CC BY
12
УДК 371.3:53
Е.К. ЛЕВИНСКАЯ
ТРИЗ-ТЕХНОЛОГИЯ КАК ФАКТОР МЕТАПРЕДМЕТНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ НА УРОКАХ ФИЗИКИ
Рассматриваются факторы, формирующие необходимость применения ТРИЗ-технологии для достижения метапредметных результатов обучения. Основной целью статьи является анализ средств реализации целей ФГОС в метапредметности результата обучения. Сделано основное суждение, что принципы ТРИЗ дают возможность сформировать мышление, направленное на индивидуальный поиск знаний, способность обнаруживать и решать проблемные задачи в определенном поле деятельности, а также выявлять закономерности и противоречия. Представлены результаты использования задачного материала, построенного на принципах ТРИЗ-технологии, в рамках элективного курса.
Ключевые слова: метапредметныерезультаты, ТРИЗ-технология, элективный курс.
This article discusses the factors that form the need to use TRIZ technology to achieve meta-subject learning outcomes. The main purpose of the article is to analyze the means of realizing the goals of the Federal State Educational Standard in the metasubjectivity of the learning outcome. The main judgment is made that the principles of TRIZ make it possible to form thinking aimed at an individual search for knowledge, the ability to detect and solve problematic tasks in a certain field of activity, as well as to identify patterns and contradictions. The results of the use ofproblem material, built on the principles of TRIZ technology, within the framework of an elective course are presented.
Keywords: meta-subject results, TRIZ technology, elective course.
Введение
Формирование современной парадигмы образования, отраженное в приоритетном национальном проекте «Образование», государственной программе Российской Федерации «Развитие образования» на 2018-2025 годы, Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2030 года, неизбежно привело к необходимости изменения содержания среднего образования, дало толчок для подготовки и реализации государственных обра-
© Левинская Е.К., 2022
зовательных стандартов нового поколения.
Федеральные государственные стандарты основного общего образования (ФГОС ООО) наряду с предметными результатами обучения определяют метапредметные и личностные результаты, что, несомненно, оказало влияние на систему подготовки по физике в школе как фундаментальную основу в естествознании.
Фундаментальность физики основывается на выработанных в контексте данной науки закономерностях, теориях и положениях для интерпретации природных явлений и процессов. Про-
чие естественные науки используют закономерности и концепции физики для описания своих положений. Также фундаментальность физики обусловливает важность и существенность первостепенных в изучении и повсеместных нововведений в образовательном процессе именно на основе предмета «Физика». По всей вероятности, итоги и референции, выработанные при внедрении этих нововведений в процесс обучения в рамках других предметов естественно-научного цикла, окажутся неприемлемыми для уроков физики, где организация определяется особенностью рассматриваемой темы, фактом абстрактных или исследовательских законов, а также прочих условий. Напротив, введение новшеств на уроках физики дает существенный практический результат, позволяя применить данные нововведения в процессе обучения на остальных предметах естественно-научного цикла.
Явлению метапредметности и достижению метапредметных результатов обучения, исследуемым в аспекте методики обучения физике, посвящены работы Ю.В. Громыко, М.Д. Даммер, Н.С. Пурышевой [4, 5, 7] и др. Психологические аспекты рассматриваемой проблемы нашли свое отражение в трудах А.Г. Асмолова, А.В. Хуторского [8, 9] и др.
Изучение причинно-следственных связей в исследовании закономерностей, необходимость классификации характеристик, параметров и признаков природных событий, являющихся основой формирования физической картины мира, создают условия для достижения метапредметных результатов обучения на уроках физики. При этом анализ работ Т.Н. Гнитец-кой, Г.И. Лукиных [3, 6] и др. по-
казывает, что методы и технологии, применяемые для обучения физике в школе, пребывают в непрерывном обновлении, обусловленном сложностью содержательной основы курса физики. Также освоение нелегкого по своему содержанию курса физики в школе позволяет сформировать у учащихся навык выполнения умственных упражнений, сопряженных с мета-предметными результатами.
В соответствии с ФГОС ООО овладение не только метапредметны-ми терминами, но и универсальными учебными действиями (УУД) представляет собой фундамент метапред-метных результатов. Основательность дисциплины «Физика» определяет ее доминирование в концептуальном значении междисциплинарных научных понятий естественного цикла. В работах Т.Н. Гнитецкой показано, что физика вносит более значимый вклад в сферу метапредметных понятий (в сравнении с прочими дисциплинами естественно-научного цикла). Это дает возможность говорить о достижении метапредметных результатов через межпредметность физики в комплексе с формированием УУД на уроках физики. Корреляция предмета «Физика» и достижения мета-предметных результатов рассматривались в исследованиях О.А. Крысано-вой, Н.С. Пурышевой и др. При этом вопрос сущности метапредметности остается открытым.
В методической литературе описано достаточное число педагогических технологий, позволяющих достичь мета-предметных результатов обучения, одной из которых является теория решения изобретательских задач (ТРИЗ).
При формулировке ТРИЗ ее автор Г.С. Альтшулер ставил перед собой
ряд задач, первостепенной из которых считал владение базовыми и узкоспециальными знаниями различных областей, но использование при решении возникающих проблем общих методов и разносторонних технологий, независимых от этих предметных областей, а также их систематизацию и упорядочивание.
Для того чтобы совершить переход от неясной и неоднозначной проблемы и противоречия, эффективно использовать понятия, составляющие основу ТРИЗ. Применение технологий ТРИЗ с использованием конкретных приемов и принципов позволяет найти способ решения подобных задач, давая возможность получить сразу ряд вариантов решения. Таким образом, ТРИЗ интегрирует не только осознанный выбор наилучшего варианта из выявленных, но и возможность упреждения проблемы в будущем.
Для развития не только высокой степени творческих свойств личности, но и живого мышления применение методов ТРИЗ в учебном процессе особенно эффективно. Технология ТРИЗ на данный момент является значительным педагогическим направлением. Она не только способствует раскрытию содержания, предмета, цели и задачи всего процесса обучения и воспитания, но и позволяет опираться на обобщенные понятия и принципы теории решения изобретательских задач. Одновременно с этим можно проследить соответствие целей ФГОС ООО и внедряемой в образовательный процесс совокупности методов ТРИЗ-технологии. Например:
• развитие внутренней необходимости исследования окружающего мира у учащегося;
• формирование на основе законов всестороннего рассмотрения изучаемых объектов системного диалектического сознания;
• развитие навыка получения информации по собственной инициативе, извлечения требующейся информации;
• формирование навыка работы с информацией при получении ее обучающимся из взаимодействий с окружающей реальностью, а также во время целенаправленного обучения;
• развитие определенных качеств личности;
• формирование воображения, фантазии и творческих способностей.
□сновная часть
Исходя из сложившейся ситуации, можно говорить об увеличивающихся требованиях к уровню подготовки по физике в школе при ограниченной сформированности методик обучения, направленных на достижение этих результатов. А также о высоком потенциале использования ТРИЗ-технологии для достижения метапредметных результатов обучения при недостаточной разработанности методики применения данной технологии на уроках физики [1].
При этом создание схемы достижения метапредметных результатов обучения средствами ТРИЗ-технологии и обозначение педагогических условий, обеспечивающих условия их получения, позволят достичь метапредметных результатов обучения.
Из полного объема результатов усвоения программы курса физики в школе, детерминируемой ФГОС, нами рассматриваются:
• «умение осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения ... задач» (гл. II, п. 10.2 ФГОС ООО);
• «умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, ..., делать выводы» (гл. II, п. 10.6 ФГОС ООО);
• «умение создавать, применять и преобразовывать знаки, символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач» (гл. II, п. 10.7 ФГОС ООО).
Рассматривая метапредметные результаты обучения как ряд умений, составляющих способность осуществлять межпредметные связи и применять УУД на практике, можно выделить из 12 метапредметных результатов, установленных ФГОС ООО, те, которые релевантны умениям, развиваемым на уроках физики (табл. 1).
Так, для достижения различных метапредметных результатов требуются умения, коррелирующие с формируемыми на уроках физики, такие как обобщение и анализ содержания проблемы, умение выявлять причинно-следственные связи, выстраивать логические цепочки, модифицировать и конвертировать знаки, модели и символы.
Соотношение группы предметных УУД и метапредметных результатов, достигаемых учащимися при изучении физики, определяются на уровне 7-9-х классов. В частности, навык решения задач на использование физических законов создает условие для достижения метапредметного результата «умение выявлять причинно-следственные связи и прово-
дить логические умозаключения». Такой метапредметный результат, как «смысловое чтение», конверген-тен навыку решения задач с использованием физических закономерностей с вытекающим анализом условия задачи.
Исходя из этого, можно говорить об определенности метапредметных результатов, достигаемых на уроках физики.
Рассматривая концепцию фундаментальности предмета «Физика», являющегося базовым предметом, и применение перспективной технологии ТРИЗ, можно говорить об эффективном методе для получения метапред-метных результатов обучения.
Благодаря тому, что ТРИЗ имеет в своей основе законы развития технических систем, условия и методику достижения метапредметных результатов обучения физике средствами ТРИЗ-технологии, верпольный анализ, системный анализ объектов разной степени сложности, методологию решения изобретательских задач, она является универсальной базой и дает возможность использовать ее принципы в различных системах, отличных от технических (медицина, искусство, образование).
ТРИЗ-технология в качестве научного и педагогического направления сложилась в нашей стране в конце 1980-х годов и представляет собой одну из прогрессивных технологий развивающего обучения. При этом она позволяет в продуктивной форме целенаправленно формировать проблемные ситуации, дающие возможность учащимся применять навыки, соответствующие метапредметным результатам обучения.
Таблица 1
Сопоставление метапредметных результатов обучения и навыков, развиваемых на уроках физики
УУД, развиваемые на уроках физики Сущность метапредметных результатов, формируемых у учащихся (ФГОС ООО, п. 10)
Регулятивные - Умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учебе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности. - Умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач. - Умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата, определять способы действий в рамках предложенных условий и требований, корректировать свои действия в соответствии с изменяющейся ситуацией. - Умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности ее решения. - Владение основами самоконтроля, самооценки, принятия решений и осуществления осознанного выбора в учебной и познавательной деятельности
Познавательные - Умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать и самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логические рассуждения, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы. - Умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач. - Смысловое чтение
Коммуникативные - Умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение. - Умение осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих чувств, мыслей и потребностей, планирования и регуляции своей деятельности; владение устной и письменной, монологической контекстной речью. - Формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее - ИКТ-компетенции)
Использование ТРИЗ-технологии в качестве педагогического инструмента [2] будет эффективно, если:
• присутствуют условия для развивающей поисковой деятельности учащихся;
• процесс развития имеет системный характер;
• учащиеся включены в практическую деятельность с применением ТРИЗ-технологии.
На основе проведенного анализа научно-методических работ нами определен набор метапредметных результатов, достижение которых возможно на уроках физики с использованием ТРИЗ-технологии:
• навык самостоятельного определения цели обучения, формулировки учебной задачи;
• предложение способов решения проблемы (как учебной, так и лич-ностно значимой), выдвижение гипотез;
• выбор инструмента или метода разрешения проблемы;
• смысловое чтение.
Реализация экспериментального
исследования по использованию методики достижения метапредметных результатов обучения с применением ТРИЗ-технологии проводилось поэтапно.
Для определения достигнутого уровня развития метапредметных результатов учащимся предлагался тест Г.В. Резапкиной, направленный на определение особенностей развития мыслительных операций и стиля мышления, а также опросник Беннета на механическую понятливость.
На основе рассмотренного и обоснованного соотношения УУД, формируемых на уроках физики, и ме-тапредметных результатов обучения
были определены критерии, которые отслеживались в процессе исследования. При этом выделялись умения установления причинно-следственных связей, выстраивания логических рассуждений, а также зафиксировано присутствие барьера в определении физических закономерностей, понятий и символов, которые являются основой метапредметных умений, конвергентных предметным по физике. А это значит, что формирование процесса обучения физике необходимо строить исходя из методов, релевантных достижению метапредметных результатов обучения.
Следующим этапом стали разработка и внедрение в учебный процесс элективного курса «Практикум по решению задач по физике (на основе ТРИЗ-технологии)». В рамках данного элективного курса учащиеся сталкивались с заданиями различного уровня сложности и разнообразными по методике составления, в основе которых лежали элементы ТРИЗ-технологии. При этом учащиеся изучали метод генетического анализа систем различными методиками развития воображения, а также овладевали алгоритмом решения изобретательских задач.
В 7-м классе учащиеся применяли метод ТРИЗ-технологии при изучении тем «Взаимодействие тел», «Плавание тел». При этом уже в 8-м классе принципы ТРИЗ-технологии были применены для решения физических задач по темам «Тепловые явления», «Электрические явления». Основными приемами, использованными в рамках элективного курса, был инструментарий ТРИЗ-технологии: поиск противоречия, формулировка идеального конечного результата, генетический анализ ситуации, функциональный анализ.
Таблица 2
Показатели выполнения специальных контрольных работ, состоящих из задачного материала на основе ТРИЗ-технологии
Группа обучающихся (школьники)
Экспериментальная Контрольная 1 Контрольная 2
Уровень начало эксп. конец эксп. начало эксп. конец эксп. начало эксп. конец эксп.
чел. % чел. % чел. % чел. % чел. % чел. %
Высокий 6 30 8 40 5 25 6 30 6 30 5 25
Средний 12 60 12 60 11 55 11 55 11 55 12 60
Низкий 2 10 0 0 4 20 4 20 3 15 3 15
В роли основных критериев достижения метапредметных результатов обучения на уроках физики анализируются следующие показатели: навык формулировки проблемы и поиск метода ее решения, умение реконструировать ситуацию в задачу. В то же время, используя показатели поисковой, а также креатив-
ной направленности и ассоциативности мышления, возможно интерпретировать вышеупомянутые критерии.
Показатели соотносящихся мета-предметных и предметных по физике результатов обучения измерялись специальными контрольными работами, состоящими из задачного материала,
Показатели выполнения специальных контрольных работ, состоящих из задачного материала на основе ТРИЗ-технологии
построенного на принципах и методах ТРИЗ-технологии. Причем к оцениваемым показателям относились не только количество выполненных заданий, но и разнообразие возможных методов решения и их оригинальность (табл. 2).
Из табл. 2 видно, что учащиеся экспериментальной группы, посещавшие элективный курс «Практикум по решению задач по физике (на основе ТРИЗ-технологии)» и систематически решавшие физические задачи, в основе которых лежат принципы ТРИЗ-технологии, показали более высокий уровень достижения метапредметных результатов обучения в сравнении с контрольными группами (см. рисунок). Чтобы подтвердить достоверность этого вывода, были использованы методы математической статистики. Данные обработаны с использованием статистического критерия х2 Пирсона с уровнем значимости а = 0,05.
Таким образом, результаты экспериментального исследования показывают, что использование методов и принципов ТРИЗ-технологии как педагогической модели создает условия для более эффективного достижения мета-предметных результатов обучения.
Выводы
Первостепенная роль физики как фундаментального предмета естествен-
но-научного цикла, в рамках которого происходит освоение межпредметных понятий и УУД, позволяет говорить, что в рамках этого условия метапред-метные результаты обучения рассматриваются как определенные в процессе обучения физике основному содержанию умения и навыки. При этом определяются метапредметные результаты обучения, конвергентные предметным по физике. Также предлагаемая программа элективного курса «Практикум по решению задач по физике (на основе ТРИЗ-технологии)», в основу которой включен и последовательно реализован принцип системности ТРИЗ-технологии, и входящий в данный элективный курс уникальный задачный материал позволяют в полной мере раскрыть потенциал ТРИЗ-технологии для достижения метапред-метных результатов обучения.
Это позволяет говорить о положительной динамике роста метапредмет-ных результатов обучения средствами ТРИЗ-технологии на уроках физики, которые обусловливаются конкретными педагогическими условиями, в частности, новый подход к обучению физике не только представляет собой серьезный этап в ее научном развитии, но и дает возможность применить универсальные методики для достижения метапредметных результатов обучения.
^Ш ЛИТЕРАТУРА и ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕСУРСЫ
1. Агибова И.М., Левинская Е.К. Достижение метапредметных результатов обучения с использованием ТРИЗ-технологии на уроках физики // Физико-математическое образование: проблемы и перспективы развития: материалы VI Междунар. науч.-метод. конф. М.: МГПУ, 2021. С. 12-16.
2. Агибова И.М., Левинская Е.К. Применение принципов ТРИЗ-педагогики как фактор формирования метапредметной компетенции при изучении физики в средней школе // Проблемы современного педагогического образования. 2019. № 64 (2). С. 4-7.
3. Гнитецкая Т.Н. Информационные модели внутри- и межпредметных связей как основа технологии обучения физике // Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat. URL: http://www.dissercat.com/content/informatsionnye-modeli-vnutri-imezhpredmetnykh-svyazei-kak-osnova-tekhnologii-obucheniyafi#ixzz5WVPeBOWC (дата обращения: 15.07.2022).
4. Громыко Ю.В. Мыследеятельностная педагогика: теоретико-практическое руководство по освоению высших образцов педагогического искусства. Минск: Технопринт, 2000.376 с.
5. Даммер М.Д. Метапредметное содержание учебного предмета//Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Образование. Педагогические науки. Т. 6, № 1. 2014. С. 46-52.
6. Лукиных Г.И. Метапредметный подход на уроках физики. URL: http://festival.1september. ru/articles/628960/ (дата обращения: 15.07.2022).
7. Пурышева Н.С., Крысанова О.А. Метапредметный подход в методике обучения физике: монография. Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2013. 215 с.
8. Формирование универсальных учебных действий в основной школе: от действия к мысли. Система заданий: учеб. пособие для общеобразоват. организаций / А.Г. Асмолов, Г.В. Бурмен-ская, И.А. Володарская и др.; под ред. А.Г. Асмолова. М.: Просвещение, 2017. 159 с.
9. Хуторской А.В. Методика проектирования и организации метапредметной образовательной деятельности учащихся // Муниципальное образование: инновации и эксперимент. 2014. № 2. С. 7-23.
