автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Реализация связи с химией при обучении математике в VII - IX классах через решение задач с химическим содержанием

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Иващенко, Евгения Витальевна, 2004 год

Специальность 13.00.02 - Теория и методика обучения и воспитания (математика)

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор

Шихалиев Ханали Шихалиевич

АРМАВИР

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

1. Состояние вопроса по реализации связи с химией при обучении математике в УИ-1Х классах.

1.1 Основные критерии отбора дидактического материала, реализующего связь с химией при обучении математике

9 в УП-1Х классах.

1.2 Роль химии в жизни общества и системе естественнонаучных дисциплин.

2. Методологические основы реализации связи с химией при обучении математике в УП-1Х классах.

2.1. Психологический фактор повышения качества знаний учащихся по математике на основе реализации связи с химией.

2.2. Дидактические основы повышения качества знаний

• учащихся по математике на основе реализации связи с химией.:.

2.3. Методические аспекты обучения математике в основной школе при реализации связи с химией.

3. Организация и методика проведения экспериментальных исследований и их анализ.

3.1. Организация и структура исследований.

3.2. Методика обработки экспериментальных данных. .;

3.3. Анализ результатов исследований.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Реализация связи с химией при обучении математике в VII - IX классах через решение задач с химическим содержанием"

Последние десятилетия математическое образование в школе находится на пути поиска совершенствования своего содержания и методов обучения. Осуществляемые реформы общеобразовательной и профессиональной школы направлены на улучшение качества образования, усиление развивающей функции обучения, практической направленности преподавания. Повышение требований к образованию в школе и к математическому образованию, в частности, обусловлено также происходящими изменениями в социально-экономической сфере общества.

Тем не менее, можно констатировать наличие некоторых недостатков в современном преподавании математики в школе. Одним из существенных является слабое отражение прикладной направленности при изучении многих разделов. Это влечет упущение возможности формирования практических умений учащихся, связанных с решением познавательных задач, раскрывающих связь с жизнью, с другими школьными предметами естественнонаучного цикла. Такое положение толкает многих специалистов в области школьного преподавания математики к поиску выхода из создавшейся Ситуации. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации статей в периодической печати, методических и педагогических журналах. Эти публикации носят поисковый характер, иногда противоречивый по смыслу. Тем не менее, является фактом то, что математическое образование является обязательной частью общечеловеческой культуры, оно должно быть реализовано под девизом «математика для всех», особенно в рамках основной школы, являющейся центральным звеном системы образования.

Еще в 1987 г. академик М. А. Прокофьев накануне Всероссийского съезда учителей, определяя задачи школы, высказал ориентир: «С учетом базы «общего» и следует определить пути целесообразного развития личностных задатков» [103 , с.4]. Если вникнуть в эту идею, то вместе с необходимой общей частью математического образования нужно дать учащимся наиболее важное, определяющее, что имеет смысл развивать и совершенствовать. Это говорит о том, что для определения цели школьного математического образования нужно исходить из общественной потребности (первое условие) и из способностей и возможностей учащихся (второе условие). Объединение этих условий в единое целое позволит согласовать базовое математическое образование с интересами и возможностями учащихся.

Прикладная направленность школьного курса математики должна выражаться не только в решении ряда задач, имеющих практическую значимость, но и прежде всего в формировании у учащихся конкретных осознанных представлений о значении математики для различных областей жизнедеятельности человека и ее роли в системе естественнонаучных дисциплин, в умении применять математические знания на практике,'в формировании у школьников общематематической культуры, заключающейся, по определению X. Ш. Шихалиева, в умении «владеть математическим языком для познания и описания законов природы и общества» [133]. Этот процесс протекает по схеме:

Рис. 1. Структурная схема формирования общематематической культуры учащихся.

Здесь мы видим, что компонент «математическое образование» становится общим в системе не только образования, но и в процессе решения любой практической задачи, возникающей из потребностей общества.

Таким образом, можно выделить три главных компонента, определяющих направленность математического образования в школе: а) обучение той математике, которая лежит в основе общематематической культуры; б) обучение математике ориентированной на вопросы практики и находящей в ней свое приложение; в) обучение математике, осуществляемое таким образом, чтобы приобретаемые знания по предмету не были мертвым грузом, а служили средством познания вообще.

Реализация развивающей функции обучения вообще и математике в частности является одной из основных задач школьной образовательной системы. Она может быть реализована различными методическими средствами, в том числе осуществлением межпредметных связей в образовательном процессе. Проблеме реализации связей между учебными предметами при прохождении школьных курсов естественнонаучных дисциплин посвящены немало исследований (Зверев И.Д., Антонов Н.С., Максимова В.Н. и др.), однако остается немало вопросов, касающихся этого аспекта школьного образования, на которые исследователям еще необходимо ответить. Межпредметные связи имеют особое значение для школьного блока дисциплин естественнонаучного направления, так как они способствуют формированию общепредметных понятий: масса, свойство, вещество, атом, молекула и т.д. Трудно переоценить роль межпредметных связей при обучении математике, так как сама специфика предмета требует наличия практической базы для реализации прикладной направленности получаемых знаний, но при этом чаще всего обращаются к учебному материалу из курса физики, а примеры химического содержания являются редкостью, хотя они также доступны и интересны школьникам в практическом плане. А при прохождении многих тем школьного курса математики использование таких примеров поможет прочнее усвоить учебный материал и может служить мотивационной основой для стимулирования интереса учащихся к математике.

Основная школа предполагает относительно завершенное образование, являющееся базовым для продолжения образования в полной средней школе, поэтому ее задача - создать условия для подготовки учеников к выбору профиля и способа дальнейшего образования, их социального самоопределения и самообразования. Эти вопросы особенно актуальны на современном этапе развития школьного образования, поэтому с 1 сентября 2003 года Министерством образования Российской Федерации начат эксперимент по созданию системы предпрофильной подготовки учащихся основной школы, которая в частности, предполагает изучение школьниками предметных курсов по выбору. В качестве важного аспекта при подготовке тематики таких курсов, бесспорно, выступает реализация межпредметных связей, так как школьник должен выбрать направление своего дальнейшего образования, а ни один из профилей обучения невозможно себе представить без тесной связи нескольких учебных предметов.

Итак, учащийся, оканчивая основную школу, должен обладать такими характеристическими качествами, которые ему пригодятся для самостоятельного решения ряда практических и производственных задач, опираясь на свои накопленные знания. Добиться этого можно, используя в школьном образовании вообще, и в математическом, в частности, межпредметные связи, осуществляющие принцип: «Связь с жизнью». Этот аспект тесно связан и с возрастными возможностями учащихся основной школы, так как в этом возрасте школьники учатся использовать методы научного познания, у #их формируются профессиональные и познавательные интересы, осуществляется первичная ориентировка в различных сферах деятельности общества. Поэтому нет сомнений в том, что ориентир на практику - важная концепция школьного математического образования, а выбор направлений решения этой задачи - актуальный вопрос для каждого учителя математики в отдельности, и для системы школьного образования вообще. «Надо посмотреть на математику, - пишет А. М. Абрамов [2, с.З], - с точки зрения ее места в общей картине образования. Математика должна быть средством воспитания личности. Но тогда это должна быть другая математика. Она будет сосредотачиваться на тех вещах, которые «ум в порядок приводят», а не на тех вещах, которые помогают один раз в жизни в течение пяти часов решить тригонометрическое уравнение с параметрами, а потом забыть все это, как кошмарный сон». Как мы видим, лучше не скажешь, более того, при таком подходе к математическому образованию присутствие педагогического и психологического элементов в процессе обучения математике представляет шанс для реализации внутри-и-межпредметных связей.

Большинство наших знаний о природе и ее основах связаны с теми или иными сведениями из химии, а химия как учебный предмет изучается, начиная с VIII класса. В связи с этим, естественно, возникает необходимость в более раннем ознакомлении учащихся с основами химических знаний. Здесь речь не идет о перенесении изучения предмета «Химия» с VIII класса в VII класс, а о конструировании обучения математике на элементарных сведениях из химии в качестве практического материала для прочного усвоения математических знаний и тем самым сделать обучение математике целевым процессом, имеющим как практическую базу, так и теоретическую значимость. При таком подходе приобретаемые знания по математике становятся более прочными, так как учащимися осознается практическая ценность этих знаний. Такой ориентир на процесс обучения математике в основной школе вписывается как в методику обучения математике, так и в современные реалии общественной практики. Наряду с этим, такой подход способствует осознанию того, что математические знания, приобретенные в школе, неоспоримо, имеют практическую значимость вне зависимости от профессии, которую школьник выберет в будущем.

Не секрет, что одним из важных аспектов школьного образования, позволяющих добиться положительных результатов при обучении школьников, является грамотное использование межпредметных связей, но когда говорят о реализации связей математики с другими учебными дисциплинами, то зачастую ограничиваются примерами из физики. Думается, что такая позиция является односторонней и не отвечает требованиям времени. На межпредметную связь нужно смотреть гораздо шире, глубже, исходя из возможностей и требований времени. Вот один из наглядных примеров. С равномерным прямолинейным движением учащиеся знакомятся с начальных классов при обучении математике до особого рассмотрения этой темы по физике в VII классе, а, к примеру, ряд вопросов химии, например, сведения из атомно-молекулярной теории строения веществ, не затрагиваются при обучении на более ранних этапах, до рассмотрения этих тем на уроках химии на стыке VIII-IX классов, хотя с необходимостью ознакомления с подобными сведениями дети стихийно сталкиваются на каждом шагу.

Если бы реализация связей математики и химии осуществлялась в школьном обучении математике на ранних этапах, то это эффективно бы сказалось на комплексном выполнении трех главных требований к математическому образованию: а) изучаемый математический материал должен быть востребованным элементом в деятельности учащихся; б) обучение математике должно быть ориентиром для детей при решении практических задач из любых отраслей знаний; в) обучение математике должно быть развивающим в полном смысле этого слова. Именно при таком подходе к обучению математике, при котором комплексно взаимодействуют предметный сюжет, педагогический процесс и психологический аспект, происходит развитие личности, ибо учащиеся чувствуют себя комфортно, используя при этом интеграционный способ получения знаний, умений и навыков. В этом плане можно согласиться с мнением Саранцева Г. И, о том [106, с. 3], что «Решение учебных задач происходит посредством учебных действий и действий контроля и оценки. В такой идущей от психологов форме деятельностный подход редко встречается на практике». Таким образом, реализация в процессе обучения междисциплинарных связей позволяет разработать новые методы обучения при использовании того же математического материала и достичь высокого качества знаний комплексно по различным предметам одновременно,, а это не может не повлиять на развитие мышления учащегося, на его уровень развития как личности.

В связи с этим возникает, естественно, вопрос: имеются ли учебно-методические пособия по математике, содержащие комплекс заданий практической направленности, осуществляющий связь с химией, если да, то в какой степени такие задания отражают эту связь, и какова методика их использования, а если нет, то возникает необходимость в разработке системы обучения математике, отвечающей этим требованиям.

Анализ школьных учебников по математике для основной школы показывает, что эти пособия по математике на такую целенаправленную связь не ориентированны, в лучшем случае в учебниках по математике изредка встречаются задачи на смеси, которые не могут способствовать реализации такой связи. Следовательно, развивающая функция обучения математике может быть осуществлена более эффективно, если на уроках математики использовались бы (как практическая база) задачи с химическим содержанием. Такая потребность диктуется и тем, что на любом предприятии при изготовлении продукции того или иного вида требуется наличие у изготовителя элементарных химико-технологических знаний хотя бы для того, чтобы быть уверенным в том, что выполняемая работа безопасна для здоровья. А это далеко не излишне сегодня, когда «хозяева» многих предприятий более озабочены размерами получаемой прибыли, чем техникой безопасности на предприятиях. Следовательно, общественность заинтересована в получении учащимися элементарных сведений по химии, а в практическом плане школьное математическое образование имеет возможность участия в решении этой проблемы.

Таким образом, с одной стороны, несомненно, что реализация связи с химией при обучении математике будет способствовать повышению уровня интеллектуального развития и расширению кругозора школьников, выбирающих любую профессию, требующую глубоких знаний по предметам естественнонаучного цикла. С другой стороны, имеется возможность без особой перегрузки для учащихся более эффективно построить процесс обучения математике, используя задачи с химическим содержанием.

Итак, вышесказанное указывает наличие противоречий между:

- общепризнанной необходимостью в развитии индивидуальных особенностей личности каждого учащегося и действующей системой образования, ориентированной на единые государственные стандарты;

- потребностью вузов в абитуриентах, способных мыслить творчески, обладающих высоким уровнем математической грамотности и репродуктивным характером образовательного процесса в школе;

- возможностью использования связи с химией при обучении математике в ходе составления практической части учебного материала пособий по математике и отсутствием учебно-методических пособий, реализующих эту возможность.

Указанные обстоятельства подчеркивают актуальность проблемы исследования: поиск путей и средств реализации связи с химией при обучении математике в VII - IX классах через решение системы задач с химическим содержанием.

Целью нашего исследования является разработка системы задач, реализующей связь с химией при обучении математике в VII - IX классах и методика ее использования.

Объект исследования: процесс обучения математике в VII-IX классах, реализующий связь с химией.

Предмет исследования: процесс формирования у учащихся VIIIX классов системы математических знаний при целенаправленном решении задач с химическим содержанием.

Цель, объект и предмет исследования определили гипотезу: если процесс обучения математике в VII-IX классах построить на основе методики, целенаправленно и систематически осуществляющей связь с химией через решение системы практических задач в рамках изучаемого программного материала, то у учащихся повысится качество знаний и умений по математике, при одновременном формировании элементарной основы химических знаний.

Для проверки и подтверждения гипотезы необходимо решить задачи:

- изучить содержание школьного курса химии VIII - IX классов для выделения той части учебного материала, которая может являться базовой при реализации связи математики и химии;

- проанализировать содержание и процесс обучения математике школьников VII-IX классов для отбора учебного материала, позволяющего использовать связь математики и химии для обеспечения повышения качества знаний по математике;

- разработать систему упражнений по математике, направленную на реализацию связи математики с химией при обучении в VII -IX классах и способствующую повышению качества знаний по математике;

- разработать методику реализации разработанной системы упражнений, отражающих связь математики и химии;

- экспериментально проверить составленную систему упражнений на предмет доступности и эффективности.

Цель, задачи и выдвинутая гипотеза определили выбор методов исследования:

- научный анализ источников по рассматриваемой проблеме, позволяющий сформулировать исходные позиции исследования;

- изучение, анализ и обобщение учебно-методической литературы и пособий по математике и химии, а так же нормативных документов системы школьного образования;

- наблюдение за деятельностью учителей и учащихся на уроках математики, реализующих связь с химией через решение задач с химическим содержанием;

- наблюдение, опрос, анкетирование, тестирование в ходе проведения экспериментального исследования;

- проведение анализа результатов экспериментального исследования методами математической статистики.

Научная новизна исследования состоит в том, что: а) обоснована возможность использования межпредметной связи математики и химии как средства повышения качества знаний по математике, а также определен оптимальный объем знаний химического содержания, необходимый для ее реализации на более раннем этапе обучения; б) составлена система задач и упражнений, направленных на реализацию связи с химией при обучении математике в УН-1Х классах, и разработана методика ее использования.

Практическая значимость исследования заключается в возможности использования учителями разработанной системы задач и упражнений, а так же методики ее применения, которая позволит повысить интерес школьников к изучению математики и улучшить качество знаний не только по математике.

Результаты исследования частично внедрены в форме методических разработок и учебных материалов в ряде школ Краснодарского края, на математическом факультете Армавирского государственного педагогического университета, а также эти материалы и методика могут быть использованы студентами, учителями, авторами учебно-методических пособий для школ, в колледжах, профтехучилищах и техникумах.

Методологической основой для исследования послужили фундаментальные работы зарубежных и отечественных психологов в области школьного обучения: Л. С. Выготского, С. Л. Рубинштейна, А. Н. Леонтева, П.Я.Гальперина, В. В. Давыдова, Н. Ф. Талызиной и др, а также современные тенденции в образовании таких авторов как Ю. М. Колягин, X. Ш. Ши-халиев, С. Г. Манвелов, Г. И. Саранцев, А. М. Абрамов, В. К. Совайленко, В. Н. Максимова, П. М. Эрдниев, Б. П. Эрдниев и др.

Среди методологических основ нашего исследования можно выделить современный взгляд на технологию науки и образования, где понятия «математическая культура» и «математический язык» являются базовыми.

На защиту выносятся:

- обоснование целесообразности реализации связи с химией при обучении математике в VII - IX классах в качестве средства повышения качества знаний по математике;

- система задач и упражнений по математике с химическим содержанием и методика ее реализации.

Достоверность и обоснованность полученных в диссертации результатов и выводов обеспечиваются:

1) выбором значимых понятий, являющихся носителями связи с химией при обучении математике в VII - IX классах;

2) опорой на результаты фундаментальных психолого-педагогических и методологических исследований;

3) экспериментальным подтверждением полученных результатов;*

4) результатами внедрения в практику обучения разработанных автором системы задач и упражнений и методических рекомендаций.

Апробация и внедрение результатов исследования проводились как в сельской местности, так и в городских школах Краснодарского края, в частности, в МОУСОШ № 3, гимназии № 1 Армавира, в МОУСОШ № 12 ст. Михайловской Курганинского района.

Исследование проводилось поэтапно. На первом этапе были определены предмет, цель и задачи исследования, проводились наблюдения, изучение и анализ психолого-педагогической и методической литературы; выделены предпосылки для разработки теоретических основ проблемы исследования, проводился констатирующий эксперимент.

На втором этапе было проведено теоретическое исследование. Выявлены психолого-педагогические и теоретико-методологические основы реализации межпредметной связи с химией в процессе обучения математике в VII-IX классах. Проведен поисковый эксперимент и анализ его результатов.

На третьем этапе был проведен обучающий эксперимент, осуществлялся анализ полученных результатов и обосновывалась формулировка окончательных выводов.

Основные положения, результаты и материалы исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр Армавирского государственного педагогического университета и Дагестанского государственного педагогического университета, при проведении научно-практических конференций и совещаний, посвященных проблемам школьного образования в Армавирском филиале Краснодарского краевого института дополнительного профессионального педагогического образования, на совещаниях с учителями школ г. Армавира и районов Краснодарского края, где проводился эксперимент, на научных конференциях в г. Армавире, на всероссийской научной конференции в г. Челябинске и международной научной конференции в г. Брянске.

По результатам исследования опубликовано 9 работ (см. в списке литературы).

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 .В ходе проведенного исследования изучен школьный курс и учебники по химии для полного осознания объема материала с целью выделения из него нужных элементов, как базы для упражнений на уроках математики, а также проанализирована практическая часть школьного курса математики VII- IX классов с целью выявления возможности отражения в нем материала с химическим содержанием.

2.Разработана система упражнений по математике, реализующая межпредметную связь математики и химии, а также разработана методика использования этой системы упражнений в процессе обучения математике в VII-IX классах.

3.Разработанная система упражнений по математике экспериментально проверена на предмет доступности и эффективности при изучении предметов математики (VII - IX классы) и химии (VIII - IX классы).

4.В результате проведенной работы подтверждается гипотеза, заключающаяся в том, что процесс обучения математике в VII -IX классах, построенный на методике, целенаправленно и систематически осуществляющей связь с химией при обучении математике способствует повышению качества знаний и умений по математике.

5.Разработанная нами система может быть использована как методические рекомендации для тех, кто будет составлять учебно-методические пособия по математике, чтобы элементарные и доступные знания по химии (как базовый практический материал) реализовались при обучении математике, а это будет способствовать, с одной стороны, повышению качества знаний по математике, а с другой - повышению общего кругозора и интеллектуального уровня развития учащихся.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Иващенко, Евгения Витальевна, Армавир

1. Абрамов A.M. Успех математической науки. Том 43, выпуск 6 (264), 1988.

2. Абрамов A.M. О перспективах школьного курса математики. Журнал «Математика в школе», № 4,2000.

3. Александров А.Д. Пути развития школы. Журнал «Математика в школе», №5, 1987.

4. Аносов Д.В. Проблемы модернизации школьного курса математики. Журнал «Математика в школе», № 1,2000.

5. Баранов С.П. Сущность процесса обучения. М. Просвещение, 1981.

6. Бершадский М.М. Реформа среднего образования. Журнал «Математика в школе», № 5, 2000.

7. Бинкин Б.А., Черняк В.И. Эффективность управления: наука и практика. Москва, Наука, 1982.

8. Большой энциклопедический словарь. Москва, т. 1,1991.

9. Возрастные и индивидуальные особенности младших подростков. Москва, 1967.

10. Возрастные возможности усвоения знаний, (под редакцией Эльконина Д.Б. и Давидова В.К.). Москва, Просвещение, 1966.

11. И. Вопросы психологии учебной деятельности младших школьников (сборник докладов). Москва, АПН РСФСР, 1962.

12. Гибш И.А. Вопросы перестройки обучения математике в школе. Москва, Просвещение, 1963.

13. Глейзер Г.Д. и Черкасов Р.С. Школе необходима концепция общего математического образования. Журнал «Математика в школе», №6, 1988.

14. Глейзер Г.Д. «Повышение эффективности обучения математике в школе». Москва, Просвещение, 1989.