Формирование универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов учащихся основной школы в процессе решения задач по информатике

Хомякова, Дарья Александровна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Формирование универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов учащихся основной школы в процессе решения задач по информатике

Автореферат

Автор научной работы: Хомякова, Дарья Александровна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Киров
Год защиты: 2014
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Формирование универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов учащихся основной школы в процессе решения задач по информатике"

На правах рукописи.

ХОМЯКОВА ДАРЬЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ФОРМИРОВАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ДЕЙСТВИЙ КАК ОСНОВЫ МЕТАПРЕДМЕТНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УЧАЩИХСЯ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ В ПРОЦЕССЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ИНФОРМАТИКЕ

13.00.02 — теория и методика обучения и воспитания (информатика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

005547792

I ¿11 и

Москва-2014

005547792

Работа выполнена на кафедре информационных технологий и методики обучения информатике в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Вятский государственный гуманитарный университет»

Научный руководитель: Окулов Станислав Михайлович

доктор педагогических наук, профессор

Официальные оппоненты: Зенкина Светлана Викторовна

доктор педагогических наук, профессор кафедры информационно-коммуникационных технологий ГБОУ ВПО МО «Академия социального управления»

Рыбаков Даниил Сергеевич

кандидат педагогических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории методологии исследований проблем управления качеством образования ФГНУ «Институт управления образованием» Российской академии образования

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский педагогический государственный университет»

Защита состоится «18» июня 2014 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д.850.007.03 на базе ГБОУ ВПО города Москвы «Московский городской педагогический университет» по адресу: 127512, г. Москва, ул. Шереметьевская, д. 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО города Москвы «Московский городской педагогический университет» по адресу: 129226, Москва, 2-й Сельскохозяйственный проезд, д. 4, и на сайте ГБОУ ВПО МГЛУ: www.mgpu.ru.

Автореферат разослан «/ ' » апреля 2014 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор педагогических наук, профессор

В .В. Гриншкун

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования. Современный этап развития системы российского школьного образования характеризуется внедрением федеральных государственных образовательных стандартов второго поколения. Смена парадигмы школьного образования обусловлена пересмотром требований, которые предъявляются к выпускнику в условиях нарастающих социальных и технологических изменений, связанных с быстрым развитием и внедрением в практику средств информационных технологий. Для успешной социализации в информационном обществе сегодня важны не только предметные результаты освоения обучающимся дисциплин школьного цикла, но и его умение учиться, способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, непрерывному образованию и саморазвитию. Отвечая запросам личности, государства и общества, школьное образование должно обеспечивать освоение обучающимися общенаучных понятий и обобщенных способов действий, а также формирование способности их использования в практике решения личностно значимых задач. Таким образом, в структуре требований к результатам освоения школьниками основной образовательной программы основного общего образования зафиксированы три группы образовательных результатов: личностные, предметные и метапредметные. .

Согласно ФГОС ООО, основу метапредметных образовательных результатов составляют универсальные учебные действия (УУД). Наиболее полная программа развития универсальных учебных действий, а также её методология и модель представлены группой ученых под руководством А.Г. Асмолова (Г.В. Бурменская, И.А. Володарская, O.A. Карабанова, Н.Г. Салмина, C.B. Молчанов). Значение термина «универсальные учебные действия» определяется ими как совокупность способов действия учащегося (а также связанных с ними навыков учебной работы), обеспечивающих его способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию этого процесса. На основе системно-деятельностного культурно-исторического подхода (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, Д.Б. Эльконин, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов) и с учетом разработанной методологии исследователями были выделены для основной школы следующие виды УУД: личностные (самоопределение, смыслообразование, действие нравственно-этического оценивания), регулятивные (действия, обеспечивающие организацию учебной деятельности), познавательные (общеучебные, логические, знаково-символические, действия постановки и решения задач), коммуникативные (обеспечивают социальную компетентность, умение слушать и вступать в диалог, продуктивно взаимодействовать и сотрудничать со сверстниками и взрослыми).

Многие ученые отмечают, что развитие у школьников универсальных учебных действий всех видов может происходить наиболее эффективно в рамках освоения курса информатики, поскольку информатика имеет значительную метапредметную направленность в сравнении с другими дисциплинами школьного цикла. Согласно К.К. Колину, на современном этапе своего развития информатика рассматривается как фундаментальная наука, которая «оказывает

большое влияние на многие области научных исследований, передавая им свою научную методологию (методологию информационного моделирования, информационный подход к анализу различных объектов, процессов и явлений в природе и обществе)». Этим обусловлены сильные междисциплинарные связи школьной информатики с другими предметами как на уровне понятийного аппарата, так и методов и средств познания реальности. В соответствии с этим дисциплина ориентирована на формирование научного мировоззрения, отработку общеучебных навыков работы с информацией, подготовку выпускника к продолжению образования и профессиональной деятельности в информационном обществе. Постановка обозначенных целей во многом определяется актуальными принципами фундаментальности, системности и полноты содержания общего образования, направленными на повышение его качества. Таким образом, можно говорить о становлении информатики как метадисциплины, которая обладает значительным потенциалом в возможности эффективного освоения обучающимися фундаментальных общенаучных понятий и формирования универсальных учебных действий, большинство из которых носят информационный характер.

Различным аспектам методики обучения информатике, в том числе значительному вкладу учебного предмета в достижение целей общего образования, посвящен целый ряд научных и методических работ (A.A. Кузнецов, С.А. Бешенков, JI.JI. Босова, А.Г. Гейн, С.Г. Григорьев, Т.Б. Захарова, К.К. Колин, И.В.Левченко, B.C. Леднев, Н.В.Макарова, МЛ.Лапчик, С.М.Окулов, Е.А. Ракитина, И.Г. Семакин, Н.Д. Угринович, Е.К.Хеннер и др.). Однако ориентация курса информатики на достижение школьниками метапредметных результатов обучения очерчивает ряд новых проблем, требующих решения.

Первой проблемой является отсутствие единства в определении тех конкретных метапредметных образовательных результатов (форм УУД), достижение которых возможно при освоении школьного курса информатики, а также планируемых результатов обучения этому предмету. В ФГОС ООО сформулированы лишь общие требования к личностным, предметным и метапредмегным результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования, которые подлежат конкретизации в рабочих программах отдельных учебных предметов. Анализ проектов примерных программ по информатике для основной школы позволяет выявить множество подходов к решению обозначенной проблемы.

В проекте, предложенном издательством «Просвещение», раздел «Планируемые образовательные результаты» содержит перечень понятий и конкретных сведений, а также умений и навыков предметного характера, которые будут сформированы. Метапредметный компонент в целях обучения курсу отражен не достаточно явно. Авторский коллектив С.Г. Григорьева, В.В. Гриншкуна, И.В. Левченко, О.Ю. Заславской формулирует планируемые образовательные результаты в форме знаний, умений, мыслительных способностей и качеств личности учащегося, а также системы его отношений к собственной информационной деятельности. Несмотря на то, что метапредметные образовательные результаты авторами также отдельно не выделяются, все

перечисленные компоненты планируемых результатов обучения информатике в той или иной степени носят метапредметный характер. В примерной программе по информатике и ИКТ, опубликованной коллективом A.A. Кузнецова, С.А. Бешенкова, A.JI. Семенова, А.Г. Кушниренко, отдельно выделяются метапредметные результаты, формируемые при обучении информатике, которые сформулированы в виде обобщенных умений и способностей. В проекте, представленном Ассоциацией учителей информатики, под метапредметными результатами понимаются «освоенные обучающимися на базе одного, нескольких или всех учебных предметов способы деятельности, применимые как в рамках образовательного процесса, так и в реальных жизненных ситуациях». В структуре предлагаемых авторами метапредметных результатов, достигаемых при обучении информатике, можно выделить освоенные общепредметные понятия, универсальные учебные действия разных видов, а также сформированные универсальные умения информационного характера. В проекте также выделены планируемые образовательные результаты изучения информатики в виде преимущественно предметных знаний и умений.

Учебно-методические комплекты, составленные в соответствии с требованиями ФГОС ООО (JI.JI. Босова, А.Г. Гейн, A.B. Горячев, И.Г. Семакин, Н.Д. Угринович и др.), также содержат рекомендации по достижению новых образовательных результатов на уроках информатики. Так, в учебной программе, изданной под руководством И.Г. Семакина, в качестве метапредметных образовательных результатов выборочно приводятся формулировки требований ФГОС ООО. В УМК JI.JI. Босовой указано, что основу метапредметных образовательных результатов составляют универсальные учебные действия, и установлено их соответствие теоретическим материалам и практическим заданиям, обеспечивающим их формирование. В рабочей программе и учебниках информатики для основной школы, разработанных авторским коллективом А.Г. Гейна, H.A. Юнермана, A.A. Гейна, также реализованы дидактические установки на освоение универсальных действий, через которые предполагается осуществлять приобретение учащимися ключевых компетенций. В программе авторского коллектива A.B. Горячева, В.Г. Герасимовой, JI.A. Макариной и других метапредметным результатом изучения курса «Информатика» также «является формирование ИКТ-компетенции и универсальных учебных действий», но авторами предлагается собственный перечень УУД.

Таким образом, каждый авторский коллектив выделяет собственный перечень планируемых образовательных результатов, которые отражают знания и умения школьника преимущественно предметной направленности. Метапредметный образовательный результат, который формируется при обучении информатике в основной школе, большинством авторов понимается как набор универсальных учебных действий, однако единого мнения по вопросу конкретного перечня и форм УУД на данный момент не существует.

учащихся, которые реализуются через соответствующие метапредметные и предметные умения. Данная особенность обусловлена метапредметным характером информатики, согласно которому универсальные учебные действия могут рассматриваться как предметный компонент содержания обучения.

Вопросам формирования различных компонентов метапредметных образовательных результатов на уроках математики, информатики, русского, английского языков и на разных ступенях школьного образования посвящены исследования Н.О. Балакиной, J1.JI. Босовой, H.JI. Будахиной, C.B. Зенкиной, Э.В. Миндзаевой, С.А. Никишовой, Е.П. Поздняковой, JI.A. Теплоуховой, Ю.А. Штепа и других ученых. Авторами предлагаются различные средства, например интерактивные технологии, и рассматриваются методы, такие как метод проектов и другие, наиболее подходящие для организации образовательного процесса, ориентированного на достижение метапредметных результатов обучения. Большинство ученых приходят к выводу, что новые образовательные результаты наиболее эффективно достигаются в деятельности, что в полной мере отвечает системно-деятельностному подходу, лежащему в основе современной парадигмы школьного образования. На уроках информатики учебная деятельность преимущественно строится в форме решения задач. Роль задачи как эффективного средства обучения информатике рассматривается в психолого-педагогической и методической литературе. Многочисленные научно-методические исследования (A.A. Кузнецов, П.А. Асенова, Е.С. Винокурова, A.C. Захаров, Т.Б. Захарова, С.Ю. Иванов, Н.В. Матвеева, Е.В. Морозова, С.М. Окулов, Е.В. Разова, Т.Н. Суворова и др.) посвящены классификации задач, определению сложности и трудности задач, их роли и функций в обучении, вопросам содержания и методов их решения, взаимосвязи развития мышления школьников и задач и другим. Однако, как показал анализ диссертационных работ, пути и формы использования задач по информатике как средства формирования универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов, разработаны учеными не в полной мере.

В целом проведенный анализ результатов исследований и научных публикаций позволяет сделать вывод, что не в полной мере обоснован выбор тех или иных задач для формирования универсальных учебных действий в процессе обучения информатике, не достаточно детально проработаны конкретные способы организации деятельности учащихся по их решению, позволяющие в ходе освоения предметного содержания курса информатики эффективно достигать метапредметных образовательных результатов, то есть взаимосвязанно формировать как универсальные учебные, так и предметные действия.

Таким образом, аюуальность исследования определена наличием следующих противоречий:

- между требованиями ФГОС ООО к достижению всех компонентов новых образовательных результатов (личностных, предметных и метапредметных) и отсутствием регламентированного перечня планируемых образовательных результатов по отдельным школьным предметам, в том числе по информатике, который служил бы конкретизацией требований стандарта;

- между потенциалом общеобразовательного курса информатики в достижении школьниками метапредметных образовательных результатов в форме универсальных учебных действий и недостаточной проработанностью методических аспектов реализации этого потенциала через процесс решения задач.

Необходимость устранения указанных противоречий обусловливает проблему, которая заключается в поиске методических условий эффективного формирования универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов, в процессе решения задач на уроках информатики в основной школе.

Объектом исследования является процесс формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов учащихся основной школы на уроках информатики.

Предмет исследования - методические условия эффективности формирования универсальных учебных действий в процессе решения задач на уроках информатики в основной школе.

Цель исследования - разработать и обосновать методику формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов в процессе решения задач по информатике в основной школе. х

Гипотеза исследования. Формирование универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов, предусмотренных федеральным государственным образовательным стандартом основного общего образования, при обучении информатике может быть осуществлено эффективно, если:

1) школьный курс информатики будет ориентирован на достижение планируемого образовательного результата, который уточняет и конкретизирует требования ФГОС ООО к личностным, предметным и метапредметным образовательным результатам и определяется с учетом принципов фундаментальности, системности, полноты содержания образования в форме умений, реализующих универсальные и предметные способы действий;

2) образовательный процесс будет организован в соответствии с идеей взаимосвязанного формирования универсальных учебных и предметных действий, на основе принципа «От цели в форме планируемого образовательного результата - через выполнение адекватных видов деятельности - к формированию предметных и метапредметных умений»;

3) в учебном процессе будет использоваться набор специально подобранных задач, направленных на выполнение видов предметной деятельности по информатике, создающих условия для формирования универсальных учебных действий.

Поставленная цель и сформулированная гипотеза определяют следующие задачи исследования:

1. Провести анализ требований ФГОС ООО к результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования и выявить особенности их достижения в курсе информатики, построенном на принципах фундаментальности, системности и полноты содержания образования.

2. Обосновать, что планируемые результаты обучения информатике могут быть достигнуты обучающимися посредством выполнения адекватных видов деятельности в процессе решения задач, и определить такие виды деятельности.

3. Разработать подход к отбору задач по информатике, согласно которому выполнение видов предметной деятельности в процессе их решения создаст условия для достижения учащимися не только планируемого результата обучения информатике, но и метапредметного образовательного результата посредством взаимосвязанного формирования как предметных, так и универсальных учебных действий.

4. На основе разработанного подхода предложить набор задач по информатике и методические рекомендации по их использованию в курсе основной школы.

5. Экспериментально проверить эффективность применения предложенного набора задач в формировании универсальных учебных действий на уроках информатики в основной школе.

Для достижения поставленной цели и проверки сформулированной гипотезы были использованы методы теоретического анализа (изучение и систематизация философской, психолого-педагогической, методической литературы по проблеме исследования; анализ школьных образовательных стандартов, учебных программ, учебных пособий, задачников и методических материалов по курсу школьной информатики), методы эмпирического исследования (наблюдение за процессом обучения, тестирование, анкетирование, изучение и обобщение педагогического опыта в области школьной информатики), педагогический эксперимент, его количественный и качественный анализ.

Теоретико-методологическую основу исследования составили труды ученых, в которых рассматриваются:

— теория структуры и содержания и методология образования (В.В. Краевский, A.A. Кузнецов, B.C. Леднев, ИЛ. Лернер, A.M. Новиков, М.В. Рыжаков, М.Н. Скаткин и др.);

— основы психолого-педагогической теории познания и деятельности, применение деятельностного подхода в обучении (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Гузеев, В.В. Давыдов, А.Н.Леонтьев, А.М.Новиков, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина, И.С. Якиманская и др.);

— вопросы теоретических основ методики обучения информатике (А.Г. Асмолов, С.А. Бешенков, С.Г. Григорьев, А.П. Ершов, Т.Б. Захарова, A.A. Кузнецов, М.П. Лапчик, С.М. Окулов, Н.И. Рыжова и др.);

— психолого-педагогические аспекты процесса решения задач, вопросы применения учебных задач в обучении (Г.А. Балл, ПЛ. Гальперин, ЛЛ. Гурова, ВВ. Давыдов, З.И. Калмыкова, Ю.М. Колягин, В.И. Крупич, В.А. Крутецкий, ИЛ. Лернер, A.M. Матюшкин, Е.А. Машбиц, Л.М. Фридман, Д.Б. Эльконин и др.).

Научная новизна результатов выполненного исследования состоит в следующем:

1. Выявлено, что актуальность принципов фундаментальности, системности и полноты содержания школьного образования, положенных в основу ФГОС ООО, обусловливает необходимость реализации метапредметного потенциала 6

современного курса информатики и определяет возможность формирования в рамках его изучения не только предметных, но и универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов.

2. Обосновано, что в основу образовательного процесса по информатике, ориентированного на реализацию метапредметного потенциала учебной дисциплины, может быть положен принцип «От цели в форме планируемого образовательного результата — через выполнение адекватных видов деятельности — к формированию предметных и метапредметных умений», согласно которому деятельность представлена процессом решения задач.

3. Показано, что данный принцип позволяет использовать в обучении информатике набор задач, инициирующих выполнение видов предметной деятельности, что создает условия для достижения учащимися не только планируемого результата обучения информатике, но и метапредметного образовательного результата посредством взаимосвязанного формирования как предметных, так и универсальных учебных действий.

Теоретическая значимость результатов выполненного исследования заключается в том, что:

1. Требования ФГОС ООО к образовательным результатам, подлежащим персонифицированной оценке (предметным и метапредметным), конкретизированы для курса информатики основной школы в планируемых результатах обучения в форме предметных умений, которые определяют сформированность основных понятий и способов деятельности, а также в перечне универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов, которые могут быть достигнуты в обучении информатике.

2. Определены виды предметной деятельности по информатике, обеспечивающие достижение планируемых образовательных результатов, выявлена закономерность, согласно которой данные виды деятельности могут быть объединены в группы по типу обобщенной формулировки.

3. Обосновано, что выполнение всех выделенных и объединенных в группы видов предметной деятельности в процессе решения задач по информатике создает условия для формирования соответствующих универсальных учебных действий учащихся и достижения ими метапредметных образовательных результатов.

Практическая значимость проведенного исследования заключается в том, что предложенный подход к отбору задач по информатике для основной школы реализован в конкретном наборе задач, который сопровождается методическими рекомендациями по их использованию.

Задачи подобраны таким образом, что каждая из них инициирует выполнение определенного вида предметной деятельности, что обеспечивает формирование предметных умений. В то же время выполнение всех видов предметной деятельности, объединенных в группу с обобщенной формулировкой, создает условия для формирования у учащихся конкретных универсальных учебных действий. В рамках каждой группы присутствуют задачи из всех основных тем школьного курса информатики, что подтверждает универсальность предметной деятельности по информатике, выступающей одновременно

предметом освоения в рамках одного тематического раздела и инструментом освоения остальных тем курса. Материалы и результаты исследования могут послужить основой для разработки учебных и методических пособий для общеобразовательной подготовки по информатике.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обусловлены теоретической состоятельностью базовых положений исследования и практической реализацией предложенных подходов; соответствием методологии исследования поставленной проблеме; применением методов, адекватных предмету исследования; опорой основных положений на достижения педагогической науки; рациональным сочетанием теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных его цели и задачам; количественным и качественным анализом результатов проведенного опытно-экспериментального исследования.

Организация и основные этапы исследования. Исследование проводилось в три этапа.

На первом этапе (2008-2010 гг.) исследования изучалась проблема смены парадигмы школьного образования, проводилось изучение концепции федеральных государственных образовательных стандартов для всех ступеней общеобразовательной школы, анализ проектов примерных программ, разработанных на ее основе. Были исследованы различные точки зрения на утвержденные проекты стандартов, изучен опыт их экспериментального введения в отдельные учебные заведения. На основании проведенного анализа сформулированы гипотеза, цели и задачи исследования.

На втором этапе (2010-2011 гг.) проводилась теоретико-экспериментальная работа, в ходе которой проверялись и конкретизировались ключевые понятия (в том числе понятие универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов освоения основной образовательной программы основного общего образования). Уточнялись теоретические положения исследования и пункты гипотезы. Решались поставленные задачи исследования: были выявлены особенности конкретизации требований ФГОС ООО к результатам освоения ООП ООО в целях обучения информатике; сформулирован и обоснован принцип, обеспечивающий раскрытие метапредметного потенциала курса информатики основной школы, который следует положить в основу образовательного процесса; указанный принцип был реализован в разработке набора задач и методических рекомендаций по их использованию в обучении информатике в основной школе.

На третьем этапе (2011-2014 гг.) проводились констатирующий и формирующий этапы эксперимента, в рамках которых в ряде школ образовательный процесс по информатике был организован на основе предлагаемого принципа с использованием разработанного в рамках исследования набора задач. На основе анализа полученных эмпирических данных были сформулированы выводы об эффективности использования набора задач в формировании метапредметных результатов обучения в форме универсальных учебных действий. Были уточнены положения гипотезы, оформлены результаты исследования. 8

На защиту выносятся следующие положения:

1. В основу образовательного процесса по информатике, ориентированного на реализацию требований ФГОС ООО, должен быть положен принцип «От цели в форме планируемого образовательного результата - через выполнение адекватных видов деятельности - к формированию предметных и метапредметных умений», который позволит реализовать значительный метапредметный потенциал дисциплины посредством взаимосвязанного формирования как предметных, так и универсальных учебных действий. Согласно данному принципу деятельность школьников должна быть организована в форме решения задач.

2. Каждый вид предметной деятельности, выполняемый на уроках по информатике в основной школе, может быть отнесен к одной из групп по типу обобщенной формулировки. Выполнение совокупности видов деятельности каждой группы создает условия для формирования конкретных универсальных учебных действий. Таким образом, выполнение видов предметной деятельности в ходе решения задач по информатике в основной школе обеспечивает достижение школьниками метаггредметного образовательного результата.

3. В обучении информатике, ориентированном на формирование универсальных учебных действий, следует использовать подход к отбору задач, решение которых предполагает выполнение обучающимися видов предметной деятельности. Данный подход заключается в следующем. В качестве процессуальной стороны задачи рассматривается обобщенная формулировка конкретной группы видов предметной деятельности, выполняемых в рамках ее решения, а в качестве предметно-содержательной стороны - конкретная тема курса, в которой объект изучения становится объектом, над которым производится деятельность по решению задачи. Данный подход служит основой для формирования набора задач, а их использование в учебном процессе с целью формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов является эффективным.

Апробация н внедрение результатов исследования. Основные результаты исследования внедрялись в практику в форме педагогической экспериментальной работы по созданной методике обучения в общеобразовательных школах Кировской области, на факультете информатики и на физико-математическом факультете ФГБОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный университет». Теоретические и практические положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Информационно-коммуникационные технологии в образовании: ресурсы, опыт, тенденции развития» (Архангельск, 2010), III Международной научно-практической конференции «В мире научных открытий» (Таганрог, 2012), Международной научно-практической конференции «Влияние информационных технологий на развитие образовательной системы» (Саратов, 2012), Международной молодежной конференции «Ребенок в современном мире. Дети и Родина» (Киров, 2012), Десятой открытой всероссийской конференции «Преподавание информационных технологий в Российской Федерации» (Москва, 2012), Международной научно-практической конференции «Математическое, естественнонаучное образование и информатизация» (Москва, 2012). Результаты

исследования апробировались также через выступления с докладами на 6164-х научных сессиях по итогам научно-исследовательской работы за 20082012 годы в ФГБОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный университет» (Киров, 2009-2013), научно-методическом семинаре Института математики и информатики ГБОУ ВПО города Москвы «Московский городской педагогический университет» (Москва, 2013). Отдельные результаты исследования использовались в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (Соглашение 14.В37.21.0543).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность исследования, формулируются проблема, цель, объект, предмет исследования, гипотеза и задачи исследования, раскрываются научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, выделяются этапы исследования, формулируются положения, выносимые на защиту, приводятся данные об апробации и внедрении полученных результатов.

В первой главе «Научно-педагогические основы формирования универсальных учебных действий в обучении информатике в основной школе» даны понятие и формы универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов, курс информатики рассмотрен в контексте ориентации на достижение новых образовательных результатов, обоснован метапредметный потенциал дисциплины в формировании универсальных учебных действий, раскрыта сущность требований ФГОС ООО к диагностируемым предметным и метапредметным результатам обучения, формируемым на уроках информатики, которая отражена в планируемых образовательных результатах в форме предметных умений.

Согласно ФГОС ООО, требования к метапредметным образовательным результатам обобщают в себе требования сформированное™ универсальных учебных действий (УУД), ИКТ-компетентности, навыков учебно-исследовательской и проектной деятельности, а также смыслового чтения и работы с текстом. Большинство из требований сформулированы в деятельностной форме как общеучебные умения, через которые реализуются сформированные у школьников обобщенные способы действий. Таким образом, основу метапредметных образовательных результатов составляют «освоенные обучающимися межпредметные понятия и универсальные учебные действия,... способность их использования в учебной, познавательной и социальной практике».

Значение термина «универсальные учебные действия» можно определить как «совокупность способов действия учащегося (а также связанных с ними навыков учебной работы), обеспечивающих его способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию этого процесса». Так это понятие трактуется группой ученых под руководством А.Г. Асмолова (Г.В. Бурменская, И.А. Володарская, O.A. Карабанова, Н.Г. Салмина, C.B. Молчанов), которые занимаются разработкой программы развития универсальных учебных действий, а также её методологии и модели. Теоретико-методологической основой программы

развития УУД явился системно-деятелыюстный культурно-исторический подход (Л.С.Выготский, А.Н.Леонтьев, Д.Б. Эльконин, П.Я. Гальперин, В.В.Давыдов), который интегрировал в себе достижения педагогической науки и практики, в том числе знаниевую и компетентностную парадигмы образования. На основе данного подхода и с учетом разработанной методологии исследователями были определены функции, содержание и номенклатура универсальных учебных действий. В частности, для основной школы были выделены следующие виды УУД: личностные (самоопределение, смыслообразование, действие нравственно-этического оценивания), регулятивные (действия, обеспечивающие организацию учебной деятельности), познавательные (общеучебные, логические, знаково-символические, действия постановки и решения задач), коммуникативные (обеспечивают социальную компетентность, умение слушать и вступать в диалог, продуктивно взаимодействовать и сотрудничать со сверстниками и взрослыми).

Необходимо отметить, что некоторые ученые (H.A. Курганова, Э.В. Миндзаева, С.А. Бешенков, А.В.Горячев, Е.С.Савинов и др.) выделяют в отдельный вид знаково-символические действия, представляющие собой моделирование и преобразование моделей, а также предлагают собственные перечни УУД в каждом из выделенных видов. В рамках проведенного исследования мы опирались на программу развития УУД А.Г. Асмолова, в которой в основу выделения состава и функций УУД для основного общего образования были положены «возрастные психологические особенности учащихся и специфика возрастной формы универсальных учебных действий, факторы и условия их развития, изученные в работах Л.С. Выготского, Д.Б. Эльконина, В.В. Давыдова, Д.И. Фельдштейна, Л. Кольберга, Э. Эриксона, Л.И. Божович, А.К. Марковой, Я.А. Пономарёва, А.Л. Венгера, Б.Д. Эльконина, Г.А. Цукерман и др.». По нашему мнению, список УУД, предложенный авторским коллективом под руководством

A.Г. Асмолова, является наиболее соответствующим требованиям и удобным для диагностирования уровня развития универсальных учебных действий, в том числе в обучении информатике.

Анализ трудов, посвященных истории развития информатики как школьного предмета (С.А. Бешенков, А.П. Ершов, A.A. Кузнецов, М.П. Лапчик,

B.C. Леднев, В.М. Монахов, Е.А. Ракитина, И.Г. Семакин и др.), позволяет сделать вывод о неоднократном пересмотре взглядов на основные цели и содержание обучения информатике. По выражению С.А. Бешенкова, эту тенденцию можно представить как переход «от компьютерной грамотности к общеобразовательному предмету, от общеобразовательного предмета к "метапредмету"», прошедший в несколько этапов. На сегодняшний день информатика рассматривается как естественнонаучная дисциплина, изучающая закономерности протекания информационных процессов в системах различной природы, а также методы, средства и технологии их автоматизации.

В условиях внедрения быстро совершенствующихся информационных технологий во все сферы жизни возрастает потребность государства, общества и личности в фундаментальных знаниях, которые составляют основу профессиональной мобильности, обеспечивают возможность самообразования на протяжении всей жизни. Именно поэтому принципы фундаментальности,

системности и полноты содержания общего образования являются предметом научно-методических исследований многих ученых (Л.О. Кинелев, К.К.Колин, А.А.Кузнецов, B.C. Леднев, А.М.Новиков, И.И. Раскина, Л.О.Филатова и др.). Положенные в основу разработки содержания курса информатики, принципы фундаментальности, системности и полноты содержания образования определяют следующую специфику дисциплины. Предмет изучения представляет собой такие фундаментальные понятия, как информация, модель, алгоритм, система, а осваиваемые виды деятельности в данной сфере, например системно-информационный анализ, информационное моделирование, компьютерный эксперимент, являются общенаучными методами познания. Таким образом, школьная информатика, построенная на принципах фундаментальности, системности и полноты содержания образования, обладает значительным потенциалом в формировании метапредметных образовательных результатов, большинство из которых имеют информационный характер и выражены в форме универсальных учебных действий.

Раскрытие данного потенциала предполагает внесение изменений в цели обучения информатике, которые, в свою очередь, определяют отбор содержания, методов, средств и организационных форм обучения. В работе на основе анализа требований как к предметным, так и к метапредметным результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования формулируются цели обучения информатике в виде планируемых образовательных результатов, а также метапредметные образовательные результаты, формирование которых может происходить в процессе освоения курса.

Проведя анализ проектов примерных программ по информатике для основной школы и УМК, входящих в федеральный перечень рекомендованных и допущенных учебников Минобрнауки России, мы пришли к выводу, что основными универсальными учебными действиями, составляющими основу метапредметных образовательных результатов и формируемыми при изучении информатики в основной школе, являются следующие универсальные учебные действия:

— целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимся, и того, что еще неизвестно;

— планирование как определение последовательности промежуточных целей с учетом конечного результата; составление плана и последовательности действий;

— прогнозирование как предвосхищение результата и уровня усвоения, его временных характеристик;

— контроль в форме сличения способа действия и его результата с заданным эталоном с целью обнаружения отклонений и отличий от эталона;

— коррекция как внесение необходимых дополнений и корректив в план и способ действия в случае расхождения эталона, реального действия и его продукта;

— оценка как выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено, и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения;

— поиск и выделение необходимой информации; применение методов информационного поиска, в том числе с помощью компьютерных средств;

-действие со знаково-символическими средствами (замещение, кодирование, декодирование, создание и преобразование моделей);

- структурирование знаний;

- выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий;

- рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности;

- анализ объектов с целью выделения признаков (существенных, несущественных);

- синтез как составление целого из частей;

-выбор оснований, критериев для сравнения, оценки и классификации объектов;

-построение логической цепи рассуждений, установление причинно-следственных связей, доказательство;

- постановка вопросов и формулирование проблемы, самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем творческого и поискового характера;

- управление поведением партнера как контроль, коррекция и оценка его действий.

Чтобы определить основные предметные образовательные результаты, формируемые при изучении информатики в основной школе, были проанализированы требования ФГОС ООО для предметной области «Математика и информатика». Нами выделены те из них, которые отражают образовательные результаты, достигаемые непосредственно на уроках информатики. В соответствии с данными требованиями и на основе проведенного анализа в исследовании сформулирован перечень планируемых образовательных результатов изучения информатики (ПОР[1] - ПОР[21]), например «умение измерять информацию с использованием различных подходов и методов» (ПОР[5]), «умение исследовать различные информационные модели при помощи компьютера в ходе эксперимента» (ПОР[21]) и другие.

Во второй главе «Методика формирования универсальных учебных действий в процессе решения задач по информатике в основной школе» определены условия достижения планируемых образовательных результатов по информатике, предложен принцип организации образовательного процесса, ориентированного на формирование универсальных учебных действий, на его основе сформулирован подход к отбору задач, описан набор задач, разработаны методические рекомендации по их использованию для достижения школьниками метапредметного образовательного результата, а также отражены результаты экспериментальной проверки эффективности предложенной методики.

С опорой на системно-деятельностный подход, лежащий в основе ФГОС ООО, были определены ввды предметной деятельности, выполнение которых обеспечивает достижение школьниками планируемых образовательных результатов по информатике. Перечень предложенных видов предметной деятельности (ВПД[1] - ВПД[57]) является минимально достаточным для формирования предметных умений, отработки основных понятий и способов действий над ними для всех тем школьного курса, что отражено на схеме (см. рис. 1).

Виды предметной деятельности Планируемый

по информатике (ВПД), обеспечивающие образовательный

достижение планируемого результат по

образовательного результата информатике (ПОР)

Рисунок 1. Соотнесение видов предметной деятельности и планируемого образовательного результата, достижение которого они обеспечивают (фрагмент схемы)

Анализ представленных видов деятельности позволил выявить возможность их объединения в группы по типу обобщенной формулировки, например, осущестааяя:

— перевод алгоритма с естественного языка на формальный (язык блок-схем, школьный алгоритмический язык, язык программирования) (ВПД[25]);

— представление зависимости между исходными данными и результатом решения задачи в виде высказывания или логического выражения (ВПД[41]);

-упрощение логических выражений с использованием законов логики и проверка тождественности преобразования через построение таблиц истинности и логических схем (ВПД[56]);

— определение истинности высказывания, записанного на естественном или формальном языке (ВПД[21]);

-выполнение операции перевода чисел из одной позиционной системы счисления в другую (ВПД[17]);

-представление табличных данных в форме диаграммы выбранного типа (ВПД[42]), учащиеся в том или ином виде выполняют преобразование объектов из одной формы представления информации в другую с минимальными потерями в полноте информации. Таким образом, перечисленные виды предметной деятельности могут быть объединены в группу. Всего в работе выделено восемь групп ВПД.

Обобщенная формулировка позволяет соотнести группы видов предметной деятельности с универсальными учебными действиями, которые определены нами как формируемые при изучении информатики в основной школе (см. рис. 2). 14

УУД,

формированию которых способствует

Обобщенное

название группы видов предметной

Виды предметной деятельности по информатике, объединенные в группу

Рисунок 2. Соотнесение предметной деятельности по информатике с набором универсальных учебных действий (фрагмент схемы)

Таким образом, организовывая выполнение школьниками видов предметной деятельности, относящихся к определенной группе, мы создаем условия для взаимосвязанного формирования как предметных, так и универсальных учебных умений. С учетом данного положения можно сформулировать принцип, который следует положить в основу образовательного процесса по информатике: «От цели в форме планируемого образовательного результата — через выполнение адекватных видов деятельности - к формированию предметных и метапредметных умений». Следует пояснить, что под метапредметными умениями понимаются те умения, владение которыми определяет сформированность универсальных учебных действий. Согласно принципу,

выполнение видов предметной деятельности, обеспечивающих формирование предметного результата по информатике, одновременно будет создавать условия для достижения школьниками метапредметного образовательного результата.

Для того чтобы основные понятия информатики, специфичные для нее приемы и способы деятельности стали предметом деятельности учащихся и закрепились в форме предметных умений, целесообразно организовать их деятельность на уроке в форме решения задач. Как подчеркивает В.И. Крупич, «смысл задачи как средства обучения состоит в том, что только с помощью ее учебный материал, подлежащий усвоению, может стать предметом деятельности учащегося». Роль задачи как эффективного средства обучения информатике рассматривается многими учеными (A.A. Кузнецов, П.А. Асенова, Е.С. Винокурова, A.C. Захаров, Т.Б. Захарова, С.Ю. Иванов, С.Кариев, Н.В. Матвеева, Е.В. Морозова, Е.В. Разова, Т.Н. Суворова, Н.Б. Тихонов).

Большинство авторов определяют задачу через ее структурно-компонентный состав. Согласно ИЛ. Лернеру, признаки всякой задачи состоят:

1) в наличии цели решения, которая определяется требованием или вопросом к задаче;

2) необходимости учета условий и факторов, являющихся предпосылкой применения способа решения и правильности самого решения;

3) наличии или необходимости построения способа решения.

Существуют различные точки зрения на необходимость включения

субъекта, решающего задачу, в состав самой задачи. Руководствуясь мнением Ю.М. Колягина, что «без субъекта нет задачи. То, что для одних является задачей, для других таковой не является», мы будем рассматривать задачу как совокупность цели, условия, субъекта и деятельности субъекта.

Для определения подхода к отбору (формулированию) задач необходимо рассматривать задачу как носитель предметно-содержательной и процессуальной сторон обучения. Применительно к информатике предметно-содержательная сторона задачи отражает соотнесенность с конкретной темой курса как объектом изучения (определяет объект, над которым производится действие), а процессуальная - с видами деятельности, выполняемыми в рамках ее решения, причем каждая из сторон определяется тем ВПД, для инициирования которого предназначается задача. Например, для группы ВПД с обобщенной формулировкой «Анализ объекта и отнесение его к определенному типу на основе выявленных свойств или функций» (см. рис.2) содержательной стороной задачи выступают следующие темы курса информатики (названия тем приведены условно):

- коммуникационные технологии (для ВПД[6]);

- устройство ЭВМ (для ВПД[7]);

- графический пользовательский интерфейс ОС Windows (для ВПД[2]);

- состав и функции программного обеспечения ЭВМ (для ВПД [11]);

- информация и информационные процессы (для ВПД[5]).

Процессуальная сторона всех задач данной группы заключается в

выполнении анализа объекта, выявлении его свойств и формулировании вывода о принадлежности объекта к одному из известных классов. Задача может быть сформулирована следующим образом. 16

Задача 1

Создайте на рабочем столе ярлыки для следующих объектов: «Мой компьютер», «Диск С», «Новая папка», «Подключение по локальной сети», «Программа MS Word».

1. Вызовите контекстное меню каждого ярлыка, выберите команду «Свойства» и определите тип объекта, для которого создан ярлык.

2. Добавьте на рабочий стол ярлыки двух аналогичных объектов каждого

типа.

3. Занесите в сводную таблицу следующую информацию о всех созданных ярлыках: тип объекта, команды контекстного меню, к чему относится каждая команда (к ярлыку или непосредственно к самому объекту).

4. Проанализируйте таблицу и выделите те команды, которые являются:

a) одинаковыми для ярлыков объектов любого типа (не зависящими от типа объекта);

b) специфическими для ярлыков всех объектов одного типа (зависящими от типа объекта);

c) уникальными для ярлыка конкретного объекта.

5. Постарайтесь подобрать объекты таких типов, которые вами еще не рассмотрены, создайте и проанализируйте их ярлыки.

6. Предположите, сколько существует типов объектов, для которых могут быть созданы ярлыки на рабочем столе, перечислите как можно больше вариантов.

Аналогичным образом формулируются задачи для всех остальных групп ВПД. Например, в группе ВПД «Создание и использование моделей при решении задач» в качестве модели (предметно-содержательная сторона задачи) рассматриваются алгоритм, программа, таблица, база данных, файловая структура. Процесс моделирования включает в себя построение, тестирование и отладку модели, вынесение суждения о ее соответствии цели моделирования и моделируемому объекту.

Задача 2

Дана программа на языке Паскаль.

1. Подберите такой набор входных данных, на которых она будет работать неправильно или не будет работать, или докажите, что такого набора не существует.

2. Допустим, при корректном завершении данная программа выдает три типа сообщений: «такое число есть», «такого числа нет», «нет решения для введенных данных». Проверьте, существуют ли входные данные для получения всех возможных результатов работы программы. Если нет, то докажите это, если да — приведите примеры таких данных.

3. Соотнесите предлагаемые входные данные для запуска и варианты результата работы программы, не запуская ее.

Таким образом, с использованием разработанного подхода нами предложены от одной до семи задач для каждого вида предметной деятельности. Большинство из задач сформулированы нами самостоятельно, некоторые - на основе заданий из УМК по информатике и демонстрационных вариантов ГИА, но

все они доработаны и дополнены вопросами, побуждающими учащихся выполнять необходимые виды предметной деятельности. Набор из 135 задач является достаточным для достижения поставленных целей, но может дополняться на основе предложенного перечня ВПД. В качестве методических рекомендаций для учителя по использованию разработанного набора задач в формировании универсальных учебных действий на уроках информатики в основной школе приводится механизм описания как процессуальной, так и содержательной стороны задач, объясняется, как определить условия осуществления деятельности по решению задач.

В работе обосновано, что предложенная методика формирования универсальных учебных действий как основы метапредметных образовательных результатов в процессе решения задач по информатике является эффективной. Экспериментальное исследование эффективности использования разработанной методики проводилось в процессе констатирующего и формирующего экспериментов на протяжении 2011-2013 гг. В опытно-экспериментальном исследовании в общей сложности приняло участие 130 учащихся 8-9-х классов школ г. Кирова. Экспериментальную группу составили 67 учащихся, в состав контрольной группы вошли 63 человека. У учащихся экспериментальной и контрольной групп в начале первого учебного года (в 8-м классе) был определен уровень сформированное™ универсальных учебных действий. Для данной цели был выбран метод проектов, поскольку для выполнения каждого из этапов проекта школьник должен применить определенные универсальные учебные действия (см. табл. 1). Работа над проектом, выполняемая большей частью самостоятельно, позволяет сделать вывод о том, что продемонстрированные в ходе выполнения проекта умения больше не являются зоной ближайшего развития школьника (по Л.С. Выготскому) и составляют уровень его актуального развития.

В соответствии со всеми требованиями к применению проектной методики учащимся был предложен информационный (поисковый), исследовательский монопредметный проект по информатике, ориентированный на индивидуальное выполнение. Были определены критерии оценки выполнения каждого из этапов проекта, отражающие сформированность соответствующих УУД, позволяющие получить от 19 до 57 баллов за проект. В соответствии с этими значениями были выделены широко используемые в педагогической практике уровни сформированное™ универсальных учебных действий: высокий (диапазон от 39 до 57), средний (от 19 до 38) и низкий (менее 19,баллов).

Результаты выполнения проектов показали отсутствие у школьников навыков самостоятельной организации учебной деятельности, постановки и решения задач, низкий уровень сформированное™ общеучебных, логических действий, умений оперирования знаково-символическими системами. Применение медианного критерия к анализу полученных числовых значений (оценка проекта в баллах) позволило заключить, что начальный уровень сформированное™ универсальных учебных действий учащихся обеих групп (контрольной и экспериментальной) являлся . примерно одинаковым. Это позволило перейти к формирующей стадии эксперимента. 18

Таблица 1

Универсальные учебные действия, сформированность которых обеспечивает успешное выполнение каждого из этапов проекта_

Этапы проекта УУД

Подготовительный этап: - выбор темы и уточнение условий; - составление графика реализации проекта, выбор формы отчетности; - разработка критериев оценивания результатов работы на каждом этапе - целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимся, и того, что еще неизвестно; -планирование как определение последовательности промежуточных целей с учетом конечного результата; составление плана и последовательности действий; -действие со знаково-символическими средствами (замещение, кодирование, декодирование, создание и преобразование моделей); -выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; - постановка вопросов и формулирование проблемы, самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем творческого и поискового характера

Основной этап -реализация проекта: - выполнение проекта в соответствии с планом-графиком; - контроль правильности выполнения на каждом этапе, оценка результативности - прогнозирование как предвосхищение результата и уровня усвоения, его временных характеристик; - контроль в форме сличения способа действия и его результата с заданным эталоном с целью обнаружения отклонений и отличий от эталона; - коррекция как внесение необходимых дополнений и корректив в план и способ действия в случае расхождения эталона, реального действия и его продукта; -оценка как выделение и осознание учащимся того, что уже усвоено, и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения; - поиск и выделение необходимой информации; применение методов информационного поиска, в том числе с помощью компьютерных средств; -действие со знаково-символическими средствами (замещение, кодирование, декодирование, создание и преобразование моделей); - структурирование знаний; -рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности; - анализ объектов с целью выделения признаков (существенных, несущественных); - синтез как составление целого из частей; -выбор оснований, критериев для сравнения, оценки и классификации объектов; - построение логической цепи рассуждений, установление причинно-следственных связей, доказательство; -управление поведением партнера как контроль, коррекция и оценка его действий

Заключительный этап: - представление отчета; - подведение итогов выполнения проекта; - окончательное оценивание работы; - рефлексия -действие со знаково-символическими средствами (замещение, кодирование, декодирование, создание и преобразование моделей); - рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности

В дальнейшем ученики контрольной группы изучали общеобразовательный курс информатики с использованием методики, соответствующей требованиям Федерального компонента государственного образовательного стандарта общего образования (2004 г.), и традиционных методов обучения. В экспериментальной группе учебный процесс реализовывался в соответствии с предлагаемой нами методикой формирования универсальных учебных действий в процессе решения предложенного набора задач. В рамках изучения каждой темы учащиеся решали задачи, инициирующие те виды предметной деятельности, осуществление которых способствовало достижению запланированного предметного результата. При этом каждый вид предметной деятельности входил в группу видов с обобщенной формулировкой, что создавало условия для формирования метапредметных умений школьников.

Оценка сформированности универсальных учебных действий проводилась по окончании второго года обучения на контролирующей стадии эксперимента (в конце 9-го класса). В качестве основной процедуры итоговой оценки ученикам вновь была предложена защита индивидуального проекта по информатике (табл. 2).

Таблица 2

Результаты выполнения проектов по информатике учащимися контрольной и экспериментальной групп на завершающем этапе эксперимента (в конце 9-го класса)

Уровень сформированности универсальных учебных действий Количество учащихся

Экспериментальная группа Контрольная группа

Высокий 25 10

Средний 4) 50

Низкий 1 3

Сопоставительный анализ уровня сформированности универсальных учебных действий у учащихся контрольной и экспериментальной групп представлен на диаграмме (рис. 3).

Уровни сформированности универсальных учебных действий

Рисунок 3. Результаты выполнения проектов по информатике учащимися контрольной и экспериментальной групп на завершающем этапе эксперимента

80% 70% 60% 60% 40% 30% 20% 10% 0%

Экспериментальная группа Контрольная группа

О Высокий

□ Низкий

передний

Достоверность результатов педагогического эксперимента была оценена на основе статистической обработки полученных данных по критерию %2 (хи-квадрат) Пирсона. Были приняты следующие гипотезы: НО: уровень развития УУД экспериментальной группы статистически равен уровню развития УУД учащихся контрольной группы; Н1: уровень развития УУД учащихся экспериментальной группы выше уровня развития УУД учащихся контрольной группы.

Полученное значение статистики критерия Тнабл = 8,203, при уровне значимости а = 0,05 и числе степеней свободы v = 2, значительно превысило критическое значение статистики Ткрит = 5,991. Следовательно, согласно правилу принятия решений была отклонена нулевая гипотеза и принята альтернативная гипотеза. Таким образом, с достоверностью 95% было определено, что различия в уровнях сформированное™ УУД между учащимися контрольных и экспериментальных классов обусловлены не случайными факторами, а носят закономерный характер. Причиной этого можно считать использование в экспериментальных классах разработанной нами методики.

Таким образом, результаты педагогического эксперимента подтвердили эффективность организации образовательного процесса по информатике в соответствии с идеей взаимосвязанного формирования универсальных учебных и предметных действий и на основе принципа «От цели в форме планируемого образовательного результата - через выполнение адекватных видов деятельности - к формированию предметных и метапредметных умений»; использование набора специально подобранных задач, направленных на выполнение видов предметной деятельности по информатике, создает условия для формирования универсальных учебных действий, а разработанная методика в целом является эффективной.

В заключении сформулированы основные результаты работы, сделаны выводы о степени решения поставленных задач, намечены пути дальнейших исследований в данной области.

Основные результаты проведенного исследования можно сформулировать следующим образом:

1. Обосновано, что построение содержания современного курса информатики на основе актуальных принципов фундаментальности, системности, полноты содержания образования определяет метапредметный характер дисциплины и возможность успешного достижения обучающимися в ходе ее освоения метапредметных образовательных результатов в форме универсальных учебных действий. С учетом данных принципов определены цели курса, которые уточняют и конкретизируют общее понимание новых требований ФГОС ООО к образовательным результатам и выражаются в формулировке планируемых образовательных результатов по информатике. С опорой на системно-деятельностный подход планируемые образовательные результаты сформулированы в деятельностной форме в виде умений, через которые реализуются сформированные способы действий.

2. Предложен принцип «От цели в форме планируемого образовательного результата — через выполнение адекватных видов деятельности - к формированию предметных и метапредметных умений», который следует положить в основу образовательного процесса по информатике, чтобы ориентировать его на раскрытие метапредметного потенциала дисциплины. Обосновано, что реализация предложенного принципа через организацию деятельности школьников на уроках информатики в форме решения задач обеспечивает взаимосвязанное формирование как предметных, так и универсальных учебных действий, которые решшзуются соответственно через предметные и метапредметные умения.

3. Показано, что каждый вид предметной деятельности, выполняемый на уроках по информатике в основной школе с целью достижения планируемого образовательного результата, входит в одну из групп по типу обобщенной формулировки. Обосновано, что выполнение совокупности видов деятельности каждой группы в процессе решения задач создает условия для формирования конкретных универсальных учебных действий и обеспечивает достижение школьниками метапредметного образовательного результата.

4. Разработан подход к отбору задач, решение которых предполагает выполнение обучающимися видов предметной деятельности, который заключается в следующем. В качестве процессуальной стороны задачи рассматривается обобщенная формулировка конкретной группы видов предметной деятельности, выполняемых в рамках ее решения, а в качестве предметно-содержательной стороны - конкретная тема курса, в которой объект изучения становится объектом, над которым производится деятельность по решению задачи. Разработанный подход реализован в конструировании набора задач на все предложенные виды предметной деятельности. Каждая задача состоит из совокупности заданий разного уровня сложности, предполагающих осуществление преимущественно продуктивной деятельности аналитического и экспериментального характера. Все задания в рамках одной задачи объединены общими условиями решения (конкретной темой школьного курса информатики). Экспериментально подтверждено, что решение предложенного набора задач создает условия для достижения учащимися основной школы предметных и метапредметных образовательных результатов в обучении информатике.

Таким образом, гипотеза исследования подтвердилась, поставленную цель работы можно считать достигнутой, задачи - решенными. Результаты исследования могут быть использованы учителями информатики в основной школе для составления учебных программ и организации процесса обучения информатике, ориентированного на достижение новых образовательных результатов.

Основные результаты исследования отражены в следующих публикациях.

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Хомякова, Д.А. Построение модели содержания школьного курса информатики на основе идеи содержательных линий / Е.В. Соболева, Д.А. Хомякова // В мире научных открытий. - Красноярск, 2012. - № 2.1(26). -С. 312-328. (0,88 п. л., авторских 50%) 22

2. Хомякова, Д.А. Учебная задача как средство достижения метапредметных образовательных результатов на уроках информатики / Д.А. Хомякова // Вестник Вятского государственного гуманитарного университета. Педагогика и психология: научный журнал. - Киров, 2012. — № 2(3). - С. 99-102. (0,5 п. л., авторских 100%)

3. Хомякова, Д.А. Достижение учащимися основной школы метапредметных результатов обучения в процессе решения задач по информатике / Е.В. Соболева, Д.А. Хомякова // Вестник Вятского государственного гуманитарного университета. Педагогика и психология: научный журнал. — Киров, 2012. - № 2(3). - С. 96-98. (0,38 п. л., авторских 50%)

4. Соболева, Е.В. Формирование метапредметных образовательных результатов в процессе решения задач по информатике в основной школе [Электронный ресурс] / Е.В. Соболева, Д.А. Хомякова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). - Краснодар: КубГАУ, 2013.— № 02(86). - URL: http://ej.kubagro.ru/2013/02/pdf753.pdf (0,688 у. п. л., авторских 50%)

5. Soboleva, E.V. The role of task at the achieving of meta-objective educational results in school course of Informatics [Электронный ресурс] / E.V. Soboleva, D.A. Khomyakova // Современные исследования социальных проблем (электронный научный журнал). - 2013. - № 7. - DOI: 10.12731/2218-7405-2013-7-57,-URL: http://joumal-s.org/index.php/sisp/article/view/7201357/pdf_391 (0,625 у. п. л., авторских 50%)

Статьи и тезисы в сборниках научных трудов и материалах конференций

6. Хомякова, Д.А. О структурировании банка задач в целях индивидуализации процесса обучения программированию / Е.А. Васенина, Д.А. Хомякова // Информатика. Математика. Язык: научный журнал. — Киров, 2008. - № 5. - С. 20-24. (0,63 п. л., авторских 50%)

7. Хомякова, Д.А. Об опыте проектирования информационной системы на примере разработки электронного учебного средства для обучения программированию / Д.А. Хомякова // Информатика. Математика. Язык: научный журнал. - Киров, 2008. -№ 5. - С. 117-120. (0,5 п. л., авторских 100%)

8. Хомякова, Д.А. Использование развивающего потенциала ошибки в процессе обучения программированию / Д.А. Хомякова // Вестник Вятского государственного гуманитарного университета. Информатика. Математика. Язык. - Киров, 2010. - № 6. - С. 117-122. (0,75 п. л., авторских 100%)

9. Хомякова, Д.А. О методике формирования мыслительных действий на уроках информатики / Д.А. Хомякова // Информационно-коммуникационные технологии в образовании: ресурсы, опьгг, тенденции развития: в 2 ч. Ч. 1: сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф., 7-10 дек. 2010 г. / [редкол.: С.Ф. Хлебунова и др.]. - Архангельск: АО ИППК РО, 2010. - С. 168-170. (0,19 п. л., авторских 100%)

10. Хомякова, Д.А. Школьная информатика в контексте ориентации на новые образовательные результаты / Д.А. Хомякова // Влияние информационных технологий на развитие образовательной системы: материалы междунар. науч.-

пракг. конф., 12 апр. 2012. г. / [редкол.: Ю.В. Федорова и др.]. - Саратов: Изд-во ЦПМ «Академия Бизнеса». - С. 170-171. (0,13 п. л., авторских 100%)

11. Хомякова, Д.А. Об эффективном раскрытии потенциала информатики в достижении метапредметных результатов обучения / Д.А. Хомякова // Преподавание информационных технологий в Российской Федерации: материалы Десятой открытой всерос. конф., 16-18 мая 2012 г. - М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012. - С. 192-194. (0,19 п. л., авторских 100%)

12. Хомякова, Д.А. Педагогическая поддержка взаимодействия по локальной сети школьного кабинета при обучении информатике / Е.В. Соболева, д.А. Хомякова // Преподавание информационных технологий в Российской Федерации: материалы Десятой открытой всерос. конф., 16-18 мая 2012 г. - М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012. - С. 200-201. (0,13 п. л., авторских 50%)

13. Хомякова, Д.А. Раскрытие потенциала информатики в подготовке школьника к жизни в современном обществе [Электронный ресурс] / Д.А. Хомякова // Ребенок в современном мире. Дети и Родина: материалы междунар. молодеж. конф., 14-15 мая 2012 г. - Киров: Изд-во ООО «Коннектика», 2012. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

14. Хомякова, Д.А. О способах достижения метапредметных результатов обучения на уроках информатики / Д.А. Хомякова // В мире научных открытий: материалы III Междунар. науч.-практ. конф. (30 мар. 2012 г.): сб. науч. тр. / под ред. д. пед. н., проф. С.П. Акутиной. - М.: Изд-во «Спутник +», 2012. - С. 117120. (0,25 п. л., авторских 100%)

15. Хомякова, Д.А. Методика формирования метапредметных умений учащихся основной школы в процессе решения задач по информатике / Д.А. Хомякова // Бюллетень лаборатории математического, естественнонаучного образования и информатизации: материалы междунар. науч.-практ. конф., 1112 сент. 2012 г. - М.: Изд-во «Научная книга», 2012. - С. 344-347. (0,25 п. л., авторских 100%)

Подписано в печать 16.04.2014 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,75. Тираж 120 экз. Заказ № 40.

Отпечатано

в полиграфическом цехе Издательства ВятГТУ, 610002, г. Киров, ул. Ленина, 111, т. (8332) 673-674

Текст диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Хомякова, Дарья Александровна, Киров

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания

(информатика)

На правах рукописи

04201453190

ХОМЯКОВА ДАРЬЯ АЛЕКСАНДРОВНА

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Научный руководитель доктор педагогических наук, профессор Окулов С.М.

КИРОВ 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................................4

ГЛАВА I. НАУЧНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ДЕЙСТВИЙ В ОБУЧЕНИИ ИНФОРМАТИКЕ В ОСНОВНОЙ ШКОЛЕ..........................................................18

1.1. Универсальные учебные действия как основа метапредметных результатов освоения основной образовательной программы основного общего образования...............................................................................................18

1.2. Современный курс информатики в контексте ориентации на достижение новых образовательных результатов...................................................................37

1.2.1. Построение курса информатики с опорой на принципы фундаментальности, системности и полноты содержания образования ..........................................................................................................................37

1.2.2. Определение планируемых образовательных результатов по информатике с учетом требований ФГОС ООО.....................................44

Выводы по первой главе.......................................................................................59

ГЛАВА II. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ДЕЙСТВИЙ В ПРОЦЕССЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ИНФОРМАТИКЕ В ОСНОВНОЙ ШКОЛЕ..........................................................60

2.1. Системно-деятельностный подход к определению условий достижения планируемых образовательных результатов по информатике.........................60

2.2. Решение задач по информатике как условие формирования универсальных учебных действий.......................................................................65

2.2.1. Принцип организации образовательного процесса по информатике, ориентированного на формирование универсальных учебных действий 65

2.2.2. Разработка подхода к отбору задач в рамках реализации принципа организации образовательного процесса по информатике......................74

2.3. Цели, задачи и основные результаты педагогического эксперимента.....95

Выводы по второй главе.....................................................................................108

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................................................109

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..................................................................Ill

Приложение А. Перечень видов предметной деятельности,

осуществляемых на уроках информатики в основной школе.................127

Приложение Б. Соотнесение видов предметной деятельности и планируемого образовательного результата по информатике, достижение

которого они обеспечивают.............................................................................132

Приложение В. Набор задач, инициирующих выполнение видов предметной деятельности по информатике, объединенных в группы... 140 Приложение Г. Контрольно-измерительные материалы для проведения педагогического эксперимента.......................................................................203

ВВЕДЕНИЕ

П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов) и с учетом разработанной методологии исследователями были выделены для основной школы следующие виды УУД: личностные (самоопределение, смыслообразование, действие нравственно-этического оценивания), регулятивные (действия, обеспечивающие организацию учебной деятельности), познавательные (общеучебные, логические, знаково-символические, действия постановки и решения задач), коммуникативные (обеспечивают социальную компетентность, умение слушать и вступать в диалог, продуктивно взаимодействовать и сотрудничать со сверстниками и взрослыми).

Многие ученые (К.К. Колин, С.А. Бешенков и др.) отмечают, что развитие у школьников универсальных учебных действий всех видов может происходить наиболее эффективно в рамках освоения курса информатики, поскольку информатика имеет значительную метапредметную направленность в сравнении с другими дисциплинами школьного цикла. Согласно К.К. Колину, на современном этапе своего развития информатика рассматривается как фундаментальная наука, которая «оказывает большое влияние на многие области научных исследований, передавая им свою научную методологию (методологию информационного моделирования, информационный подход к анализу различных объектов, процессов и явлений в природе и обществе)» [58, с.35]. Этим обусловлены сильные междисциплинарные связи школьной информатики с другими предметами как на уровне понятийного аппарата, так и методов и средств познания реальности. В соответствии с этим дисциплина ориентирована на формирование научного мировоззрения, отработку общеучебных навыков работы с информацией, подготовку выпускника к продолжению образования и профессиональной деятельности в информационном обществе. Постановка обозначенных целей во многом определяется актуальными принципами фундаментальности, системности и полноты содержания общего образования, направленными на повышение его качества. Таким образом, можно говорить о становлении информатики как метадисциплины, которая обладает значительным потенциалом в возможности эффективного освоения обучающимися фундаментальных общенаучных понятий и формирования универсальных

учебных действий, большинство из которых носят информационный характер.

Различным аспектам методики обучения информатике, в том числе значительному вкладу учебного предмета в достижение целей общего образования, посвящен целый ряд научных и методических работ (A.A. Кузнецов, С.А. Бешенков, J1.JI. Босова, А.Г. Гейн, С.Г. Григорьев, Т.Е. Захарова, К.К. Колин, И.В. Левченко, B.C. Леднев, Н.В. Макарова, М.П. Лапчик, С.М. Окулов, Е.А. Ракитина, И.Г. Семакин, Н.Д. Угринович, Е.К. Хеннер и др.). Однако ориентация курса информатики на достижение школьниками метапредметных результатов обучения очерчивает ряд новых проблем, требующих решения.

Первой проблемой является отсутствие единства в определении тех конкретных метапредметных образовательных результатов (форм УУД), достижение которых возможно при освоении школьного курса информатики, а также планируемых результатов обучения этому предмету. В ФГОС ООО сформулированы лишь общие требования к личностным, предметным и метапредметным результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования, которые подлежат конкретизации в рабочих программах отдельных учебных предметов. Анализ проектов примерных программ по информатике для основной школы позволяет выявить множество подходов к решению обозначенной проблемы.

В проекте, предложенном издательством «Просвещение» [111, 114], раздел «Планируемые образовательные результаты» содержит перечень понятий и конкретных сведений, а также умений и навыков предметного характера, которые будут сформированы. Метапредметный компонент в целях обучения курсу отражен не достаточно явно. Авторский коллектив С.Г. Григорьева, В.В. Гриншкуна, И.В.Левченко, О.Ю.Заславской [113] формулирует планируемые образовательные результаты в форме знаний, умений, мыслительных способностей и качеств личности учащегося, а также системы его отношений к собственной информационной деятельности. Несмотря на то, что метапредметные образовательные результаты авторами также отдельно не выделяются, все перечисленные компоненты планируемых результатов обучения

информатике в той или иной степени носят метапредметный характер. В примерной программе по информатике и ИКТ, опубликованной коллективом А.А.Кузнецова, С.А. Бешенкова, А.Л.Семенова, А.Г. Кушниренко [100], отдельно выделяются метапредметные результаты, формируемые при обучении информатике, которые сформулированы в виде обобщенных умений и способностей. В проекте, представленном Ассоциацией учителей информатики [109], под метапредметными результатами понимаются «освоенные обучающимися на базе одного, нескольких или всех учебных предметов способы деятельности, применимые как в рамках образовательного процесса, так и в реальных жизненных ситуациях». В структуре предлагаемых авторами метапредметных результатов, достигаемых при обучении информатике, можно выделить освоенные общепредметные понятия, универсальные учебные действия разных видов, а также сформированные универсальные умения информационного характера. В проекте также выделены планируемые образовательные результаты изучения информатики в виде преимущественно предметных знаний и умений.

Учебно-методические комплекты, составленные в соответствии с требованиями ФГОС ООО (Л.Л. Босова, А.Г. Гейн, A.B. Горячев, И.Г. Семакин, Н.Д. Угринович и др.), также содержат рекомендации по достижению новых образовательных результатов на уроках информатики. Так, в учебной программе, изданной под руководством И.Г. Семакина, в качестве метапредметных образовательных результатов выборочно приводятся формулировки требований ФГОС ООО. В УМК Л.Л. Босовой [106] указано, что основу метапредметных образовательных результатов составляют универсальные учебные действия, и установлено их соответствие теоретическим материалам и практическим заданиям, обеспечивающим их формирование. В рабочей программе и учебниках информатики для основной школы, разработанных авторским коллективом А.Г. Гейна, H.A. Юнермана, A.A. Гейна [49], также реализованы дидактические установки на освоение универсальных действий, через которые предполагается осуществлять приобретение учащимися ключевых компетенций. В программе авторского коллектива A.B. Горячева, В.Г. Герасимовой, Л.А. Макариной и

других [116] метапредметным результатом изучения курса «Информатика» также «является формирование ИКТ-компетенции и универсальных учебных действий», но авторами предлагается собственный перечень УУД.

Ориентация общеобразовательного курса информатики на метапредметный образовательный результат, который может быть достигнут при его освоении, обусловливает еще одну проблему. Она заключается в раскрытии возможности взаимосвязанного формирования универсальных учебных и предметных действий учащихся, которые реализуются через соответствующие метапредметные и предметные умения. Данная особенность обусловлена метапредметным характером информатики, согласно которому универсальные учебные действия могут рассматриваться как предметный компонент содержания обучения.

парадигмы школьного образования. На уроках информатики учебная деятельность преимущественно строится в форме решения задач. Роль задачи как эффективного средства обучения информатике рассматривается в психолого-педагогической и методической литературе. Многочисленные научно-методические исследования [2, 17, 34, 35, 39, 90, 117, 133 и др.] посвящены классификации задач, определению сложности и трудности задач, их роли и функций в обучении, вопросам содержания и методов их решения, взаимосвязи развития мышления школьников и задач и другим. Однако, как показал анализ диссертационных работ, пути и формы использования задач по информатике как средства формирования универсальных учебных действий, составляющих основу метапредметных образовательных результатов, разработаны учеными не в полной мере.

Таким образом, актуальность исследования определена наличием следующих противоречий:

Предмет исследования - методические условия эффективности формирования универсальных учебных действий в процессе решения задач на уроках информатики в осно