Развитие исследовательской активности учащихся при изучении стохастики

Развитие исследовательской активности учащихся при изучении стохастики

Лейзерман Ж.Б.

Международный мониторинг качества математического образования показал высокий уровень математических знаний и умений российских школьников, но выявил невысокий уровень умений применять полученные в школе математические знания и умения в жизненных ситуациях. В современной школе приоритетными стали цели обучения, связанные с компетентностным подходом в обучении, акцентирующего внимание на развитие мотивационных, когнитивных, личностных и коммуникативных качеств ученика, приводящего его к интеллектуальному и социальному становлению. На первое место выходит субъектное становление ученика, главным, по словам А. В. Петровского [2], является «развитие интеллекта учащихся, а не приобретение знаний, умений и навыков, за которыми остается лишь роль, хотя и важнейшая, быть средством этого развития». В качестве результата образования рассматривается не сумма усвоенной информации, а способность человека действовать в различных проблемных ситуациях. Проблемы современного школьного образования стали рассматриваться с позиции гуманизма (Н.А. Бердяев, М. Н. Берулава, В. В. Сериков, В.А. Сухомлинский), личностно-ориентированного (Ш.А. Амонашвили, Е. Н. Бондаревская, Л. М. Фридман, И.С. Якиманская) и компетентностного подходов к обучению (И.А. Зимняя, А. В. Хуторский и другие).

В основе психической потребности каждого человека в поисковой активности лежит открытый И. П. Павловым безусловный рефлекс, названный им «ориентировочно-исследовательским рефлексом». Поисковая активность обусловливает исследовательское поведение индивида, при этом, его исследовательская деятельность направлена на решение в условиях неопределенности возникшей жизненной проблемной ситуации. Компетентностный подход в обучении сближает решение учебных задач при обучении математике с реализацией поисковой активности индивида по разрешению проблемной ситуации.

стохастика исследовательская активность учащийся Разработанная и апробированная автором [4; 5] система методических приемов и методов формирования и развития исследовательских компетенций учащихся при изучении стохастики является дополнительной составляющей методической системы обучения математике. Она расширяет, углубляет и дополняет каждую компоненту методической системы обучения математике: в целях, содержании, методах, формах и средствах обучения, при этом основное внимание отведено развитию поисковой, исследовательской активности ученика.

Система методических приемов и методов развития поисковой исследовательской активности ученика состоит из четырех разработанных методических блока, практическая реализация которых связана с определенным этапом в обучении.

Первый блок системы методических приемов и методов развития поисковой, исследовательской активности ученика при изучении стохастики составляют прикладные исследовательские проекты, содержание которых составляет статистическая обработка данных и использование полученных результатов. При сборе данных и обсуждении результатов проектов развивается коммуникативность учащихся.

Второй блок системы методических приемов и методов развития поисковой, исследовательской активности состоит из тех методических приемов, которые, с помощью постановки других вопросов, вопросов об обобщении данной задачи, об обратной задаче, об аналогичной задаче, делают стандартные задачи с готовыми утверждениями задачами исследовательского типа, стимулирующими поисковую, исследовательскую активность учеников.

Третий блок составляет разработанная система исследовательских задач с более сложным содержанием, с комплексными методами и специальными приемами их решений. Сюда входят и задачи олимпиадного характера. Примером такой задачи при изучении стохастики может служить задача о нахождении числа маршрутов от дома до школы, если их разделяет несколько улиц с указанием расстояний по каждому кварталу, нахождение вероятности того, что ученик пройдет наугад по пути заданной длины.

Четвертый блок системы методических приемов и методов развития поисковой, исследовательской активности ученика при изучении стохастики состоит из системы задач, решения которых требует использования математического моделирования. Моделирование является методом познания, универсальной познавательной процедурой, и знакомство учащихся с этим универсальным методом исследования необходимо. Вопросы об объектах реального мира можно найти только исследуя модели этих объектов.

Согласно В. А. Штоффу, «Под моделью понимается такая мысленно представленная или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что изучение дает нам новую информацию об этом объекте». При этом В. И. Арнольд отметил, что «умение составлять адекватные модели реальных ситуаций должно составлять неотъемлемую часть математического образования. Успех приносит не столько применение готовых рецептов, сколько математический подход к явлениям реального мира».

Эта составляющая системы приемов и методов развития поисковой, исследовательской активности учащихся при изучении стохастики позволяет выделить систему методических целей при формировании исследовательских компетенций при изучении стохастики:

Уметь выделять необходимые объекты в задаче в качестве математических объектов; находить связи между объектами задачи, и, соответственно, выражать их через математические объекты, представляющие объекты данной задачи.

Уметь строить математическую модель задачи, выдвигать цели, гипотезы, и формулировать задачи для математической модели; определять тип математической модели и производить исследование модели.

Уметь производить поиск метода решения математической модели, решать математическую модель и оценивать полученные результаты.

Уметь интерпретировать результаты решения математической модели для поставленной практической задачи или проблемы; формулировать рекомендации по результатам полученного решения.

Уметь определять класс новых задач с эквивалентной (изоморфной) математической моделью.

Понятие модели нельзя недооценивать в формировании и развитии исследовательских компетенций учащихся при изучении элементов стохастики. Это понятие играет ключевую роль. Дело в том, что выражения «случайно нарисованный объект» и «наугад взятый объект», которые часто присутствуют в условиях вероятностных задач, содержат в себе неопределенность, возможно порождающую различные математические модели одной задачи, что, в свою очередь, дает и разные ответы. Приведем пример, показывающий значение выбора модели при решении задач.

Пример. Случайным образом нарисован треугольник. Какова вероятность того, что он является остроугольным?

В первом случае [3, с. 166 — 167], когда за основные математические объекты, определяющие остроугольный треугольник взяты углы, искомая вероятность равна 0,25.

Во втором случае, если за основные математические объекты взяты стороны треугольника, то искомая вероятность приближенно равна 0,31.

Таким образом, различные используемые математические модели для одной задачи приводят к разным ответам. Заметим, что систем математических объектов, параметров, определяющих треугольник, гораздо больше, чем используемые в данном примере.

1. Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся // PISA 2003 / Под ред. Г. С. Ковалева. М., 2004.

2. Петровский А. В. Новое педагогическое мышление / Под ред. А. В. Петровского. М., 1989.

3. Мордкович А. Г., Семенов П. В. Алгебра и начала математического анализа. 11 класс: Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений (профильный уровень): В 2 ч.М., 2008. Ч.1.

4. Лейзерман Ж. Б. О системе вероятностных задач, направленных на формирование исследовательских компетенций // Проблемы совершенствования математической подготовки в школе и вузе. М. 2009. Вып.14. С.152 155.

5. Лейзерман Ж. Б. К вопросу о формировании исследовательской компетентности учащихся при изучении математики // Математика, информатика, физика и их преподавание. М. 2009. С. 227−229.