Оценка эффективности использования учебных проектов и портфолио в работе кружка по физике

Введение. В современном образовании наблюдается парадокс: в условиях роста зависимости общества от технологий значительные трудности и серьезные кризисные явления фиксируются в преподавании физики – дисциплины, находящейся на стыке фундаментального научного мировоззрения и инженерного мышления. Важность успешного освоения содержания данного учебного предмета школьниками определяется его ролью в:

• •    формировании научного мировоззрения, понимания базовых законов, объясняющих мироустройство (законы сохранения энергии, действия и противодействия и др.);

• •    обеспечении технологического суверенитета страны, конкурентоспособности в высокотехнологичных отраслях, подготовке исследователей, инженеров, специалистов смежных областей;

• •    развитии абстрактного, причинно-следственного, системного и алгоритмического мышления школьников в процессе построения логических цепочек: наблюдаемое явление – его математическая модель – прогнозирование развития процесса;

• •    повышении культуры безопасности обучающихся за счет понимания сути различных явлений (из области механики, электродинаики, оптики и др.), способности пользоваться сложными устройствами.

Таким образом, успешное изучение физики в школе является основой функциональной грамотности человека XXI века и устойчивого развития страны. Вместе с этим, система преподавания данной дисциплины часто не позволяет вызвать интерес к ней у школьников, формирует у них устойчивый страх перед наукой и чувство неспособности понимать окружающий мир. Можно выделить комплекс причин, лежащих в основе данной ситуации.

Глобальное отставание содержания учебного пред мета от реального уровня развития физики как науки. В школьной программе не отражены достижения последних 50 лет, определяющие современное развитие технологий. Учебники перегружены текстом и формулами, в них отсутствует четкая структура «проблема – гипотеза – эксперимент – вывод».

Отсутствие исследовательской деятельности. Одной из причин является неудовлетворительная оснащенность школьных лабораторий. Другая распространенная проблема – неготовность педагога организовывать проведение экспериментов, наблюдений. В итоге выпускники школ не умеют проводить опыты, работать с приборами.

Рассогласованность в изучении физики и матема тики. На уроках физики зачастую используется инструментарий, который еще не пройден на уроках математики или не освоен школьниками в нужной мере. Это создает эффект «двойной абстракции»: обучающийся не понимает ни физический смысл изучаемого, ни математическую операцию, используемую для получения результата.

Изначальная заданность «элитарности» физики. Бытует убеждение, что данный учебный предмет – «не для всех». При наличии заинтересованных и «способных» учеников педагог ориентируется на них, не прилагая усилий к вовлечению в образовательных процесс остальных школьников. В результате нередкой является ситуация, при которой выпускники школ, получившие положительные оценки по физике, не имеют по предмету даже элементарных представлений [7].

Дефицит кадров. Кризис в преподавании физики носит системный характер: недостаточное количество школьников, успешно освоивших образовательные программы по физике, закономерно приводит к дефициту абитуриентов вузов, поступающих на соответствующие специальности. Недостаточный уровень знаний и умений в сфере исследовательской деятельности становится одной из основных причин значительного отсева в процессе обучения в вузе. И лишь небольшой процент выпускников приходит работать в школы и остается в них.

Анализ имеющихся проблем позволяет сделать вывод о том, что без модернизации подходов к преподаванию физики кризис будет усиливаться, будет расти пропасть между уровнем развития технологий и функциональной грамотностью населения. Перспективным является смещение акцентов с ознакомления обучающихся с теоретическими вопросами и последующего решения множества задач с абстрактным содержанием на практико-ориентированные исследовательские проекты, в которых физика является инструментом решения прикладной задачи [8]. Подходы, основанные на организации исследовательской деятельности обучающихся, осмысленном

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЧЕБНЫХ ПРОЕКТОВ И ПОРТФОЛИО В РАБОТЕ КРУЖКА ПО ФИЗИКЕ учении, опирающемся на опыт, целенаправленную познавательную деятельность, размышления, а не на пассивное восприятии информации (Л.С. Выготский, Дж. Дьюи) находят поддержку в Узбекистане в рамках национальных реформ образования.

Этим определяется актуальность проводимого нами исследования, целью которого является оценка эффективности применения метода проектов и ученических портфолио в рамках кружковой работы для обеспечения результативности обучения физике, повышения интереса обучающихся к освоению содержания данного учебного предмета.

Организация исследования. На эмпирическом этапе исследования нами была рассмотрена результативность деятельности внешкольного кружка по физике, дополняющего стандартную программу обучения за счет расширения тематики, доступа к ресурсам и оборудованию, создания среды, поддерживающей интерес к науке, исследовательской деятельности, сотрудничеству со сверстниками, создающей условия для получения и публичной презентации значимых результатов.

Нами оценивались два показателя :

• •    качество проектов, выполненных обучающимися, отражающее их способность применять знания для решения реальных задач;

• •    качество учебных портфолио школьников, позволяющее сделать вывод об устойчивости их вовлеченности, уровне развития рефлексии и динамике результатов обучения.

Выбор данных показателей для оценки эффективности работы кружка определяется тем, что участие в реализации проектов и составлении портфолио позволяет обучающимся продемонстрировать свое умение применять полученные знаниями, исследовательские умения, развитие мышления. Такой подход соответствует принципам формирующего оценивания [1; 12].

Цель эмпирического этапа исследования состоит в том, чтобы определить, обеспечивает ли обучение по программе кружка более высокое качество проектов и портфолио по сравнению с традиционным обучением.

Методы исследования. В качестве основного использовался квазиэксперимент – метод, направленный на проверку причинно-следственных связей, в котором отсутствует случайное распределение участников по группам (рандомизация) [2]. Такой подход наиболее целесообразен в условиях школы, где случайное распределение затруднено, но при этом сравниваемые группы могут быть подобраны по уровню подготовки и содержанию образовательной программы [10]. Анализ данных сочетал описательную статистику с логическими выводами. Групповые различия в средних показателях были проверены с помощью t-критерия Уэлча с неравными дисперсиями.

Различия в распределении уровней успеваемости были проанализированы с помощью критерия независимости хи-квадрат. Доверительные интервалы для групповых средних значений были рассчитаны на уровне 95 %. Размеры эффекта были указаны как d Коэна, чтобы подтвердить интерпретацию практического значения [3].

База исследования. Общеобразовательные школы, не имеющие специализированного физико-математического профиля: общеобразовательная школа № 64 Берунийского района, школа № 243 города Ташкента, школа № 1 города Нукуса, школа №2 6 Хорезмской области.

Сроки проведения эмпирического этапа исследования: с сентября 2024 по март 2025 года (в течение трех четвертей 2024–2025 учебного года).

База исследования: 340 обучающихся 7–9 классов средних школ. 175 школьников экспериментальной группы (далее – ЭГ) и 165 – контрольной группы (далее – КГ) на уроках физики обучались по единой национальной образовательной программе. Обучающиеся ЭГ также принимали участие в работе кружка, в рамках которой проводились циклы исследований: от изучения феномена или проблемы из реальной жизни к формулировке проблемных вопросов, выдвижению гипотез, планированию и проведению экспериментов, анализу результатов и предоставлению ответов на поставленные вопросы. Школьники работали в небольших группах, используя лабораторное оборудование, цифровое моделирование. По итогам выполнения отдельных этапов проектов на всем протяжении реализации программы составлялись рефлексивные записи – учебные портфолио.

Результаты исследования и их обсуждение. Оценка выделенных показателей осуществлялась на основе комплекса критериев:

• •    для проекта: научная точность объяснений процессов и явлений, логичность плана проведения эксперимента, обоснованность и презентация результатов;

• •    для портфолио: полнота, точность документирования процессов исследования, прогресс в обучении.

Для оценки обоих показателей использовалась четырехбалльная шкала с категориями «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и «неудовлетворительно».

Результаты, полученные по итогам оценки проектов, выполненных школьниками, представлены в Таблице 1.

Полученные данные свидетельствует о значительно более высоких достижениях в ЭГ (см. Рисунок 1).

Средние оценки отражают ту же закономерность. В ЭГ получена средняя оценка проекта в 3,02 балла, что соответствует 75,5 % от максимальной. Средняя оценка в КГ составила 2,23 балла, или 55,8 % от максимальной. Средняя разница составила 0,79 балла.

Таблица 1

Оценка проектов по итогам реализации программы кружка

Оценка Группа	Количество обучающихся, человек (%)
	Отлично (4)	Хорошо (3)	Удовлетворительно (2)	Неудовлетворительно (1)
ЭГ (n=175)	61 (35)	68 (39)	34 (19)	12 (7)
КГ (n=165)	26 (16)	41 (25)	42 (25)	56 (34)

Рисунок 1. Оценки проектов обучающихся ЭГ и КГ

Доверительный интервал 95 % для среднего значения в ЭГ составил от 2,89 до 3,15, в то время как в КГ данное значение находится в пределах от 2,06 до 2,40. T-критерий Уэлча подтвердил, что разница в средних значениях была статистически значимой: t = 7,315 при p = 0,05. Распределение достижений также различалось по группам, показатель хи-квадрат составил 47,33.

Результаты, полученные по итогам оценки портфолио, представлены в Таблице 2.

Полученные данные по качеству портфолио свидетельствуют о еще большем преимуществе ЭГ (см. Рисунок 2).

Средняя оценка портфолио в ЭГ составила 3,32 балла – 83,0 % от максимального значения, в КГ – 2,31 балла, или 57,8 %. Получена средняя разница в 1,01 балла. 95-процентный доверительный интервал для среднего значения в ЭГ составил от 3,21 до 3,43, в КГ – от 2,15

до 2,47. Разница в средних значениях была статистически значимой при t = 10,0 р = 0,05. Разница в распределении также была значимой, хи-квадрат = 84,12.

Полученные результаты обобщены в Таблице 3.

Полученные данные свидетельствуют о том, что по итогам участия в работе кружка по физике наблюдается переход обучающихся из категорий с низкой успеваемостью в категории «хорошо» и «отлично». Оценки величины эффекта применения нетрадиционного подхода указывают на среднюю или выше средней разницу в качестве проектов, подготовленных школьниками из ЭГ. Еще более выраженные различия зафиксированы для портфолио.

Полученные результаты убедительно доказывают улучшение качества знаний обучающихся, посещавших занятия кружка по физике. Участники ЭГ создавали проекты, которые чаще оценивались на «хорошо» или «отлично», чем их сверстники из КГ.

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЧЕБНЫХ ПРОЕКТОВ И ПОРТФОЛИО В РАБОТЕ КРУЖКА ПО ФИЗИКЕ

Таблица 2

Рисунок 2. Оценки портфолио обучающихся ЭГ и КГ

Оценка портфолио по итогам реализации программы кружка

Оценка Группа	Количество обучающихся, человек (%)
	Отлично (4)	Хорошо (3)	Удовлетворительно (2)	Неудовлетворительно (1)
ЭГ (n=175)	81 (46)	70 (40)	24 (14)	0 (0)
КГ (n=165)	29 (18)	46 (28)	39 (24)	51 (31)

Таблица 3

Результаты применения статистических методов

Результат	СО ЭГ	СО КГ	СКО ЭГ	СКО КГ	T-крит.	СР
Проекты	3.02	2.23	0.91	1.09	7.315	0.79
Портфолио	3.32	2.31	0.71	1.08	10.000	1.11

СО – средняя оценка, СР – средняя разница, T-крит. – критерий Уэлча, СКО-стандартное отклонение.

В представленных обучающимися из ЭГ портфолио более последовательно документировались этапы исследовательской деятельности, ход рассуждений, четче формулировались гипотезы и выводы. Поскольку работа над проектами и портфолио требуют от школьников системного применения знаний и исследовательских умений в различных контекстах, успехи участников кружка свидетельствуют о более высоком уровне усвоения представлений, их более тесной концептуальной интеграции.

Полученные результаты согласуются с данными ученых, изучавших эффекты повышения мотивации к освоению содержания различных учебных предметов, вовлеченности в образовательный процесс благодаря применению подходов, ориентированных на организацию исследовательской деятельности [5]. Роль участия в работе кружка как фактора повышения мотивации связана с добровольным характером включения в деятельность, возможностью выбора (тематики проектов, партнеров по учебной группе, плана действий) [9], заметным прогрессом в выполнении сложных заданий [4], творческим взаимодействием со сверстниками в условиях поддержки и поощрения инициатив.

Объяснение школьниками наблюдаемых явлений, процессов, свойств различных объектов на основе экспериментальных данных, осмысление полученной в ходе исследовательской деятельности информации обеспечивает глубокое понимание законов физики, повышение эффективность обучения в области естественных наук [6]. Портфолио отражает обучение как процесс, включающий постановку целей, самостоятельную исследовательскую деятельность и рефлексию. Это обеспечивает развитие регулятивных универсальных учебных действий (целеполагание, планирование, самоконтроль, самоорганизация, способность устанавливать причины успехов и неудач), мотивационных механизмов, сопряженных с самоопределением, системой ценностей [11].

С точки зрения выбора стратегии организации исследования позитивным стало сочетание сравнения средних показателей с анализом распределения обучающихся по группам участников, получивших определенные оценки. Значения хи-квадрат показывают, что занятия в кружке помогли не только повысить средние показатели успеваемости, но и сократить долю неудовлетворительных работ, прежде всего, в отношении портфолио. Такие изменения в распределении школьников по группам, выделенным на основании полученных оценок, свидетельствуют о том, что включение в исследовательскую деятельность может помочь широкому кругу обучающихся, а не только школьникам с хорошей успеваемостью.

Отметим, что в ходе интерпретации результатов следует учитывать некоторые ограничения. В исследовании принимали участие группы, составленные из целых классов средних школ. На его результаты могли повлиять не измерявшиеся нами различия между группами (средняя успеваемость в классе, число обучающихся, имеющих различные оценки по физике и смежным дисциплинам и др.). Объективность полученных данных может быть увеличена за счет введения базовых показателей эффективности, случайного распределения заданий, дополнительных оценочных процедур (стандартизированные тесты, валидированные опросы об отношении к учебному предмету, участию в работе кружка и др.).

Выводы. Результаты исследования показывает, что участие школьников в работе кружков по физике может значительно улучшить качество их проектной деятельности, повысить уровень умения составлять учебные портфолио в средних школах Узбекистана. Эффективность предложенного подхода, выразившаяся в более высокой средней успеваемости обучающихся ЭГ, связана с организацией структурированных циклов исследований, совместной проектной деятельности, подготовкой портфолио.