Холодная война вынудила США признать необходимость масштабных реформ образования в области науки. В 1958 году произошло сразу несколько важных событий, в том числе создание NASA (National Aeronautics and Space Administration) и BSCS (Biological Sciences Curriculum Study). Организация BSCS по сей день занимается разработкой учебных планов и методик обучения естественным наукам. Перед BSCS стояла задача полностью изменить подход к научному образованию. Учебные планы давно устарели и остро нуждались в реформах, студенты потеряли интерес к научному процессу. Нужны были новые методики, которые бы воодушевили любознательных студентов заниматься естественными науками и совершать открытия.
В рамках BSCS работали многие американские преподаватели и психологи, и многие стали впоследствии учёными с мировым именем, чьими разработками до сих пор пользуются преподаватели со всех концов планеты. Одним из участников проектов был Джозеф Джексон Шваб – выдающийся биолог и автор «Настольной книги учителя биологии».
Профессиональная работа Шваба была направлена на переосмысление преподавания на всех уровнях обучения. В первую очередь он призывал «научить науку исследованию самой науки». По его словам, причина изменения методов преподавания заключается в том, что сама наука изменилась. До Шваба наука всегда преподносилась студентам как почти безграничная риторика утверждения, в которой все современные и временные научные знания передаются как непреложная истина, бесспорная и не вызывающая сомнений. А ведь именно такой подход и убивает в студентах любознательность, кажется, что нет никакого смысла что-либо изучать, ведь всё давно уже известно.
Итак, Шваб предложил свою модель обучения биологии, получившую название «модель BSCS», хотя гораздо чаще она упоминается именно как «модель естественнонаучного исследования Дж. Шваба». Сегодня это одна из самых распространённых и уже классических методик преподавания естественных и социальных наук. Важной чертой этой модели является её универсальность – она применима во всех областях науки, в которых возможны исследования эмпирическим путём.
Модель естественнонаучного познания предлагает опираться на научное исследование как на образец для построения обучения. То есть использовать в обучении исследовательские методы и процедуры, принятые в науке. Шваб был абсолютно уверен, что идеи науки можно полностью понять только в контексте их возникновения и вызванных ими дальнейших экспериментов и исследований. Получается, что всё обучение тоже проходит в виде исследования.
Практика исследования темы урока противостоит привычному лекционному изложению материала, прямой передачи знаний от учителя к ученику, поэтому задействует и природную детскую любознательность. Обучение в виде исследования даёт детям почувствовать сам процесс добывания знаний на основе данных, получаемых в ходе специально спланированных преподавателем экспериментов. Этот процесс, в свою очередь, даёт новую пищу для размышлений и почву для дальнейшего изучения вопроса, постановки новых проблем. Но, что самое главное, такой исследовательский подход формирует правильное отношение к науке, не даёт детям забывать о том, что все знания носят изменчивый и относительный характер, что не бывает знаний абсолютных и что все они подвержены пересмотру. В таком обучении ответ не всегда можно найти в учебнике, но зато с опытным преподавателем и при должной командной работе можно прийти к верным выводам.
Согласно модели Дж. Шваба, учебный процесс пронизывают «Приглашения к открытию». Это смысловой стержень курса, ориентир для последовательного хода обучения. «Приглашения к открытию» строятся по примеру ведущих научных идей. Детям нужно понять, что все исследования строятся на некоторых предположениях или гипотезах, которые в ходе анализа данных или вообще самого поиска этих данных могут меняться. По мере развития науки приходят новые гипотезы и новые данные, а современные знания всего лишь основаны на наиболее проверенных фактах, что не означает их абсолютность, но и не отменяет их значения на текущий момент. Итак, каждое из «Приглашений» знакомит учащихся с процессом добывания знаний, и более того – делает их участниками этого процесса.
Кларин М. В. в своей книге «Инновации в мировой педагогике: обучение на основе исследования, игры и дискуссии» приводит в пример одно из таких «Приглашений к исследованию».
В курсе биологии дети изучают прорастание семян. Им предлагается к размышлению следующая информация:
«Исследователь поставил задачу выяснить условия наилучшего прорастания семян. Он поместил несколько зерен на влажную промокательную бумагу в двух стеклянных блюдцах. Одно из блюдец он поместил в темном помещении без доступа света, другое — в хорошо освещенной комнате. Температура в обоих помещениях была одинаковой. Четыре дня спустя исследователь осмотрел зерна и обнаружил, что они проросли на обоих блюдцах».
Детям предлагается самостоятельно интерпретировать данные, полученные в ходе этого эксперимента. Важный момент: в методических указаниях есть отметка о том, что логика самого эксперимента здесь не является первостепенной. То есть главная цель преподавателя не рассказать о роли света в прорастании семян. Здесь важно то, какие выводы будут делать дети. Поощряются все их предположения относительно выводов из эксперимента. Может быть, им кажется, что дело не в необходимости света, а в важности тепла и влажности для прорастания семян. Цель этого исследования – непосредственное знакомство учащихся с ошибочным толкованием данных и ролью, которую играет сама по себе постановка проблемы. Ученики должны четко осознавать, насколько тяжело бывает правильно интерпретировать исследовательские данные и насколько распространены ошибочные выводы.
Модель естественнонаучного исследования предполагает подробное описание или даже воссоздание условий некоторых экспериментов, постановку интересных заданий, пробуждающих любопытство и желание решить обозначенную проблему.
Общая последовательность шагов в реализации этой модели такова:
1. Знакомство учащихся с предметной областью, содержанием предстоящего исследования, включая сами методы познания.
2. Обозначение проблемы, при которой учащиеся сталкиваются с затруднениями в проведении исследования. Затруднения могут касаться чего угодно: поиска данных, их интерпретации, планирования и проведения эксперимента, построения выводов и т.д.
3. Учитель помогает ученикам в поиске возможных решений — так, чтобы они ясно ощутили трудности проведения исследования.
4. Учитель просит учеников наметить способы преодоления этих трудностей, пересматривая свои подходы к исследованию, планированию эксперимента, поиску данных, их организации, построению умозаключений и т.д.
Модель Дж. Шваба выстраивает учебный процесс таким образом, что дети сами тянутся исследовать окружающий мир. Учитель выступает в роли доброжелательного и заинтересованного помощника, он может ненавязчиво обратить внимание детей на упущенный важный факт или подсказать направление мыслей, ведущее к правильному выводу. Всё создаёт увлекательную атмосферу поиска.
Ещё одна модель, разработанная в то же время, но уже преимущественно другим педагогом – Дж. Зухманом, - носит название «Обучение исследованию». Это модель систематического сбора данных, выдвижения и проверки гипотез. Суть модели такая же – изучение науки научными же инструментами, но главной целью становится не просто пробудить интерес и привить понимание относительности знаний, а обучение основным исследовательским навыкам.
Центральной в рамках этой модели является некоторая парадоксальная ситуация, порождающая познавательный конфликт. Примером может служить какое-нибудь природное явление или несложный эксперимент. Скажем, ученики наблюдают, как биметаллическая пластина нагревается с помощью горелки. Сталь и медь приделаны друг к другу так, что на первый взгляд кажутся одним целым. При нагреве металлы расширяются, но из-за разности в температуре плавления, пластина начинает выгибаться, что вызывает удивление и интерес у учащихся. Такой сильный изгиб не может быть вызван обычным тепловым расширением. Далее урок строится таким образом, что дети могут сами «вести расследование» - выдвигать предположения, что происходит. Учащиеся задают вопросы учителю, но он не отвечает на них развернуто, а всего лишь помогает с направлением мыслей. Это напоминает игру «горячо-холодно». Получается, что дети строят гипотезы и проверяют их у учителя, который говорит, верны ли их утверждения. Например, если ученик задаёт вопрос «была ли температура нагрева выше температуры плавления?», это означает, что прежде, чем задать вопрос, ребенок построил взаимосвязь факторов нагрева, температуры, изменения состояния вещества. Если учитель, отвечает на вопрос положительно, это значит, что первоначальная гипотеза ученика подтвердилась и он может дальше выстраивать свою цепочку рассуждений и задавать следующий вопрос.
Дальше, когда основная гипотеза уже выдвинута и одобрена преподавателем, учащиеся переходят к демонстрационным опытам. Чаще всего это конечно не реальные опыты, а своего рода мысленные эксперименты. И здесь так же ключевым моментом является постановка вопросов учителю. «Если уменьшить пламя, будет ли пластинка изгибаться?» Ответ можно либо получить у преподавателя, либо же поставить свой эксперимент.
В конце урока дети должны прийти к определённому выводу, обычно и являющемуся темой урока. Тогда уже учитель делает ретроспективу всех проведенных гипотез и экспериментов и формулирует вместе с детьми основные выводы.
Эта модель обучения направлена на освоение навыка систематического изучения. Как правило, выделяются следующие этапы:
1. Парадоксальная ситуация, столкновение с проблемой. Учитель показывает или формулирует ситуацию, вызывающую познавательный интерес;
2. Сбор данных – «верификация».
Ученики ищут достоверные сведения об объектах и явлениях. Для учителя здесь важно расширить поле познавательного поиска, объем и характер доступных детям сведений. Типы этих сведений могут впоследствии стать предметом ретроспективного анализа. Например:
· характеристики объектов («Сделана ли пластина из металла?»);
· явления («Если пластину перевернуть, согнётся ли она в другую сторону?»);
· условия - характеристики состояния объектов («Была ли температура согнувшейся пластины выше комнатной?»);
· свойства - информация о поведении объектов в различных условиях («Всегда ли медь так ведёт себя при нагреве?»)
3. Сбор данных — экспериментирование.
Ученики выделяют предметы исследования, выдвигают гипотезы, проверяют предполагаемые причинно-следственные связи. Экспериментирование включает две основные стороны: изучение и непосредственную проверку. Вопросы, моделирующие эксперимент, дают возможность проверить гипотезу; их постановка требует наличия опыта, и задача учителя — помочь детям освоить такой опыт. Например, учитель помогает ученикам не торопиться слишком рано отбрасывать недостаточно проверенные предположения (независимо от того, «верны» они или нет).
4. Построение объяснения. Ученики формулируют объяснение первоначальной проблемы. Нередко таких объяснений несколько. Учитель может попросить детей изменить формулировки, чтобы обратить внимание на нюансы. В ходе обсуждения класс находит такое объяснение, которое полностью соответствует исходной ситуации.
5. Анализ хода исследования. Класс возвращается к проведенному исследованию, анализирует его ход. Учитель ориентирует детей на выяснение того, какие вопросы были наиболее эффективными для поиска информации, построения гипотезы, проверки объяснения и т.д.
Для учителя в ходе такого урока важно сочетать поддерживающее доброжелательное отношение к активности детей и «нейтральное» отношение непосредственно к их гипотезам и исследованиям. Это нужно для того, чтобы дети не боялись высказывать свои предположения, но и не получали каких-то дополнительных данных, мешающих или наоборот слишком ускоряющих исследование.
В обучении, построенном на моделях естественнонаучного исследования», дети в интересной форме осваивают познавательные навыки и сам процесс получения знаний. Джозеф Шваб писал: «Обратите внимание, что мы сказали: «Показывать ученику возникновение знаний из данных», «Показать ученику, что знания изменяются». Это значит, что просто рассказывать ученику об этом бесполезно. Необходимо показать науку в действии, а не говорить о ней...»
Совершенно неудивительно, что все эти модели стали классикой дидактических материалов и применяются сегодня практически во всех мировых системах образования.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.