Технология проблемного обучения в отечественной педагогической науке

Проблемный вопрос представляет собой самостоятельную форму мысли и проблематизированное высказывание, предположение или обращение, требующее ответа или объяснения. Перед учащимися необходимо ставить вопрос, который требует творческого поиска ответа, выбора верного способа решения, также стимулирование самостоятельности учащихся в оценивании изучаемой темы. Проблемный вопрос побуждает ученика к многоступенчатой познавательной деятельности. При традиционном обучении подавляющее большинство вопросов, задаваемых учителем на уроке, требует ответа по памяти. Особенность проблемного вопроса состоит в том, что у ребёнка на него нет «готового», выученного ответа. Такие вопросы требуют размышления, исследования, а иногда – даже и эксперимента.
Чтобы проблемное обучение было эффективным, учитель должен стремиться реализовать следующие ключевые условия:
интерес учащихся к содержанию проблемы;
посильность решения проблемы для учеников данного возраста и уровня подготовленности;
значимость для ученика информации, получаемой при решении проблемы;
диалогическое доброжелательное общение педагога с учащимися,
тактичность, поощрение педагогом мыслей, гипотез, высказанных учащимися.
Технология проблемного обучения позволяет организовать обучение, при котором учитель обеспечивает оптимальное сочетание самостоятельной деятельности с усвоением новых знаний. По мнению М.И. Махмутова, проблемное обучение не может заменить всего обучения, но без принципа проблемности обучение не сможет быть развивающим. [18]
Проблемное обучение не может быть одинаково эффективным в любых условиях. Практика показывает, что процесс проблемного обучения порождает различные уровни как интеллектуальных затруднений учащихся, так и их познавательной активности: познавательная самостоятельность ученика может быть или очень высокой, или почти отсутствовать. В связи с этим делаются попытки выделить виды проблемного обучения.
2.2 Формы выражения проблемы в технологии проблемного обучения
Важным аспектом технологии проблемного обучения являются формы выражения проблемы. Для них характерно противоречие между имеющимися знаниями и известными способами действий, с одной стороны, и требованиями задания, с другой. Поэтому их решение связано с поиском новых способов деятельности.
Проблемная ситуация означает, что в процессе своей деятельности ученик натолкнулся на что-то непонятное, неизвестное. Однако при условии необходимых исходных данных и размышления проблемная ситуация перерастает в проблему. Таким образом, главный элемент проблемной ситуации - неизвестное, то новое, что должно быть открыто для правильного выполнения нужного действия.
Однако не всякая проблемная ситуация неизбежно пробуждает мыслительную деятельность. Мышление не возникнет, если у субъекта нет потребности в разрешении проблемной ситуации, а также отсутствуют исходные знания, необходимые для начала поиска.
Движущей силой проблемного обучения является противоречие между объектом и субъектом познания. Оно выражается как противоречие между объективным требованием к раскрытию изучаемого явления и субъективным подходом ученика к нему. По И. Лернеру, это «диалектическое противоречие между прежними знаниями ученика и новыми фактами, явлениями, для объяснения которых прежних знаний недостаточно, нужны новые» [13,c.91].
Формы выражения учебных проблем могут быть различны (проблемные вопросы, задачи, задания), однако все они имеют одну общую особенность. В их содержании заложены потенциальные возможности для возникновения проблемных ситуаций в процессе их выполнения. Решение проблемного вопроса или задания приводит учащихся к получению новых знаний.
Итак, в ходе проблемного обучения происходят создание учителем на уроках различных проблемных ситуаций, организация учащихся на их анализ, обучение учащихся решению проблем, формирование у школьников умений видеть противоречия, формулировать проблему. Проблемное обучение, согласно положениям дидактики, может быть реализовано с помощью разных методов: проблемного изложения, частично-поискового или исследовательского.
Характерным признаком технологии проблемного обучения является самостоятельная познавательная деятельность учащихся. Однако умения самостоятельно решать проблемные ситуации необходимо формировать постепенно, показывая выполнение отдельных шагов решений, отдельных этапов исследования.
В процессе выполнения проблемных заданий у учащихся происходит овладение опытом творческой деятельности. Однако для достижения ощутимых результатов обучения необходимо применение системы таких вопросов и заданий. В дидактике имеются разные подходы к построению таких заданий. В методике обучения географии нашел применение подход, разработанный И. Я. Лернером. В качестве основы для построения системы проблемных заданий приняты следующие условия:
1) связь содержания вопроса или задания с ведущими идеями, понятиями и закономерностями самой географической науки;
2) возможность раскрытия путей решения проблемы через методы географического научного познания (в том числе и через реальные ситуации, имевшие место в истории науки);
3) связь с мировоззренческими вопросами, самостоятельное усвоение которых обеспечивает в значительной степени умственное развитие учащихся;
4) возможность группировки учебного материала, в том числе и фактического, вокруг решения проблемы.
С учетом этих условий были разработаны системы проблемных заданий, получившие апробацию в методике и практике школы (Л. М. Панчешникова, Г. А. Понурова). Это так называемое «традиционное проблемное обучение», т. е. решение проблем, заимствованных из науки и адаптированных к возможностям школьников [19,c.76].
Например, в обучении географии используются следующие виды проблемных заданий:
в основе содержания которых лежит научная гипотеза (например, о происхождении многолетней мерзлоты, об изменении климатов на Земле);
проблемный характер которых обусловлен разрывом между ранее усвоенными знаниями и требованиями задачи или вопроса (например, при сопоставлении летних и зимних температур экваториального и тропического поясов Африки школьники должны определить, почему в более удаленном от экватора тропическом поясе температура июля выше, чем в экваториальном);
задания, в основе которых лежит разрыв в логике, идущий вразрез с привычными научными или бытовыми представлениями (например, известно, что чем севернее, тем природные условия Сибири более суровые.
Однако в XV в. освоение этого региона русскими землепроходцами происходило именно с севера на юг);
на установление многозначных причинно-следственных связей (какие изменения произойдут на территории Амазонии, если вырубят сельву);
требующие понимания диалектических противоречий, умения оперировать противоположными суждениями (увеличивается или уменьшается в условиях НТР влияние природных условий территории на жизнь и хозяйственную деятельность человека).
Эффективность проблемного обучения определяется его систематичностью.
При планировании уроков учитель должен определить возможности темы и ее отдельных уроков для организации проблемного обучения и разработать пути осуществления проблемного подхода.
В создании различных видов проблемных ситуаций заключена главная трудность для преподавателя: он должен добиться, чтобы ученики обнаружили несоответствие между имеющимися знаниями и новыми требованиями какой-либо задачи или вопроса, встали перед выбором необходимых знаний из системы новых знаний или столкнулись с новыми условиями применения известных знаний.
Деятельность учителя при проблемном обучении заключается в следующем:
определение проблем и формулирование проблемных заданий;
определение способа включения задания в учебный процесс;
определение вариантов решения проблемы учащимися;
руководство деятельностью учащихся во время рассмотрения ими проблемы;
помощь учащимся в анализе условий и выборе планов решения;
консультирование в процессе решения;
помощь в нахождении способов самоконтроля;
общее обсуждение решения проблемы или разбор ошибок.
В ходе решения проблемного задания в классе с ним справляются несколько наиболее сильных учащихся. Остальные школьники в лучшем случае запоминают ответ, не зная или не понимая того, как было найдено решение. Вместе с тем все школьники должны приобщиться к творческой мыслительной деятельности.
Название этапаСуть этaпaПрием учебной работы1. Осознание проблемы, вскрытие противоречияПервоначальное состояние замешательства, недоумения или ощущения непреодолимого препятствия на пути выполнения действий Обнаружение скрытого противоречия в проблемном вопросеУстановление причинно-следственных связей, нахождение разрыва в связях. Формулировка проблемы, подлежащей решению2. Формулировка гипотезыОбозначение с помощью гипотезы основного направления поиска ответаВыдвижение гипотезы3. Доказательство гипотезыДоказательство или опровержение высказанного в гипотезе предположенияПроверка решения с помощью непосредственных действий и обоснование гипотезы, если результаты проверки согласуются с теоретическими посылками4. Общий выводОбобщение ранее сформированных причинно-следственных связей новым содержаниемУстановление причинно-следственных связей
Центральное место в решении проблемного задания принадлежит этапу формулирования и проверки гипотезы. Покажем ход рассуждения в соответствии с этой схемой на примере следующего задания: «Пользуясь картами, установите, почему вода в бессточном озере Чад является пресной (вода его чуть солоноватая)». Это задание предлагается решить учащимся в 7 классе, в курсе географии материков и океанов [19,c.79].
Первый этап. Из предшествующего курса географии учащиеся знают, что сточные озера имеют пресную воду, а соленая характерна для бессточных озер. Столкновение уже имеющихся знаний с новым фактом создает у школьников интеллектуальное затруднение, озадачивает их, т. е. возникает проблемная ситуация. Следующая запись причинно-следственных цепочек помогает детям осознать, что же именно вызывает затруднение:
Причина. Отсутствие поверхностного стока.
Следствие. Соленая вода в озере
Итак, с помощью анализа причинно-следственных цепочек учащиеся выявляют противоречие между сложившимися представлениями и новыми фактами. Это противоречие и составляет проблему, которую нужно решить.
Второй этап. Учитель просит школьников высказать предположение о том, как, помимо поверхностного, может осуществляться сток в озеро Чад. На основе высказываний учащихся учитель помогает им сформулировать гипотезу, которая будет выглядеть примерно следующим образом: отсутствие поверхностного стока в озере должно было привести к засолению его вод, однако этого не произошло. Видимо, сток в озеро Чад все-таки существует.
Третий этап. Поиски путей доказательства гипотезы требуют от учащихся переформулировки проблемного задания. Теперь они должны ответить на вопрос: каким образом осуществляется сток в озеро Чад?
Для ответа на этот вопрос школьники должны активизировать ранее полученные знания. Они вспоминают, что сток может быть не только поверхностным, но и подземным, временным и постоянным. Следовательно, гипотеза подкрепляется следующими конкретными положениями:
временный поверхностный сток в озеро возможен в период дождей;
возможен временный или постоянный подземный сток в озеро;
возможно и то, и другое вместе.
В зависимости от сложности решаемой проблемы само доказательство может быть дано учителем или учащимися. В нашем случае доказательства школьников должны быть дополнены учителем, так как у школьников нет достаточных знаний для исчерпывающего ответа на этот вопрос. Учитель дополняет их соображения научными сведениями о существовании нескольких вероятных объяснений этого феномена. По одной из версий подземный сток осуществляется из впадины Боделе, дно которой расположено значительно выше озера Чад. Предположительно, эта впадина в прошлом входила в пределы озера Чад, имевшего значительно большие размеры, чем в настоящее время. Согласно второй версии, сток осуществляется со стороны разлома, пересекающего бассейн реки Нигер. Затем вместе со школьниками рассматривается возможность стока во время разлива озера в период дождей.
Четвертый этап. Заканчивается решение проблемы общим выводом, в котором углубляются и расширяются знания школьников о причинах и условиях засоленности воды в озерах.
Такое расширенное обсуждение проблемных заданий необходимо проводить несколько раз в течение каждого учебного года. Ценными результатами технологии проблемного обучения являются:
осознание детьми характера своей умственной деятельности;
формирование умений творчески мыслить, выдвигать и проверять гипотезы;
активное вовлечение большинства учащихся в процесс решения проблем.
Исследования психологов показали, что для умственного развития школьников самостоятельное составление нестандартных вопросов является даже более эффективным, нежели решение предложенных учителем проблем. Поэтому наряду с постановкой перед школьниками уже готовых проблемных вопросов и заданий, рекомендуется с начального курса географии учить детей самостоятельно придумывать нестандартные вопросы и задания, на которые нет прямого ответа в тексте учебника. Такую работу школьники выполняют с большим интересом [19,c.83].
Однако мировой опыт показывает, что в настоящее время в рамках проблемного обучения уже недостаточно использования только проблем академического характера, заимствованных из науки и адаптированных к возможностям учащихся. Необходимо, чтобы учащиеся встречались и с такими проблемными ситуациями, которые лежали бы в области непосредственных интересов школьников, окружающей их действительности, были бы для них лично значимы. Такие проблемы получили наименование реальных проблем, а проблемное обучение с их использованием - «реальное проблемное обучение».
«Реальные» проблемы допускают выбор способа поиска решения двух или более возможных вариантов, что чаще всего встречается и в современной жизни. Их решение требует применения системы исследовательских процедур, начиная со сбора данных и кончая их анализом и построением обобщений. Кроме того, решение реальной проблемы завершается практическими предложениями или даже попыткой внедрить результаты проведенного исследования в жизнь.
В зарубежной методической литературе выделяются следующие критерии оценки реальных учебных проблем:
1) проблемы должны соответствовать потребностям и интересам конкретной группы учащихся;
2) проблемы должны отвечать возрастным особенностям учащихся;
3) при выборе учебных проблем необходимо учитывать предшествующую подготовку и опыт школьников;
4) сами учащиеся должны принимать участие в отборе учебных проблем и в разработке плана действий и способов решения;
5) намеченная проблема должна допускать выбор путей решения, активизируя тем самым механизмы принятия решения;
6) выбранная проблема должна быть достаточно обычной и повторяющейся, чтобы оправдать усилия целого класса или большой группы учащихся;
7) учебные проблемы должны быть достаточно серьезными, чтобы гарантировать заинтересованность всего класса;
8) при выборе проблем должно учитываться наличие необходимых материалов, источников информации;
9) выбранные реальные проблемы зачастую могут не вписываться в рамки одной географии и нуждаться в интегрированном подходе.
Приведем пример решения реальной проблемы «Как проехать?», которая уже нашла применение в школах США. Как и при решении традиционных проблем, методика решения реальных проблем состоит из нескольких частей.
Первый этап - постановка проблемы. Учитель дает задание учащимся определить, возможно ли быстро, дешево и безопасно добраться из одного пункта местности в другой. Для решения предложенной проблемы учащиеся знакомятся с массой важных понятий, связанных с географией: транспортный узел, транспортная сеть, транспортный поток, общественный и частный транспорт для перевозок товаров и пассажиров, и т. д.
При этом в одних классах можно заняться изучением проблемы проезда до школы и обратно, в других - поездками в места отдыха, в третьих - в учебные и культурные учреждения изучаемого района. Старшеклассников вполне можно увлечь проблемой проезда из сельской местности в город или из одного места страны в другое.
Второй этап - рекомендуемые виды учебной деятельности.
Деятельность по сбору данных и их систематизации представляет большие возможности для полевых исследований.
Школьники, объединившись в несколько групп, приступают к сбору информации о местном транспорте. Они используют наблюдения, интервьюируют и анкетируют местных жителей, изучают маршруты автобусов, обследуют места скопления людей на остановках в определенные часы суток, устанавливают затраты времени на проезд и т. д. Собранную информацию учащиеся систематизируют в виде диаграмм, картосхем, графиков, фотосъемки и написания отчетов. Этот материал составляет основу для нового обсуждения в классе, в ходе которого учащиеся делают предложения, направленные на улучшение транспортного обслуживания населения, и разрабатывают новую схему общественного транспорта.
Третий этап - внедрение результатов работы в практику.
Деятельность по внедрению полученных результатов может осуществляться разными путями: учащиеся обращаются с письмами в органы местной власти, находят лиц, поддерживающих их идеи, и собирают подписи под своими заявлениями и т. д. Так, после решения представленной выше проблемы один из классов обратился к местным властям с предложением о строительстве для школьников специальной велосипедной дорожки. Другой класс внес предложение изменить транспортные потоки и ввести вблизи школы улицы с односторонним движением для обеспечения большей безопасности школьников. Еще один класс рекомендовал изменить маршруты и расписания некоторых автобусов для улучшения обслуживания пассажиров изучаемого района.
Итак, преимущества реальных проблем очевидны. Они отражают потребности учащихся, помогают овладеть исследовательскими процедурами, формируют положительные мотивы к изучению географии и учебному процессу в целом. Чаще всего реальные проблемы носят краеведческий характер и осуществляются в форме групповой работы.
М.И. Махмутов выделяет три вида проблемного обучения по типу реализуемой творческой деятельности: научное, практическое и художественное. В основе этих видов проблемного обучения лежит творчество [17].
1 «Научное» творчество - это теоретическое исследование, т.е. поиск и «открытие» учеником нового правила, закона, теоремы и т. Д. В основе этого вида проблемного обучения лежит постановка и решение теоретических учебных проблем.
2 Практическое творчество - поиск практического решения, т. е. поиск способа применения известного знания в новой ситуации, конструирование, изобретение. В основе этого вида проблемного обучения лежит постановка и решение практических учебных проблем.
3 Художественное творчество - это художественное отображение действительности на основе творческого воображения, включающее литературные сочинения, рисование, написание музыкального произведения, игру и т.д.
Все виды проблемного обучения характеризуются наличием репродуктивной, продуктивной и творческой деятельности ученика, наличием 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 или фронтальное решение проблем. Второй - на лабораторных, практических занятиях на уроке, предметном кружке, факультативе, на производстве. Третий вид - на уроке и внеурочных занятиях. Последние два вида проблемного обучения характеризуются решением главным образом индивидуальных или групповых учебных проблем.
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 с различной степенью познавательной активности ученика: уровень обычной активности, репродуктивный (действия по образцу), самостоятельный (продуктивный) и уровень творческой активности.
Известный польский ученый В. Оконь в своей книге «Основы проблемного обучения» указывает, что чем больше ученики стремятся в ходе своей работы попасть на тот путь, по которому идет исследователь, тем лучше достигаемые результаты. [19] Этот путь состоит из нескольких этапов, рассмотрим их подробнее.
Отечественные психологи Т.В. Кудрявцев, А.М. Матюшкин, В.Н. Максимова и другие разработали психологические основы проблемного обучения в его разных модификациях.
Суть его заключается в следующем – перед учениками ставится проблема, познавательная задача, и ученики (при непосредственном участии учителя или самостоятельно) исследуют пути и способы ее решения.
Школьники строят гипотезу, намечают и обсуждают способы проверки ее истинности, аргументируют, проводят эксперименты, наблюдения, анализируют их результаты, рассуждают, доказывают. Сюда относятся, например, задачи на самостоятельное «открытие» правил, законов, формул, теорем (самостоятельное выведение закона физики, правила правописания, математической формулы, открытие способа доказательства геометрической теоремы и т. д.).
Таким образом, проблемное обучение включает в себя несколько этапов:
возникновение (постановка) проблемной ситуации;
осознание учащимися сущности затруднения (противоречия) и постановка проблемы (формулировка проблемной задачи);
поиск способа решения проблемной задачи (выдвижение, обоснование догадок, гипотез;
последовательная их проверка;
проверка правильности решения проблемной задачи.
Очень важно правильно поставить проблемную ситуацию, так как от этого зависит не только эффективность, но и возможность дальнейшего проблемного обучения.
С точки зрения учащихся этот этап характеризуется фазой восприятия материала и его предварительного анализа. При правильной постановке проблемной ситуации у школьников пробуждается интерес и появляется мотивация к ее изучению. Актуализация внутреннего и внешнего противоречия проблемной ситуации создает необходимые предпосылки для развертывания учебно-поисковой деятельности учащихся, которая начинается с попытки осознания затруднения и постановки проблемы.
Осознание сущности затруднения учащимся возможно, если он понимает объективные основания усвоенных способов действия и может проследить соответствие этих оснований реальным условиям решаемой задачи, то есть если он в состоянии осуществить рефлексивный контроль своих действий (или действий учителя) [10].
Итогом такой оценки ситуации, опирающейся на рефлексивный контроль собственных действий, является не только осознание факта недостаточности наличных способов действия, но и причин их недостаточности. На основе такого анализа проблемная ситуация превращается в проблемную задачу.
Этот этап в концепции проблемного обучения является важнейшим для формирования научного мировоззрения и развития потенциала самостоятельной работы учащихся. С одной стороны, его прохождение является объективно необходимым для дальнейшего разрешения противоречия и логического завершения проблемного обучения. А с другой стороны, навыки прохождения такого этапа становятся бесценными для формирования у учащегося способности к самостоятельному научному творчеству.
Нахождение и постановка проблемы, ее четкая формулировка зачастую требует больших интеллектуальных усилий, чем последующее разрешение. Самостоятельная постановка проблемной задачи учащимися говорит о том, что они уже приблизились к ее решению и мысленно (возможно, бессознательно) осуществляют циклы проблема-гипотеза-проверка. При выявлении проблемы и ее формулировке задействуются более обширные участки мозга, чем при ее решении, для этого требуется высокая степень обобщенности видения действительности, умение абстрагироваться от несущественных деталей, увидеть корни проблемы. Осознанная и сформулированная проблемная задача предполагает появление серии проблемных вопросов. Эти проблемные вопросы трансформируют проблемную задачу в модель поисков решения, где рассматриваются различные пути, средства и методы решения [13].
Последующей деятельности учащихся соответствует процесс сбора информации о признаках и свойствах элементов, составляющих проблемную ситуацию. По итогам такого сбора наступает фаза выработки решения проблемы.
Следует отметить, что сбор информации об элементах и их анализ характерен не для всех учащихся. Некоторые могут руководствоваться, прежде всего, научной и творческой интуицией (когда гипотеза строится не на основании имеющихся фактов, а иногда и противоречит им). Известно немало случаев научных открытий, сделанных, в первую очередь, на основании интуиции. Поэтому при проблемном обучении такой творческий подход к разрешению проблемной ситуации не только не пресекается, но и, в определенной мере, приветствуется.
Однако, для комплексного развития школьников, этим учебный процесс не ограничивается: после предъявления гипотезы учащимся предлагается обосновать ее и проверить, насколько она соответствует исходным условиям проблемной задачи. В целом выработка гипотез, их проверка и корректировка могут проходить значительное количество итераций. Поэтому обратной стороной проблемного обучения (если не рассматривать эффективность усвоения материала) становится определенное уменьшение объема знаний, умений и навыков, которое можно передать учащимся за тот же срок по сравнению с традиционным обучением.
После доказательства учащимися гипотезы, выполняемой путем выведения из нее следствий и их проверки, осуществляется окончательный этап: оценка найденного решения, определение того, насколько оно пригодно для решения других задач. В дальнейшем закрепление полученных знаний может осуществляться как по традиционной схеме – с применением репродуктивных методов, так и в рамках проблемного обучения (вернее, с элементами проблемного обучения) - путем видоизменения условий исходной проблемной ситуации.
В зависимости от уровня самостоятельности учащихся в процессе создания и разрешения проблемных ситуаций М.И. Махмутовым [17] выделены четыре уровня полноты проблемного обучения:
1. проблемы ставятся и решаются с помощью преподавателя, самостоятельность учащихся невысока;
2. преподаватель формулирует проблемную ситуацию, остальные этапы раскрытия проблемы совершаются совместно с учащимися;
3. учащиеся формулируют проблемные ситуации по аналогии и решают их совместно с преподавателем;
4. все этапы разрешения проблемной ситуации проходятся самими учащимися, самостоятельность и познавательная активность учащихся наивысшая.
Приведенное выше описание этапов проблемного обучения отражает и основные этапы организации современного проблемного урока, который может быть по-разному представлен в зависимости от типа урока.
При реализации технологии проблемного обучения необходимо учитывать методический компонент организации образовательного процесса. Проблемное обучение может быть по-разному реализовано на различных типах уроков, в зависимости от поставленной цели. Типология уроков и методические приемы использования проблемного обучения на них представлены в таблице 2.