Учебно-исследовательская деятельность учащихся профильных математических классов как важный фактор воспитания

Современное общество ставит перед системой образования задачу формирования новых качеств учащихся: инициативности, инновационности, мобильности, гибкости, динамизма и конструктивности. Начинающий профессиональную деятельность человек должен обладать стремлением к самообразованию на протяжении всей жизни, владеть новыми технологиями и понимать возможности их использования, уметь принимать самостоятельные решения, адаптироваться в социальной сфере и в будущей профессиональной области, разрешать проблемы и работать в команде, быть готовым к перегрузкам, стрессовым ситуациям и уметь быстро выходить из них. Поэтому в настоящее время в педагогике идет процесс осмысления новых явлений и методологии развития человека, способного не только быстро и осознанно сделать личный вы- бор, но и представить продукт собственной деятельности. Одной из перспективных форм реализации новой парадигмы образования является учебно-исследовательская деятельность учащихся. Выполнение исследовательских работ, по сравнению с другими формами образовательной деятельности, позволяет наиболее эффективно и последовательно осуществить поворот от традиционного подхода в обучении к новому, продуктивному образованию, направленному на развитие таких универсальных учебных действий, способностей и компетенций учащихся, которые в дальнейшем помогут школьникам легко войти во «взрослую» жизнь (способность к самообразованию, развитие навыков ориентации в информационных потоках, развитие умений ставить и решать проблемы). В процессе учебноисследовательской деятельности происходит формирование и развитие важнейших психических функций на каждом возрастном этапе, теоретического мышления, рефлексивных способностей и в конечном счете становление субъектности учащихся. Именно в процессе исследовательской деятельности формируются многие, если не все, ключевые компетенции:

• 1.    Ценностно-смысловая компетенция.

• 2.    Общекультурная компетенция.

• 3.    Учебно-познавательная.

• 4.    Информационная.

• 5.    Коммуникативная.

• 6.    Социально-трудовая.

• 7.    Личностная компетенция – самосовершенствование.

Учебно-исследовательская деятельность позволяет решать следующие задачи:

• 1)    развитие самостоятельности при работе со специальной и научной литературой при выполнении наблюдений и компьютерных экспериментов;

• 2)    развитие абстрактного мышления, необходимого учащемуся;

• 3)    развитие способности формировать свое мнение и умение его отстаивать;

• 4)    развитие умения общаться с аудиторией, выступая на конференциях, в классе, в кружках;

• 5)    формирование чувства ответственности за порученное дело;

• 6)    воспитание уверенности в себе, сознания значимости выполненной работы;

• 7)    формирование мотивации занятий учебноисследовательской работой.

Но основной целью учебно-исследовательской деятельности является не столько образовательная, сколько именно воспитательная цель, то есть развитие и воспитание личности учащегося, а не получение объективно нового знания. Если в науке главной целью является производство новых знаний, то в образовании цель исследовательской деятельности – в приобретении учащимся функционального навыка исследования как универсального способа освоения действительности, развитии способности к исследовательскому типу мышления, активизации личностной позиции учащегося в образовательном процессе на основе приобретения субъективно новых знаний (т. е. самостоятельно получаемых знаний, являющихся новыми и личностно значимыми для конкретного учащегося). По мнению А.И. Савенкова, «исследовательская практика ребенка – это не просто один из методов обучения, это путь формирования особого стиля детской жизни и учебной деятельности. В его фундаменте – исследовательское поведение. Оно позволяет трансформировать обучение в самообучение, реально запускает механизм саморазвития» [1]. Начинающий исследователь должен не только получить и предоставить некоторый результат, он должен разносторонне проанализировать и осознать этот результат и выработать к нему собственное, личностное отношение. В итоге у него формируется внутренняя мотивация подходить к любой возникающей перед ним научной или жизненной проблеме с исследовательской, творческой позиции.

Общепризнанно, что приобщение к исследовательской деятельности должно начинаться со школьной скамьи, а математика как никакой другой учебный предмет обладает огромными возможностями для проведения такой работы. Наиболее эффективно исследовательская деятельность может осуществляться в рамках профильного обучения. Учащиеся, которые выбирают математический профиль, изначально ориентированы на углубленное изучение математики, и педагогам, преподающим в таких классах, необходимо своевременно инициировать, поддерживать, воспитывать и развивать их познавательный интерес. В связи с этим в основу преподавания математики следует положить методологические подходы, активизирующие исследовательскую работу учащихся, которая является средством комплексного решения задач воспитания, образования и развития в социуме.

Как же увлечь школьников исследовательской деятельностью?

Каждому ребенку от природы дарована склонность к познанию и исследованию. Правильно поставленное обучение должно совершенствовать эту склонность, способствовать развитию соответствующих умений и навыков.

Ведь одного желания недостаточно для решения исследовательских задач. Важно так организовать учебную работу, чтобы учащиеся ненавязчиво усваивали процедуру исследования: предложить неожиданно сформулированную задачу, обеспечить педагогическое сопровождение дальнейшей исследовательской работы. В своей учебной деятельности в физико-математических классах школы №19 мы используем элементы новых педагогических технологий, которые активизируют деятельность учащихся, подталкивают их на творческий подход к изучению и исследованию предмета. Это элементы технологии перспективно-опережающего обучения и элементы интерактивного воздействия. Интерактивные методы наиболее соответствуют деятельностно-личностному подходу в обучении, так как основаны на прямом воздействии учащегося со своим опытом. Интерактивные методы способствуют интенсификации процесса обучения и позволяют сделать знания более доступными, а также учат анализировать учебную информацию и творчески подходить к усвоению учебного материала. Для создания обстановки, способствующей полноценному мышлению, вводим приемы технологии критического мышления и коллективного обучения. На уроках отводится время обучению методам научного исследования, работа спецкурса «Математическое моделирование» позволяет организовать миниисследования по различным проблемам: разработать и провести компьютерный эксперимент, обработать, протестировать и сообщить результаты: анализ, формулирование гипотезы, разработка технологии и методики эксперимента, проведение эксперимента, подведение итогов эксперимента. При таких способах обучения, когда работа организуется в малых группах, у учащихся вырабатываются такие важные умения, как:

• •    изучение материала самостоятельно, умение анализировать, сравнивать;

• •    умение получать и слушать информацию, поставить и сформулировать проблему;

• •    умение осуществлять организационноуправленческую деятельность, самоконтроль и самооценку.

Учебно-исследовательская деятельность позволяет развивать интеллектуальный потенциал личности: от накопления знаний и навыков к самовыражению в творчестве и науке и предоставляет учащемуся возможности практического применения знаний, умений и навыков в период становления личности. Можно использовать и практику взаимного обучения, когда старше- классники становятся руководителями первых работ младших школьников. Это позволяет сохранить не только преемственность, но и формирует целые школьные научные представления. Овладение исследовательским методом дает возможность приобрести умение анализировать, находить причинно-следственные связи. Исследовательская деятельность должна выступать не как самоцель, а как средство воспитания, развития и образования. Следует отметить, что те учащиеся, которые занимаются научноисследовательской деятельностью, отличаются от остальных особой собранностью, целеустремленностью, любознательностью. Важным фактором и является то, что происходит сближение между педагогом и обучающимися. В этом возрасте, когда происходит формирование мировоззрения обучающихся, для старшеклассников большое значение имеет система ценностей, которой придерживается человек. И для успешной работы по развитию познавательного интереса важно совпадение морально-ценностных ориентаций педагога и учащихся. В ходе процесса совместного исследования ученик учится сотрудничеству и сотворчеству, видению и постановке проблем, умению формулировать гипотезу и т.д. Регулярная работа педагога в учебноисследовательской деятельности способствует и совершенствованию профессиональных навыков у руководителей исследовательских работ. Работа над исследовательскими проектами делает мышление учащихся раскрепощенным, свободным, творческим, а самого обучающегося ставит соучастником воспитательного процесса. Руководитель выступает как организатор формы и условий исследовательской деятельности.

В процессе исследования школьник выступает исполнителем разных социальных ролей. Прежде всего, он находится в тесном творческом и личном сотрудничестве с преподавателем и является исследователем. В процессе тренировочных выступлений обучающийся выступает в роли преподавателя. И наконец, на конференции сообщает научному обществу о результатах своей творческой деятельности. На конференции он имеет возможность сравнивать свои личные достижения с достижениями других школьников, выступая в роли аналитика. Все это – компетентность в особой области знаний и интерес к ней, опыт творческой деятельности и саморегуляции, конкретные навыки и исполнение разных социальных ролей – формирует уникальный опыт школьника. Исследовательская деятельность формирует компоненты интеллекта человека, необходимые для будущей социальной и профессиональной адаптации выпускников– компетентность, интерес, творчество, саморегуляция, самопознание.

В процессе организации учебно-исследовательской деятельности недолжно быть никакого принуждения и насилия над личностью ребенка. Главный критерий – личный интерес и личная увлеченность. Создание ситуации успешности, доброжелательной атмосферы на уроке, во внеклассной работе – все это помогает учащимся лучше усваивать материал. А частая смена видов деятельности на уроке позволяет учащимся долго сохранять активность.

Современный урок нельзя представить и без использования современных информационных технологий, которые предоставляют уникальные возможности для реализации творческих инициатив ученика и учителя. При использовании компьютера учащиеся получают намного больше возможностей самостоятельного планирования компьютерных экспериментов, их осуществления и анализа результатов. Применение современных информационных технологий позволяет не только иллюстрировать те или иные абстрактные положения математики, но и иногда помогает решать новые задачи. В таком сложном предмете, как математика, иногда бывает трудно даже сформулировать правдоподобную гипотезу. Применение современных информационных технологий позволяет правильно выбрать гипотезу в результате обработки большого экспериментального материала. Решение большинства школьных задач по математике, по существу, есть тоже форма эксперимента. Эта форма задач позволяет учащемуся закрепить и «прочувствовать» теоретический материал по данной теме, выдвигать различные гипотезы и затем их доказывать или опровергать, строя конкретные контрпримеры. При исследовании, как правило, не всегда можно получить аналитическое и даже качественное решение математической задачи. Самый яркий пример – нахождение простых чисел. И здесь на помощь приходит численный эксперимент на компьютере для решения уравнений или исследования динамики дискретных систем. Дальнейший анализ полученных данных эксперимента еще на этапе их визуализации позволяет установить некоторые закономерности и характеристики. Это, в свою очередь, стимули- рует теоретические исследования данной задачи. Так, в 1950 г. Э. Ферми, проведя эксперимент на ЭВМ по численному решению дифференциального уравнения Кортевега – де Фриза обнаружил, что поведение солитонов подобно поведению твердых тел. В [2] приведены примеры визуализации при помощи компьютерной графики некоторых задач теории чисел, помогающие выбрать правильное направление при их решении. Исследовательская деятельность, математическое моделирование и компьютерный эксперимент формируют мировоззрение учащихся, интегрируют знания по разным дисциплинам, позволяют расширить и углубить знания, усилить прикладную и практическую направленность учения, способствуют резкому повышению интенсификации учения. Овладевая технологией компьютерного моделирования, учащиеся развивают свои исследовательские компетенции и предпрофессиональные навыки. Еще одна привлекательная сторона математического моделирования и компьютерного эксперимента - возможность приобщения учащихся к компьютерной технике, в частности, к работе с системой «Mathematica», которая обладает особенно широкими возможностями для обработки данных эксперимента и моделирования. Наша практика показывает, что «Mathematica» помогает эффективно работать с момента появления идеи до получения окончательного результата. Так, на городской научно-практической конференции «Шаг в будущее» были представлены работы «Кубическая сплайн-интерполяция» Сальниковой Екатерины (2 место), «Инновационное предпринимательство» Беломестнова Ивана (1 место). Хорошо подготовленное, яркое выступление повышает самооценку ребенка, стимулирует к дальнейшим исследованиям и является мощным развивающим инструментом.