых российскими учителями ведутся уроки в американских школах. Семинары вызывают большой интерес. К этой работе подключился Бриджиуота колледж и школа г. Мемфилда. Их интересует система работы и они выступают инициаторами проведения следующего телемоста в 2000 г. В семинарах принимают участие не только представители школы, но и преподаватели МГУЛа - участники международной программы.
3.4. Лаборатория творчества
При формировании у школьников творческого начала используется учебноисследовательская лаборатория МГУЛа. Занятия со школьниками в этой лаборатории ставят своей целью, с одной стороны, познакомить их с реальной элементной и приборной базой современной физики и информатики и, с другой стороны, дать возможность испытать себя при конструировании и ис-
следовании сложных вычислительных, информационно-измерительных и других устройств, т.е. той среды, без которой не может обойтись научный работник.
Названная лаборатория принципиально отличается от традиционных учебных вузовских лабораторий совокупностью следующих возможностей:
- позволяет вести изучение широкого спектра электронных устройств на постоянно обновляемой элементной базе по мере ее развития, поскольку конструкция учебных стендов предусматривает оперативное использование новых элементов; обновление лабораторий осуществляется при активном участии 22 ЦНИИ Министерства обороны и ведущих электронных фирм России и СНГ;
- мотивирует творчество в процессе обучения, так как стенды ориентированы не на изучение заранее сконструированных устройств, а на их создание самим обучающимся; здесь возможен неограниченный диапазон технических решений на разных уровнях сложности;
- наличие в составе учебных стендов персональных компьютеров, сопряженных с электронными цепями стендов программноаппаратным интерфейсом, позволяет многие учебные операции переложить на компьютер, например, формирование задания, проведение трафаретных измерений, осуществление вычислений и обработку полученных результатов, контроль их правильности;
- широкий диапазон технических возможностей стендов и обеспечение оперативной обработки результатов измерений с использованием компьютеров создают современный полигон для проведения различных научно-исследовательских работ и, что главное для школьников - для отработки методики и навыков научной работы.
Реальная работа школьников в лаборатории позволяет им получить конкретные научные результаты по исследованию возможностей электронных устройств, выдержать конкурс на публикацию этих результатов в научных трудах МГУЛа, выступить с сообщениями на научных конференциях
университета. В прошлом школьники, а теперь студенты МГУЛа с успехом продолжают начатые ими несколько лет назад работы на стендах уже на более высоком уровне.
Создание такой учебно-исследова-тельской лаборатории по электронике одобрено учебно-методическими управлениями высшей школы по приборостроению, автоматике, электронике, радиотехнике и т.п. Стендовое оборудование лаборатории с успехом демонстрировалось на различных российских выставках.
3.5. Преподавание информатики как межпредметной науки
Преподавание информатики рассматривается не как самостоятельный предмет, а в тесной взаимосвязи с другими дисциплинами. Так изучение некоторых разделов математики подготавливается изучением информатики (логическая и алгоритмическая подготовка учащихся, приближенные вычисления, знакомство с работой на калькуляторе и др.). Курс информатики, в свою очередь дает выходы в другие школьные предметы, в частности, в математику, физику, компьютерные обучающие программы по английскому и русскому языкам и др.
Задача обеспечения компьютерной грамотности рассматривается как необходимость дать учащимся достаточно развитое представление о компьютере как о новом инструменте познания и практической деятельности.
Применение компьютеров резко изменило роль учителя. Авторитарная схема синхронного управления классом из нескольких десятков учеников при всей ее экономности и кажущейся эффективности все больше себя изживает. Компьютер замкнул на себе большую часть контрольных функций и реакций на ошибки ученика. Ошибки, беспощадно фиксируемые компьютером, оказались в значительной степени частным делом ученика. Учитель освободился от мелочной опеки учащихся и получил больше возможности видеть обстановку
в классе в целом или уделять внимание отдельному ученику.
Использование компьютера на уроках привело к существенному повышению качества учебно-вспомогательного процесса. Так по информатике эффективно проводится курсовое проектирование. Учащиеся 10-11-х классов, способные к программированию, составляют используемые в дальнейшем программы по заданию учителей физики, математики, русского и английского языка.
Курсовые проекты проходят несколько этапов проверки, основным из которых является защита, которая проводится с привлечением учителей других школ.
Среди удачных курсовых проектов можно назвать программы по построению графиков, решению уравнений и неравенств, использующиеся на интегрированных уроках по математике и информатике, физике и информатике и т.д.
С 1997 г. учащиеся физико-математической школы № 2 в г. Сергиева Посада участвуют в научно-практических конференциях («Поиск», «ИТО»), на которые школа представляет различные контролирующие и обучающие программы.
3.6. Проведение телемостов
В этом мероприятии наряду со школой № 1411 г. Москвы активную роль играют коллективы школы г. Ренхэм (МАС, США) и Бриджоута колледжа. Рассматриваются проблемы мотивации обучения, обсуждаются программы обучения по математике и другим дисциплинам. Важную роль играет электронная почта, которая позволяет учащимся и педагогам школ оперативно общаться по различным вопросам науки и досуга. В последние годы было проведено 4 телемоста. В первом приняли участие руководители школ, а также представители ученической и родительской общественности с обеих сторон. Во втором - члены клуба интернациональной дружбы школы № 1411 и учащиеся школы г. Миллиса. Целью первых телемостов были тесное знакомство между коллективами двух школ, рассматривались вопросы организации учебной деятельности,
содержание образования, проведение досуга. На двух последних телемостах поднимались вопросы мотивации учебы и методик преподавания.
3.7. Изучение английского языка в сочетании с математической терминологией
Происходящая интеграция России в мировую систему требует от наших выпускников умения свободно читать иностранную литературу и также участвовать в работе специальных семинаров. Для этой цели проводится комплекс лекционно-семинарских занятий со специалистом по английскому языку в области синхронного перевода.
Основная цель этих занятий - знакомство с англоязычной терминологией по различным разделам математики, начиная с простейших терминов и кончая профессиональной лексикой. Опыт первых занятий показывает насколько интересны и познавательны они для наших учащихся, какой энтузиазм вызывает у многих из них, особенно у тех, кто намерен связать свою дальнейшую жизнь с научными изысканиями.
3.8. Олимпиадная подготовка школьников по физике
С наибольшей эффективностью организована подготовка в физико-математической школе № 2 г. Сергиева Посада. От каждого класса отбирается по несколько учеников, способных решать задачи уровня выше среднего и согласных принять на себя дополнительную нагрузку. Отбор учеников исключительно добровольный. На этих занятиях решаются задачи повышенной трудности из предлагавшихся на олимпиадах вплоть до международного уровня, а также рассматриваются вопросы, выходящие за рамки школьной программы. Занятия проводятся школьными и приглашенными преподавателями.
3.9. Вовлечение вузовских профессоров и преподавателей высшей квалификации в школьный учебный процесс
Сотрудничество с МГУ Лом позволяет учителям естественнонаучного цикла не
только рассматривать теоретический материал на более современном научном уровне, но и отрабатывать практическую часть программы по физике, математике и информатике с учетом требований как стандарта образования, так и программ для поступающих в технический ВУЗ. Большое значение имеет наличие в МГУЛе сетевой среды «ЫегпеЬ).
В школах успешно функционируют профильные естественно-математические классы, а также классы, спрофилированные на ВУЗ. Результат их работы оказался выше, чем прогнозировался. Например, в рамках сотрудничества с МГУ Л ом и ДЮЦ «Отрадное» в школе № 1411 успешно выполняются программы по профессиональной подготовке: «Оператор-программист» и «Делопроизводство на компьютере».
4. Центры методологической подготовки для городских и сельских школ
4.1. Физико-математический факультатив для сельских школ
Система выявления и развития способностей учащихся наиболее эффективно может быть продемонстрирована на примере физико-математической школы № 2 г. Сергиева Посада. В ней успешно работает меж-школьный физико-математический факультатив, в задачу которого входят занятия по точным дисциплинам с учащимися других -городских и сельских школ. Численность слушателей с каждым годом повышается и в настоящее время составляет 169 человек. География школ, в которых занимаются учащиеся, посещающие факультатив также расширилась и в настоящее время насчитывает 23 школы. Межшкольный факультатив ориентируется на занятия с учащимися 8-11 классов. Учебный план включает в себя детальное изучение основных разделов курсов физики и математики.
На этих занятиях наполняемость групп составляет 10-12 человек, в течение всего учебного времени систематически проводится контрольное тестирование учащихся, решение сложных и оригинальных задач, а также выполняются лабораторно-
практические работы, уровень которых выходит за рамки учебных планов общеобразовательных школ. К преподаванию привлечены специалисты в основном высшей и первой квалификационных категорий, имеющих большой опыт работы с детьми с разноуровневой подготовкой.
Занятия учащихся в межшкольном факультативе имеют ощутимый результат и способствуют повышению интереса к учебе.
Одним из результатов этой работы является желание учащихся поступать в физико-математическую школу № 2 и продолжать в ней обучение, так как у учащихся межшкольного факультатива сложилась твердая убежденность, что школа является гарантом получения твердых знаний в области точных наук и успешного продолжения обучения в высшей школе.
4.2. Повышение квалификации учителей городских и сельских школ Сергиево-Посадского района
Творческий коллектив школы № 2 обеспечивает чтение лекций по математике и физике для учителей города и района, работающих по углубленному изучению этих предметов за последние два года (прочитано 14 лекций), проведение семинаров-практикумов по решению задач повышенной сложности и вариантов вступительных экзаменов в вузы; организацию семинаров для городских и сельских школ, глав администрации сельских округов Сергиево-Посадского района по внедрению в учебный процесс и управление школами новых информационных технологий; проведение семинаров-практикумов для заместителей директоров средних общеобразовательных школ.
В коллективе разрабатываются и изданы учебные пособия в помощь учащимся и учителям, ведущим углубленную подготовку по физике, математике, русскому языку и химии.
Учителя школы постоянно привлекаются для работы в медальных комиссиях округа и для составления заданий предметных олимпиад и конкурсов.
5. Эффективность системы
Эффективность системы подтверждена получением школьниками только за последние 2 года нескольких грантов Сороса, более 120 дипломов олимпиад Международного, Российского и Московского городского и областного уровней и высоким процентом поступления (стопроцентным для школы № 2 Сергиева Посада и лицея научно-инженерного профиля № 4 г. Королева) выпускников школ на факультеты точных наук ведущих вузов.
Физико-математическая школы № 2 г. Сергиева Посада дважды награждена грантом Сороса. Все учителя математики, физики, химии и биологии являются обладателями дипломов «Соросовский учитель средней школы». Школа награждена грантом НТВ.
Алексей Макаров в 1997 г. в составе сборной Российской Федерации участвовал в Международной физической олимпиаде (г. Садбери, Канада) и награжден серебряной медалью. Он также удостоен премии Президента Российской Федерации.
Хорошим результатом является также то, что в течение последних трех лет учащиеся физико-математической школы № 2 являются постоянными участниками Зональных и Российских олимпиад по физике и математике.
Существенней результат повышения квалификации учителей и уровня подготовки школьников по точным наукам в сельских школах Северо-Восточного региона Московской области.
Заключение
1. Выявление и развитие творческих способностей школьников к точным наукам (математике, физике, информатике) - актуальная для нашей страны в настоящее время задача, так как происходящий отток талантливой молодежи от стремления посвятить себя точным наукам недопустим для успешного развития России по пути цивилизации.
2. Разработанная система выявления и развития творческих способностей школь-
ников к точным наукам, созданная и реализованная в Северо-Восточном регионе Московской области, включает:
- школьно-вузовский комплекс названного региона;
- методологию выявления и стимулирования способностей школьников к точным наукам;
- новые технологии школьного обучения, развивающие творческие способности школьников;
- комплект учебно-методических материалов;
- центры методической подготовки и обучения учителей и школьников городских и сельских школ.
3. Система ориентирована на использование большого научно-методического потенциала ВУЗа (МГУЛ); участие трех региональных учебно-методических центров и 21 лицея и школ, в том числе сельских; на высокий уровень требований к учащимся, развитие их личностных качеств и инициативы; применение новых информационных технологий, в том числе сети 1тегпег и телемостов, использование электронных лабораторий-конструкторов .
4. По работе опубликовано 9 книг и 39 статей и тезисов докладов на международных и российских конференциях, стендовое оборудование успешно демонстрировалось на различных выставках, в том числе на выставке II Всемирного Конгресса ЮНЕСКО «Образование и информатика» в 1996 г. Это позволяет сделать вывод о соответствии работы российскому и в определенной мере - мировому уровню.
5. Эффективность работы подтверждена получением школьниками только за последние 2 года нескольких грантов Сороса, более 120 дипломов олимпиад Международного, Российского, Московского городского и областного уровней, высоким процентом поступления (100 % для школы № 2 г. Сергиева Посада и лицея № 4 г. Королев) выпускников школ на факультеты точных наук ведущих Российских вузов.
