Теоретические и практические основы использования элементов технологии проблемного обучения в интеллектуальном развитии учащихся на уроках информатики

Проблемное обучение, его сущность и виды

Проблемное обучение — это целостная система, в основе которой лежит идея разрешения проблем. 32, стр.11].

Проблемное обучение основано на получении новых знаний обучающихся посредством разрешения проблемных ситуаций как практического, так и теоретико-познавательного характера. Проблемная ситуация возникает, тогда, когда у человека есть познавательная потребность и интеллектуальные возможности решать эту задачу: при наличии затруднения, противоречия между старым и новым, известным и неизвестным, данным и искомым, условиями и требованиями.

Этот процесс разворачивается аналогично трем фазам мыслительного акта (по С.Л. Рубинштейну), который возникает в проблемной ситуации и включает осознание проблемы, ее решение и конечное умозаключение. Поэтому проблемное обучение основывается на аналитико-синтетической деятельности обучающихся, реализуемой в рассуждении, размышлении. Это эвристический тип обучения с большим развивающим потенциалом.

В профессиональной деятельности требуется все чаще и чаще из-за наличия событий с большой степенью неопределенности наличие творческого и продуктивного мышления. Поэтому будущий рабочий (специалист) нуждается в новых нестандартных средствах и способах деятельности, так как традиционные в этих условиях уже недостаточны. Такие ситуации называются проблемными. Проблемная ситуация — это непременное условие, своеобразный пусковой механизм творческого мышления. Как только возникла проблемная ситуация, включается мышление, необходимое для понимания сущности, смысла затруднения, противоречия. Проблемная ситуация в этом случае уже переходит в осознаваемую мыслительную задачу, проблему. Такие ситуации, как правило, создаются на реальном материале дисциплины информатика и ИКТ:

• -постановка учащихся в условия необходимости практического использования знаний и умений в новых непривычных для них условиях;
• -вскрытие противоречий между теоретическим или принципиально возможным путем решения задачи и практической неосуществимостью или целесообразностью этого способа;
• -постановка учащихся перед необходимостью выбора правильного решения из ряда известных им решений;
• -постановка учащихся в ситуацию, когда они осознают, что имеющихся у них знаний и умений недостаточно, чтобы решить поставленную задачу.

На этой основе строится технология проблемного обучения, сущность которой заключается в том, что учащихся ставят в положение «первооткрывателей», «исследователей» учебных и практических ситуаций.

При проблемном обучении всегда имеют место постановка и решение познавательных задач (проблем), выдвигаемых в форме вопроса, задания, задачи. Но не всякая проблемная ситуация становится проблемой, хотя каждая проблема содержит проблемную ситуацию. Вопрос, на который учащийся заранее, знает ответ, не является проблемой. Не относится к проблеме и такой вопрос, ответ на который учащемуся неизвестен и у него нет знаний и опыта для его поиска.

Проблема — это вопрос или задача, способ решения или разрешения которой учащемуся заранее неизвестен, но он обладает исходными знаниями и умениями для поиска результата или способа выполнения. 36, стр.72] Этими положениями следует руководствоваться при создании или выборе проблемных ситуаций и формулировании проблем.

Проблема, познавательная задача возникают на основе противоречия между известным, освоенным и еще неизвестным, между новыми фактами, явлениями, зависимостями и ранее усвоенными знаниями, способами деятельности, в которые эти факты и явления «не укладываются» .

Таким образом, противоречия, которые существуют в реальной действительности, отражаются в сознании учащихся только тогда, когда они сталкиваются с ними. Проблема, следовательно, существует объективно, независимо от того, стала ли ситуация проблемной для учащегося, осознал ли он это противоречие, ищет ли он свое решение. Для учащегося его ситуация превращается в проблемную, когда он осознает и воспринимает противоречия. Исходя из этого положения, учителю не следует произвольно, искусственно конструировать проблемную ситуацию. Необходимо провести целесообразный отбор реальных учебных и практических ситуаций, столкнуть учащихся с ними, побуждая их к открытию нового.

Проблемное обучение как средство развития технического мышления В результате более или менее длительного опыта решения технических задач вырабатывается определенная направленность мышления, выражающаяся в техническом осмысливании действительности, в особом стремлении выделять в ней технические явления, в способности сосредоточиться на решении технических задач. Если процесс технического мышления протекает в ходе решения задач, то естественно предположить, что способ его развития должен моделировать ход решения задачи. Такой способ обучения можно назвать проблемным.

Проблемное обучение — это система обучения, предполагающая создание в учебно-педагогическом процессе условий, при которых учащийся усваивает знания и умения путем проблемных ситуаций и овладения способами их разрешения. 16, стр.12] Основу теории проблемного обучения составляют понятия проблемной ситуации и способа ее разрешения. Проблемная ситуация — это психическое состояние человека, испытывающего познавательную трудность, это противоречие, выявившееся в форме вопроса, заданного самому себе [29, стр.11] В результате разрешения системы таких ситуаций учащиеся открывают для себя новые знания и способы действий с ними, овладевают общими принципами решения задач. Проблемные ситуации должны быть доступными для учащихся определенного возраста, учитывать их познавательные и практические возможности и т. п.

В максимальной степени процесс мышления проявляется и развивается при решении проблемных задач.

Обращаясь к проблемному обучению, учитель не сообщает знаний в «готовом виде», а ставит перед учащимися проблемные задачи, побуждает искать пути и средства для их решения. Здесь сама проблема «прокладывает путь» к новым знаниям и способам действия, а не наоборот. То, что новые знания вводятся не ради получения следующей порции сведений, а ради решения проблемы, является принципиально важным.

Можно выделить три признака проблемной ситуации в обучении. Во-первых, она должна быть такой, чтобы ее разрешение можно было ориентировать на возможности познавательной и исследовательской активности учащихся. Во-вторых, все вопросы, порождаемые проблемной ситуацией, должны быть значимыми для учащихся. В-третьих, разрешение основной проблемы, как правило, должно протекать на фоне решения цепи соподчиненных проблем, вытекающих одна из другой и показывающих логические отношения между изучаемыми явлениями, законами, процессами.

Основным критерием выделения тех или иных типов проблемных ситуаций является принцип противоречий в структуре имеющихся на данном этапе обучения у учащихся представлений, знаний, умений и навыков. Именно через разрешение различного рода противоречий происходит глубокое и прочное усвоение знаний, и именно разрешение противоречий способствует умственному развитию.

Проблемная ситуация может возникнуть как следствие противоречия между исходными знаниями и новыми, парадоксальными фактами, разрушающими известную теорию, между теоретически возможным способом решения и его практической нецелесообразностью, между практически доступным результатом и отсутствием теоретического обоснования и т. п.

В общем, большинство проблемных ситуаций можно свести к случаям нехватки или избытка теоретической или фактической информации (выделяют проблемные задачи с неопределенностью условий, с противоречивыми, недостающими, избыточными, частично неверными данными и т. п.). Главное, чтобы проблемная ситуация удивила учащегося, вызвала у него интерес, желание разобраться.

Психологический механизм происходящих процессов, при проблемном обучении следующий: возникновение проблемы; осознание проблемы и ее «принятие»; процесс поисков решения проблемы (выдвижение гипотезных доказательств); получение окончательного результата и его проверка.

Выделяют основные условия успешного проблемного обучения: 1) необходимо вызвать интерес учащихся к содержанию проблемы; 2) обеспечить посильность работы для учеников с возникающими проблемами;

• 3) информация, которую учащийся получит при решении проблемы, должна быть значимой, важной в учебно-профессиональном плане;
• 4)проблемное обучение реализуется успешно лишь при определенном стиле общения между преподавателем и обучаемыми, когда возможна свобода выражения своих мыслей и взглядов учениками при пристальном доброжелательном внимании преподавателя к мыслительному процессу учащегося. В результате такое общение в виде диалога направлено на поддержание познавательной, мыслительной активности учеников.

Проблемное обучение ставит своей задачей:

• 1) развитие мышления и способностей учеников, развитие творческих умений;
• 2) усвоение учениками знаний, умений добытых в ходе активного поиска и самостоятельной" решения проблем, в результате эти знания, умения более прочные, чем при традиционном обучении;
• 3) воспитание активной, творческой личности ученика, умеющего видеть, решать нестандартные профессиональные проблем.

Сущность проблемного обучения Проблемное обучение это не абсолютно новое педагогическое явление. Элементы проблемного обучения можно увидеть в эвристических беседах Сократа, в разработках уроков для Эмилля у Ж. Ж. Руссо. Особенно близко подходил к этой идеи К. Д. Ушинский. Он, например, писал: «Лучшим способом перевода механических комбинаций в рассудочные мы считаем для всех возрастов, и в особенности для детского, метод, употреблявшийся Сократом и названный по его имени Сократовским. Сократ не навязывал своих мыслей слушателям, но, зная, какие противоречия ряда мыслей и фактов лежат друг подле друга в их слабо освещенных сознанием головах, вызывал вопросами эти противоречащие ряды в светлый круг сознания и, таким образом, заставлял их сталкивать, или разрушать друг друга, или примиряться в третьей их соединяющей и уясняющей мысли». [19, стр.28].

История собственно проблемного обучения начинается с введения, так называемого исследовательского метода, многие правила которого в буржуазной педагогике были разработаны Джоном Дьюи.

Глубокие исследования в области проблемного обучения начались в 60-х годах. Идея и принципы проблемного обучения в русле исследования психологии мышления разрабатывались советскими психологами С. Л. Рубинштейном, Д. Н. Богоявленским, Н. А. Менчинской, А. М. Матюшкиным, а в применении к школьному обучению такими дидактами, как М. А. Данилов, М. Н. Скаткин. Много этими вопросами занимались Т. В. Кудрявцев, Д. В. Вилькеев, Ю. К. Бабанский, М. И. Махмутов и И. Я. Лернер. Исследования в этой области ведутся сейчас и другими представителями педагогической науки.

Задачей образования является формирование гармонически развитой личности. В современной педагогике исследуются вопросы общего развития учащихся в процессе обучения. Важнейший показатель всесторонне и гармонично развитой личности — наличие высокого уровня мыслительных способностей.

Развивающим обучением, то есть ведущим к общему и специальному развитию можно считать только такое обучение, при котором учитель, опираясь на знания закономерностей развития мышления, специальными педагогическими средствами ведет целенаправленную работу по формированию мыслительных способностей своих учеников в процессе изучения ими основ наук. Такое обучение и является проблемным.

Проблемное обучение возникло как результат достижений передовой практики и теории обучения и воспитания в сочетании с традиционным типом обучения является эффективным средством общего и интеллектуального развития учащихся.

В педагогической литературе имеется ряд попыток дать определение этому явлению. Под проблемным обучением В. Оконь понимает «совокупность таких действий, как организация проблемных ситуаций, формулирование проблем, оказание ученикам необходимой помощи в решении проблем, проверка этих решений и, наконец, руководство процессом систематизации и закрепления приобретенных знаний». 9, стр.20].

Д.В.Вилькеев под проблемным обучением имеет в виду такой характер обучения, когда ему придают некоторые черты научного познания. Сущность проблемного обучения И. Я. Лернер видит в том, что «учащийся под руководством учителя принимает участие в решении новых для него познавательных и практических проблем в определенно системе, соответствующей образовательно-воспитатальным целям школы» .

Т.В.Кудрявцев суть процесса проблемного обучения видит в выдвижении перед учащимися дидактических проблем, в их решении и овладении учащимися обобщенными знаниями и принципами проблемных задач. Такое понимание имеется и в работах Ю. К. Бабанского На основе обобщения практики и анализа результатов теоретических исследований М. И. Махмутов дает следующее определение понятия «проблемное обучение»: «Проблемное обучение — это тип развивающего обучения, в котором сочетаются систематическая самостоятельная поисковая деятельность учащихся с усвоением или готовых выводов науки, а система методов построена с учетом целеполагания и принципа проблемности; процесс взаимодействия преподавания и учения ориентирован на формирование познавательной самостоятельности учащихся, устойчивости мотивов учения и мыслительных (включая и творческие) способностей в ходе усвоения ими научных понятий и способов деятельности, детерминированного системой проблемных ситуаций» [25,стр.54].

Проблемное обучение не может быть одинаково эффективным в любых условиях. Анализ практики показывает, что процесс проблемного обучения порождает различные уровни, как интеллектуальных затруднений учащихся, так и их познавательной активности и самостоятельности при усвоении новых знаний, чем при применении прежних знаний в новой ситуации.

Виды проблемного обучения правильнее всего различать по соответствующим видам творчества. На этом основании можно выделить три вида проблемного обучения.

Первый вид («научное» творчество) — это теоретическое исследование, то есть поиск, и открытие ученикам нового правила, закона, теоремы и т. д. В основе этого вида проблемного обучения лежит постановка и решение теоретических учебных проблем.

Второй вид (практическое творчество) — поиск практического решения, то есть поиск способа применения известного знания в новой ситуации, конструирование, изобретение. В основе этого вида проблемного обучения лежит постановка и решение практических учебных проблем.

Третий вид (художественное творчество) — это художественное отображение действительности на основе творческого воображения, включающее в себя литературные сочинения, рисование, написание музыкального произведения, игру, и т. д.

Все виды проблемного обучения характеризуются наличием репродуктивной, продуктивной и творческой деятельности ученика, наличие поиска и решения проблемы. Они могут осуществляться при различных формах организации педагогического процесса. Однако первый вид чаще всего встречается на уроке, где наблюдается индивидуальное, групповое и фронтальное решение проблем. Второй — на лабораторных, практических занятиях. Третий вид — на уроке и на внеурочных занятиях.

Вполне понятно, что каждый вид проблемного обучения как внутренне дифференцированная деятельность имеет сложную структуру, дающую в зависимости от множества факторов различную результативность обучения.

Каждый из перечисленных видов проблемного обучения может протекать различной степенью познавательной активности ученика. Определение этой степени имеет важное значение для управления процессом формирования познавательной самостоятельности учащихся.

Каждый вид отвечает одному из важнейших условий проблемного обучения — наличие определенного уровня познавательной самостоятельности ученика.

Выделяют три основных метода проблемного обучения:

• 1)проблемное изложение;
• 2)частично-поисковая деятельность;
• 3)самостоятельная исследовательская деятельность.

Наиболее простой метод — проблемное изложение учебного материала по лекции, когда преподаватель ставит проблемные вопросы, выстраивает проблемные задачи и сам их решает, ученики лишь мысленно включаются процесс поиска решения.

Частично-поисковый метод постепенно приобщает учеников к самостоятельному решению проблем; в ходе проблемных семинаров, практических занятий, эвристических бесед ученики под руководством преподавателя решают проблемы. Преподаватель придумывает систему проблемных вопросов, ответы на которые опираются на имеющуюся базу знаний, но при этом не содержатся в прежних знаниях, т. е. вопросы должны вызывать интеллектуальные затруднения учащихся и целенаправленный мыслительный поиск. Преподаватель должен придумать возможные «подсказки» и наводящие вопросы, он сам подытоживает главное, опираясь на ответы учеников.

Исследовательский метод предполагает, что ученики самостоятельно формулируют проблему и решают ее с последующим контролем преподавателя, что обеспечивает продуктивную деятельность (творчество) и наиболее эффективных и прочных «знаний-трансформаций» .

Проблемно-поисковые методы обучения. Отличительной чертой этих методов является постановка перед студентами вопроса (проблемы), на который они самостоятельно ищут ответ, сами создают для них новые знания, «делают открытия», формулируют теоретические выводы. Проблемно-поисковые методы требуют активной мыслительной деятельности учащихся, творческого поиска, анализа собственного опыта и накопленных знаний, умения обобщать частные выводы и решения. Несомненно, познавательная деятельность студентов протекает не самостоятельно, а под руководством преподавателя, который цепочкой вопросов и заданий подводит студентов к выводам. Использование проблемно-поисковых методов требует от преподавателя хорошего знания учебного материала, умения устанавливать и поддерживать в учебной работе контакт со студентами, создавать атмосферу сотрудничества.

Проблемная лекция отличается от обычной тем, что начинается с постановки проблемы, которую в ходе изложения учебного материала лектор последовательно и логично решает или раскрывает пути ее решения. Постановка проблемы побуждает слушателей к работе мысли, к попытке самостоятельно ответить на поставленный вопрос, вызывает интерес к излагаемому материалу, привлекает внимание слушателей.

Эвристическая беседа (от лат. эврика — открытие) представляет собой ряд вопросов преподавателя, направляющих мысли и ответы учащихся. Успех беседы зависит от умелой постановки серии вопросов и знания предполагаемых ответов учащихся. Беседа может начинаться с сообщения фактов, описания явлений, событий, демонстрации фрагментов кинофильмов, показывающих проблемные ситуации, которые необходимо разрешить.

В ходе эвристической беседы преподаватель путем умело поставленных вопросов заставляет студентов на основе имеющихся знаний, наблюдений, жизненного опыта, логических рассуждений формулировать новые понятия, выводы, правила. Учащихся сами «делают открытия», получают новые знания, что доставляет им творческую радость и стимулирует их познавательную активность.

Эвристическая беседа — основной метод проблемного обучения. 22, стр.37] Степень проблемности в ней проявляется по-разному: это может быть цепочка вопросов, обращенных к опыту, знаниям, размышлениям студентов; постановка проблемы, которую студенты решают под руководством преподавателя, выдвигая гипотезу, формулируя возможные пути ее решения, совместно обсуждая ход и результаты решения, экспериментируя, подтверждая или опровергая выдвинутую гипотезу; это может быть лишь «называние» темы, где студенты сами формулируют и решают проблемы.

Учебная дискуссия — один из методов проблемного обучения. Суть ее состоит в том, что преподаватель излагает две различные точки зрения, касающиеся одной и той же проблемы, и предлагает учащимся выбрать и обосновать свою позицию. Преподаватель поддерживает дискуссию, раскрывая, уточняя аргументы спора, вводя дополнительные вопросы, поскольку задача участников дискуссии состоит не только в том, чтобы отстоять свою точку зрения, но и опровергнуть противоположную. Выявление позиций учащихся, их правильных и ошибочных суждений дает возможность более обоснованно и убедительно утвердить в их сознании основные теоретические положения и выводы.

Для дискуссии выбирают такие вопросы, в которых наличие двух точек зрения может быть естественным. Не следует создавать искусственные ситуации, когда кто-то отстаивает заведомо ложную точку зрения, будучи убежденным в том, что она ложная.

Учебная дискуссия — организационно сложная форма работы. Она требует определенной подготовленности учащихся — умения вести обсуждение, достаточного кругозора, запаса знаний и представлений.

Поисковая лабораторная работа. По ряду учебных предметов изучению теоретического материала может предшествовать поисковая лабораторная работа по инструкции, на основании которой учащиеся сами должны сделать выводы о свойствах тех или иных веществ, взаимосвязи и зависимости между ними, способах выявления этих свойств. За поисковой лабораторной работой следует эвристическая беседа, в ходе которой под руководством преподавателя учащиеся на основе проведенных наблюдений и экспериментов делают обобщения и теоретические выводы. Выполнение отдельными группами учащихся экспериментов с разными веществами или различными способами обогащает коллективный опыт, делает теоретические положения более обоснованными, убедительными.