Тема 3. Проблемное обучение
Учебная ситуация 1. Устройство проблемной ситуации
Задание 1. Прочитайте текст
Логика разворачивания исследовательской деятельности включает в себя ряд этапов.
- Проблематизация.
- Разбивка проблемы на комплекс задач и подбор методов решения задач.
- Формулировка гипотез(ы) (реально формулируется не одна, а несколько конкурирующих между собой гипотез). При этом важно обосновать гипотезы, ведь каждая гипотеза претендует на истинность.
- Планирование исследовательских работ и выбор необходимого инструментария.
- Проверка выдвинутых предположений. На этом шаге какая-то из гипотез приобретает статус знания.
- Оформление результатов исследовательской деятельности как конечного продукта.
- Представление результатов исследования в обобщенном и структурированном виде широкому кругу заинтересованных лиц для обсуждения и возможного дальнейшего практического использования.
Итак, первый этап исследования – это проблематизация. Проблематизация начинается с удивления. Удивление должно быть переоформлено в проблему; проблема – в исследовательский вопрос, в котором зафиксировано противоречивая природа изучаемого объекта, явления.
Подчеркнем, именно с проблемы, с исследовательского вопроса начинаются серьезные исследования. И с результатами именно этих исследований мы и знакомим учащихся на уроках.
Отсутствие исследовательского вопроса у школьников делает все дальнейшую их работу во многом бесполезной. Как говорил известный российский филолог Михаил Михайлович Бахтин «То, что не отвечает ни на какой вопрос, лишено для человека всякого смысла».
***
В рамках данной темы мы остановимся на проблемном обучении, как исходной педагогической практике, которая должна быть использована как существенный ресурс при организации учебных исследований учащихся. Одновременно с этим мы обсудим трудности, которые в последнее время стали более чем очевидны из-за не всегда некорректного использования этой технологии.
В отечественной педагогике проблемное обучение активно обсуждалось и применялось в педагогической практике в 70-80 годы XX века. Сейчас, на фоне новых образовательных стандартов, в которых заявлены принципы учебной инициативы, самостоятельности, ответственности, интерес к проблемному обучению возвращается.
***
Существуют разные определения проблемных ситуаций. Эти разные определения фиксируют разные стороны проблемных ситуаций. Понятно, что ориентируясь на то или иное определение, педагог начинает в соответствии с ним и организовывать свою практику.
Вот весьма часто используемое определение проблемной ситуации. Проблемная ситуация – это осознание, возникающее у учащихся при выполнении практического или теоретического задания; осознание того, что ранее усвоенных знаний оказывается недостаточно и возникновение субъективной потребности – в новых знаниях, реализующейся в целенаправленной познавательной активности.
Как видим, в данном определении проблемная ситуация обсуждается как дефицит способов и средств для решения поставленной задачи, сформулированного вопроса.
На первый взгляд, все корректно. Более того, такая формулировка проблемной ситуации используется в Развивающем обучении (В. Давыдов, Д. Эльконин).
Однако в РО (развивающее обучение) эта формулировка используется лишь в отношении к особым образом (!) сконструированным учебным задачам.
Например, школьникам второго класса предлагается измерить периметр спортивного зала при помощи спичечного коробка с известной длиной стороны. При этом второклассники, и это принципиально, умеют измерять периметры небольших объектов тем же самым коробком.
И здесь, в ходе решения проблемно-организованной практической ситуации, дети с той или иной степенью самостоятельности открывают идею промежуточной мерки и совместно с учителем выходят на идею умножения.
Как видите, идея дефицита способов и средств требует особых учебных ситуаций.
… Сейчас же принцип дефицита способов и средств стал очень часто применяться к любым ситуациям.
Посмотрим, к чему это приводит на практике.
На практике это приводи к тому, что каждая новая тема учебника с легкостью определяется как проблемная ситуация (задача).
«Что такое – словосочетание?», «Кто такие пресмыкающиеся?», «Что такое причастие?», «Как решить квадратное уравнение?», «Как найти площадь прямоугольника?» и т.д. и т.д. Все эти новые темы для школьников являются с формальной точки зрения данного определения – проблемными, потому что у школьников нет ответов на эти вопросы, нет способов и средств для ответа на эти вопросы.
Вот, например, еще вопросы с урока по химии, обозначенные педагогом как проблемные:
«Нужно ли человеку знать о жесткости воды?»
«Какие виды жесткости воды существуют?»
«Как можно обнаружить жесткость воды?»
«Какие советы можно дать людям, чтобы избежать негативного влияния жесткости воды на здоровье, приготовление пищи, стирку и др.?»
И т.д.
В чем существеннейший педагогический недостаток всех этих вопросов? Ответ простой – здесь нет логического или смыслового противоречия; здесь нет проблемы.
***
Для того, что бы привлечь учащихся к попыткам решить проблемную задачу требуется, чтобы эти задачи отвечали еще одному условию.
Необходимо, чтобы в задачах было задано смысловое\логическое противоречие, в котором сопрягаются известные школьникам знания и новый материал, предлагаемый к изучению; сопрягаются известные способы решения задач и новые, предлагаемые к открытию/освоению (все тот же пример с коробком и периметром огромного зала).
В проблемной задаче с той или иной степенью очевидности сталкивается имеющийся опыт учащихся и новые обстоятельства, где этого опыта оказывается недостаточно.
Через сопряжение, противопоставление, обнаружение смысловых коллизий, через когнитивный диссонанс (Фестингер) учащиеся и понимают проблемную задачу и принимают ее, оформляя для самих себя проблемную ситуацию, а затем – в проблемный вопрос.
Внешне проблемная задача может быть (должна быть) похожа на задачи, которые школьники уже умеют решать. Но в ней «что-то не так, как обычно». Имеющихся способов и средств недостаточно, хотя и кажется (!), что они могут быть применены для решения новой задачи. И нужно еще понять, что в этой задаче не так. Понять, в чем проблема. Выстроить для себя проблемную ситуацию. Попасть в нее. Принять ее. Сформулировать вопрос. И ответить на него. И, тем самым, решить исходную задачу.
В этом смысле определение проблемной задачи может звучать следующим образом.
Проблемная задача – это познавательная задача, которая характеризуется смысловым или логическим противоречием между имеющимися знаниями, умениями, способами, средствами и предъявляемым требованием.
***
Если мы вернемся к перечисленным выше вопросам (урок химии и др.), то увидим, что в них противоречий нет.
Примеры двух проблемных ситуаций из книги А.М. Матюшкина
«Проблемные ситуации в мышлении и обучении» (М.: «Педагогика», 1972.- 168 с.). представлены в разделе «дополнительные материалы»
***
В данном тексте мы не проводили специально различения между проблемной задачей, проблемной ситуацией и проблемным вопросом.
Сделаем это сейчас. Проблемная задача – это собственно условия, сформулированное взрослым; проблемная ситуация – это психологическое переживание учащимися понятого рассогласования; проблемный вопрос – это вопрос, сформулированный самими учащимися и в котором уже рационально оформлено то или иной противоречие. При этом в вопросе уже «зашит» способ разрешения этого противоречия (в хорошем вопросе содержится уже половина ответа).
Учебная ситуация 2. Разработка проблемных ситуаций на предметном материале разных классов
Задание 1. Прочитайте текст
Ситуации, чуть более похожие на проблемные, выглядят, например, следующим образом.
«В Итальянском городе Пиза есть знаменитая «падающая башня». Несколько веков назад на нее поднялся великий ученый Галилео Галилей. Поднялся и… бросил вниз одновременно большое пушечное ядро и маленькую пулю.
Как вы думаете, что упало на землю быстрее? Ядро – потому что оно тяжелое? Именно этого ожидали люди, собравшиеся возле башни, чтобы посмотреть на опыт
Галилея. Но ядро и пуля упали на землю в одно и тоже время. Оказалось, что она падали с одинаковой скоростью, хотя ядро было значительно тяжелее пули.
Открытие Галилея имело большое значение в области физики. До этого считалось, что чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает».
Чего в этом описании точно недостает?
Здесь нет места ученическому удивлению и нет места для возникновения собственного проблемного вопроса. Все с самого начала сказано в тексте. Учащиеся просто его прочитали, и даже удивиться не успели. В итоге все было воспринято как банальность.
Вот другой вариант той же самой предметной ситуации.
— Представьте, что вы стоите на мосту в тихий летний вечер. Людей вокруг нет, и мы можем провести следующий опыт. У вас в руках два совершенно одинаковых предмета. Пусть это будут кирпичи J. Бросим одновременно и с одного уровня — кирпичи в воду. Чтобы не было никаких погрешностей, представим, что у нас есть такое особое устройства – лапки, которые держат кирпичи и общий рычаг, который одновременно разжимает эти лапки. Итак, кирпичи полетели вниз. Как они упадут в воду – одновременно или нет?
— Одновременно (так говорят в большинстве своем школьники 6-7 класса)
— Теперь в одной лапке у нас один кирпич, а в другой два, крепко склеенных. Нижний срез кирпичей на одном уровне. Отпускаем лапки, кирпичи полетели. Как они упадут в воду – одновременно или нет?
— Два склеенных кирпича упадут быстрее.
— Во сколько раз?
— В два, потому что они тяжелее в два раза (такого мнения придерживается большинство детей)
— А теперь представьте, что в одной лапке один кирпич, а в другой – 100. Отпускаем…
— ?!?
— Какой вопрос мы можем сформулировать по поводу данной ситуации?
— …
Представляется, что в данном случае мы имеем классический пример проблемной задачи, в ходе которой дети реально попали в проблемную ситуацию, реально ее пережили, смогли сами на следующем шаге сформулировать проблемный вопрос.
А дальше как получится – или школьники попытаются ответить на него умозрительно или попробуют проверить это опытным путем. Например, самостоятельно придумав соответствующие экспериментальные установки.
…Так мы делаем реальный шаг в сторону организации учебных исследований на учебном предметном материале.
Задание 2. Посмотрите в интернете короткометражный фильм Семена Райтбурта «Физика в половине десятого» (1971 г.) как весьма интересную иллюстрацию проблемного изложения базовых принципов квантовой механики.
Напишите короткий отзыв на фильм.
В отзыве перечислите, какие базовые положения ньютоновской физики проблематизируются в этом фильме.
Прим.: сценарий фильма написан по книге Даниила Данина
«Неизбежность странного мира» (1962). Электронная версия этой книги есть в сети Интернет.
Задание 3. Предложите свои варианты проблемных ситуаций в рамках преподаваемой вами учебной дисциплины (2 ситуации), которые могут быть использованы в ходе учебного процесса.
Ситуации могут быть разработаны для одного класса или для разных классов (с 5 по 9).
К разработанной ситуации обязательно сделайте небольшой комментарий; в нем опишите заложенное в ситуации противоречие (укажите – между чем и чем), которое школьникам предлагается разрешить.
Выполненное задание прикрепите в виде файла через форму отправки заданий на главной странице учебного курса. В названии укажите свою фамилию и номер темы (например, Иванова тема 3)
Возникающие вопросы отправляйте по адресу sibbjuro@mail.ru
Дополнительный материал
В разделе «дополнительные материалы» представлены:
— примеры двух проблемных ситуаций (география и математика) из книги А.М. Матюшкина «Проблемные ситуации в мышлении и обучении»
— варианты проблемных ситуаций, сформулированных слушателями предыдущих курсов повышения квалификации.
Проблемная ситуация в обучении географии (из кн. : Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. – М.: «Педагогика», 1972.- 168 с.).
Стр. 114. Мы приведем в качестве примера учебный материал с системой проблемных заданий по теме «Природные зоны СССР» в курсе физической географии VII класса.
…Приступая к изучению темы «Природные зоны СССР», учитель сразу же, на первом уроке, посвященном почвам, формулировал основную проблему и организовывал поиск ее решения.
Она заключается в том, что на территории СССР на одних и тех же широтах находятся различные зоны. Этот факт не соответствует знаниям учащихся о том, что природные зоны размещены на земном шаре в широтном направлении по тепловым поясам. Чтобы у учащихся возникла требуемая проблемная ситуация, после повторения матepиaлa о тепловых поясах им давалось задание определить по карте природных зон СССР, в какой части Советского Союза зоны рaзнообpaзнee – в Европейской или Азиатской. Учащиеся отметили, что зоны рaзнообpaзнee в Европейской части, где на одних и тех же широтах расположены разные зоны. Вместе с тем они обратили внимание на то, что и в Азиатской части на одной и той же широте находятся самые рaзнообpaзныe зоны: тайга, степи, смешанные и широколиственные леса. Эти новые факты стали основой для формулирования проблемного задания. Проблемное задание формулировалось следующим образом: «Если природные зоны действительно располагаются в широтном направлении по тепловым поясам, то почему же в Европейской и Азиатской частях СССР на одной и той же широте в некоторых местах находятся различные природные зоны? Какие факторы вносят изменения в конфигурацию зон, не позволяя границам зон идти строго по параллелям? Какие изменения существуют внутри каждой зоны?»
…Для того чтобы обеспечить возможности решения этой сложной проблемы, необходимо создать последовательную систему более частных проблемных ситуаций. В качестве примера рассмотрим урок по теме
«Ледяная зона. Зона тундры».
Вначале урока учащиеся повторяют общие закономерности расположения природных зон на земном шаре (в широтном направлении, по тепловым поясам). Затем учащимся прeдлaгaeтся выполнить следующее задание: «Не обращаясь к карте природных зон, определите южную границу тундры и нанесите ее простым карандашом на контурную карту». В соответствии с материалом, изученным в VI классе, у учащихся сложилось прeдстaвлeниe о тундре как о холодной зоне. Поэтому все, как правило, проводили границу зоны тундры по полярному кругу, и, таким образом, на Кольском полуострове и в Восточной Сибири они провели ее значительно южнее, а в самой восточной части нашей страны, на Чукотском полуострове, намного севepнee, чем она в действительности проходит. После проверки результатов работы учащихся им дается задание сравнить отмеченную ими на контурной карте южную границу тундры с действительной границей, обозначенной на карте природных зон СССР. Затем им прeдлaгaeтся точно нанести на контурную карту действительную границу зоны тундры, проследив при этом, какие наблюдаются особенности в конфигурации зоны тундры и какие рассогласования они обнаружили.
Выполняя эти задания, учащиеся не только значительно лучше усваивают карту, границы зоны, но и задумываются над причинами отклонения южной границы зоны тундры от полярного круга. Так, на уроке возникают благоприятные условия для создания проблемной ситуации…
Проблемная ситуация в обучении математике (из кн. : Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. – М.: «Педагогика», 1972.- 168 с.)
Тeоpeмa о сумме внутренних углов треугольника обычно изучается в школе дедуктивно. С помощью параллельной прямой, проведенной через вершину угла, доказывается истинность прeдлaгaeмого в теореме положения, составляющего важную закономерность эвклидовой геометрии.
Однако, даже запомнив доказательство, учащиеся обычно недоумевают: «Зачем нужно это доказывать? Для чего это нужно?» Подобные недоумения возникают и при доказательстве непepeсeкaeмости двух параллельных прямых, единственности пеpпeндикуляpa, опущенного из точки на прямую, и т. п..
В приведенном случае усваиваемое знание было предложено учащимся как известное знание, истинность которого нужно лишь доказать. То же самое знание может быть предложено учащимся и как неизвестное, подлежащее усвоению знание. Это можно сделать, например, с помощью следующего задания. Перед изучением данной теоремы учащимся прeдлaгaeтся построить треугольник по трем заданным углам. Учащиеся знают, что это возможно, и умеют выполнять такие задания. Однако в прeдлaгaeмом задании даются, например, следующие углы:
В обоих приведенных случаях нарушен тот самый закон, который должен усвоить учащийся, закон о сумме внутренних углов треугольника. В первом задании сумма углов больше 180є, во втором случае – меньше этой величины. Как бы точно учащийся ни откладывал требуемые величины заданных углов, он никак не может построить треугольник в пределах изучаемой эвклидовой геометрии. Перед ним возникает проблема: «Почему в прeдлaгaeмых заданиях нельзя построить треугольник, несмотря на то, что есть все три угла?» Только теперь у ученика возникает потребность в познании изучаемого закона.
В результате поставленного задания усваиваемое учеником знание предстало перед ним как требуемое неизвестное знание. Теперь изучение указанной теоремы индуктивным или дедуктивным путем будет составлять для ученика открытие нового, ранее неизвестного знания. Психологически оно будет переживаться таким образом даже в том случае, если после попыток выполнения указанного задания эта теорема будет объяснена ему учителем тем же дедуктивным путем, как об этом уже было сказано вначале. Таким образом, в условиях обучения могут быть поставлены такие практические или теоpeтичeскиe задания, прeдвapяющиe усвоение новых знаний, которые вызывают необходимость в новом знании и в процессе выполнения которых усваиваемые знания предстают перед учащимся как необходимые для выполнения задания неизвестные знания.
Биология, 7 класс «Ракообразные»
У.: В реках встречаются раки разных размеров. Молодые раки — маленькие, старшие — большие. Тело любого рака покрыто сверху твёрдым, нерастягивающимся хитиновым покровом.
Есть ли здесь какое-то противоречие? Как это противоречие можно представить в виде вопроса?
Физика, 7 класс. «Строение вещества»
Ученикам предлагается по два измерительных цилиндра. В одном 50 мл воды, во втором 50 мл раствора медного купороса (или другой жидкости). Учитель задает вопрос: Какой будет общий объем жидкостей, если их перелить в одну емкость? Ученики считают, что 100 мл. Учитель предлагает проверить практически. В ходе проверки выясняется, что общий объем меньше чем предполагался.
Возникают вопросы: «Почему общий объем двух жидкостей меньше их суммы?» «Что произошло с веществом?» «Всегда ли при смешивании веществ общий объем уменьшается? С чем это связано?»
В итоге ученики приходят к выводу, что все тела состоят из частиц, между которыми есть промежутки.
Комментарий
Главное, чтобы вопросы сформулировали сами школьники! Вначале обозначили свое удивление, потом – сформулировали вопросы. А затем перешли к построению моделей.
У этой ситуации есть возможность превратиться и в исследовательскую ситуацию. Мы ведь можем спросить в самом начале – а почему, исходя из чего, вы считаете, что будет 100 мл? Как это можно показать на модели, используя представления о молекулярном строении вещества?
Кто-то пойдет и на доске это нарисует. И здесь есть основания предполагать, что у школьников возникнут разные версии. И появится возможность сформулировать исследовательский вопрос. И задача – проверить.
Здесь появляется сюжет про размер молекул и расстояние между молекулами. И вопрос – вода практически не сжимаема, как же тогда между частицами воды что-то может помещаться добавочно?! J
Прим.: думаю, что нужно именно на глазах у школьников размешивать в воде кристаллы сульфата меди.
Физика, 7 класс. Изучение темы «Атмосферное давление»
На столе стоят стаканы с водой. Рядом крышка и листы бумаги. Учитель спрашивает, что произойдет, если стакан с водой перевернуть вверх дном.
Учащиеся отвечают, что вода выльется под действием силы тяжести. Учитель задает вопрос о том, как сделать так, чтобы вода не выливалась?
Ученики предлагают закрыть горлышко стакана крышкой или бумагой. Учитель: Если закрыть бумагой, то ее надо удерживать рукой. А что произойдет, если руку убрать?
Ученики убеждены, что вода выльется.
Учитель предлагает выполнить эксперимент нескольким учащимся. Один из них при подсказке учителя (или сам, если догадается) плотно прижимает бумагу и резко переворачивает стакан. Вода не выливается.
У ребят возникает удивление.
Учитель просит сформулировать возникшие вопросы. Они могут быть следующие:
«Что помешало вылиться воде (какая сила, ведь руку убрали)».
«Почему стакан надо переворачивать быстро?»
Химия, 8 класс. Изучение темы «Гидролиз солей»
Учитель: Какие вещества называются индикаторами? Можно ли, используя только индикатор, определить в какой из пробирок (№1,2,3) находятся растворы гидроксида натрия, хлорида натрия и соляной кислоты? Почему это возможно?
Ответ учащихся: Все кислоты, например, соляная, при диссоциации дают ионы водорода H+, присутствие которых в растворе и определяет кислотную среду. Все щелочи, в том числе и гидроксид натрия, при растворении в воде диссоциируют с образованием гидроксильных групп OH-, которые и определяют щелочную среду раствора. Хлорид натрия – это средняя соль, которая при диссоциации дает ионы Na+ и ионыCl-, т.к. в растворе нет ни Н+, ни ОН-, то среда нейтральная и индикатор свой цвет не меняет.
Учитель: Давайте проведем химический эксперимент: в выданных вам пробирках находятся прозрачные, бесцветные растворы солей: №4- хлорида натрия, № 5-карбоната натрия, № 6-хлорид алюминия. Добавим по 2-3 капли индикаторы лакмуса (фиолетовый цвет) к растворам. Что наблюдаем?
Ответ учащихся: Индикатор меняет свой цвет в растворах №5 (Na2CO3) и №6 (AlCl3), а в растворе №4 (NaCl) – не меняет. Значит во всех трех пробирках разная среда: №4-нейтральня,№5-щелочная, №6-кислотная.
Учитель: Почему так происходит? Как можно это объяснить?
Комментарий:
Вопрос, все же, должны задать сами школьники. Тогда они будут искать ответ на свой вопрос, а не на вопрос взрослого. А это уже — другая ситуация. А перед формулировкой вопроса нужно обсудить, что они увидели, чему «удивились». Почему эта ситуация выглядит странной.
Следующая проблемная ситуация не является завершенной. Однако процесс создания проблемной ситуации тоже представляет определенную ценность.
Физика, 7 класс. «Передача давления в жидкостях. Закон Паскаля» У.: Ребята, вы прекрасно знаете, что в твердом теле давление передается по направлению действия силы. А как передается давление в жидкостях? И почему так передается давление в жидкостях?
Комментарий к формулировке:
Это хорошая по своему потенциалу ситуация, но здесь нет очевидного противопоставления, нет нужного, важного и, к тому же, понятного расхождения в смыслах.
Вы явным образом противопоставили распространению давления в жидкостях идею направленного действия силы в твердом теле.
В целом, это интересный и продуктивный ход. А.В. Перышкин тоже об этом пишет, но «мимоходом». Из-за этого сам закон Паскаля остается во многом непонятным в части его «работы» и «будущей значимости».
Я бы предложил еще до этого изобразить две модели молекулярного строения – твердого тела и жидкости (газа).
После этого мы вначале школьникам предлагаем умозрительно посмотреть, что будет происходить с молекулами при оказании на них «локального» давления.
Здесь за счет сравнения двух моделей и попытки описать происходящие процессы – возникает и противопоставление и возможность открытия нового (работа может быть организована в нескольких группах учащихся, тогда разные варианты решения можно потом соотносить друг с другом).
Замечу, что такая развертка учебной ситуации является проблемной, перерастающей в реально исследовательскую.
При сравнении поведения моделей можно формулировать гипотезы, реально придумывать экспериментальные процедуры, проверять гипотезы, переоткрыть закон Паскаля.
Прим.: сам Б. Паскаль, насколько это известно из литературных источников, не использовал в своих объяснениях идею частиц. В этом смысле реальная проблемная ситуация, которую решал он сам, выглядела несколько иначе, чем предлагается в рамках школьного курса физики.
Скачать pdf-файл Тема-3. Проблемное-обучение.