Дипломная работа: Формирование научных понятий на основе витагенного обучения на уроках информатики
Итак, рассмотрим какие виды понятий существуют. На основе изучения и анализа литературы можно составить следующую сводную классификацию [17, с. 34; 19, с. 29; 33, с. 46].
1. Общие, единичные, пустые понятия. Объемы понятий могут быть разными. Прежде всего, нельзя путать понятия общие и единичные. Общие понятия охватывают много предметов. Причем "много", как и множественное число в грамматике, начинается с двух. Иными словами, даже если в объеме только два явления или две вещи, то этого достаточно, чтобы охватывающее их понятие считать общим. Так, "полюс Земли" представляет собой общее понятие, хотя полюсов всего два - северный и южный. Тем более общими являются понятия "книга", "ракета" - в объеме каждого из них далеко не один предмет. Прежде всего, для науки важны общие понятия; все научные основоположения формулируются с их помощью. Единичные понятия, в отличие от общих, охватывают только один предмет. Таковы "Атлантический океан", "Эйфелева башня". Существуют также пустые понятия. Они имеют нулевой объем: "вечный двигатель", "Баба-Яга", "четыре, умноженное на сонату Бетховена" [36, с. 34].
2. Соотносительные и несоотносительные понятия. Существует целая группа примечательных в теоретическом отношении явлений и предметов, а также обозначающих их понятий, которые мыслятся только парами. Причина - следствие, учитель - ученик, раб - господин, восход - закат. Одно не бывает без другого. Учитель, у которого нет и не было учеников, никак не может считаться учителем; равным образом и учеников без учителя не бывает. Также нерасторжимо связаны и другие пары. Большинство понятий являются несоотносительными; для раскрытия их содержания не требуется привлекать какие-то сопряженные с ними, в некотором смысле противоположные им понятия.
3. Абстрактные и конкретные понятия. Собственно абстрактными принято называть такие понятия, в содержание которых входит какое-нибудь свойство или действие, - белизна, возбудимость, демократичность, светимость. Выпадают из рассмотрения в этом случае сами вещи, являющиеся возможными носителями данных свойств (абстрагируются, следовательно, от самих предметов). Такие понятия противопоставляются конкретным, которые, наоборот, отображают предметы и явления сами по себе.
4. Регистрирующие и нерегистрирующие понятия. Разделение понятий на эти два вида вызвано развитием математической логики и компьютеризацией. Здесь речь идет о возможности хотя бы в принципе пересчитать предметы, входящие в объем соответствующего понятия. Если охваченные понятием предметы можно пересчитать или хотя бы указать способ их пересчета, то понятие является регистрирующим. Если же пересчет невозможен, то тогда оно нерегистрирующее.
5. Собирательные и разделительные понятия. Собирательные понятия в отличие от разделительных характеризуют совокупности предметов и вещей со стороны преобладающих в них свойств. Такие свойства, являясь типичными для всего множества, не являются, однако, обязательными для каждого предмета в отдельности. С собирательными понятиями невозможно совершать логические операции, так как общие высказывания о них не позволяют делать выводы о каждом из отдельных предметов, входящих в их объем. Только у разделительных понятий то, что говорится об общем, относится к каждому в отдельности.
Таким образом, научные понятия можно разделить по их объему, необходимости соотнесения, абстрактности. Также понятия бывают регистрирующие и нерегистрирующие, собирательные и разделительные. В общем и целом надо помнить, что отнесение понятий к тому или иному виду должно начинаться с определения его содержания. Пока оно не задано, говорить и тем более спорить о его характеристиках бессмысленно.
1.3Психолого-педагогические основы формирования научных понятий
Формирование у учащихся научных понятий представляет собой один из самых сложных объектов учительского мастерства, требующего знания философии, логики, психологии, педагогики. Формирование основных общих понятий науки составляет одну из важнейших задач каждого учителя-предметника в работе по формированию научного мировоззрения учащихся.
Главный недостаток школьного усвоения понятий - формализм. Суть его состоит в том, что учащиеся, правильно воспроизводя определение понятий, т.е. осознавая их содержание, не умеют пользоваться ими при ориентировке в предметной действительности, при решении задач на применение этих понятий [38, с. 187].
В настоящее время в отечественной педагогической психологии существуют два подхода к формированию научных понятий у учащихся. Один из них опирается на эмпирическую теорию обобщения, другой - на теорию содержательного обобщения. Практика и исследования ученых свидетельствуют о том, что эти два типа нельзя противопоставлять, а тем более игнорировать один из них. Внутри первого подхода существуют различные точки зрения по вопросу об особенностях усвоения понятий учащихся. Одна из них принадлежит Н.А. Менчинской, которая, как многие другие психологи, считает, что: 1) содержание понятий учащиеся усваивают не сразу, а постепенно, по частям, причем у разных учеников процесс усвоения происходит с разной скоростью и часто растягивается на очень длительный срок; 2) долгое время научные признаки понятия искажаются, сочетаясь с «донаучными»; 3) разделение главных и второстепенных признаков понятий и систематизация их устанавливаются лишь постепенно; 4) постепенно происходит и обобщение понятий, которое у слабых учеников часто остается совершенно недостаточным.
Иную точку зрения по данному вопросу высказывают П.Я.Гальперин [11, с.67] и Н.Ф. Талызина [37, с. 149]. Они считают, что этап сосуществования неверных «донаучных» представлений с научными понятиями не является обязательным, что он может быть совсем исключен, если сразу же правильно раскрыть научное содержание понятия. Указанные авторы считают, что формирование понятий не следует растягивать на продолжительный период времени, что это можно осуществить «в один прием».
Работая в основном с научными геометрическими понятиями, Н.Ф.Талызина [37, с.151] установила, что их усвоение предполагает формирование, по крайней мере, трех действий, которые не являются специфическими для этих понятий и необходимы при работе с любыми понятиями. Первым из них было выделено действие подведения под понятие. Это действие состоит из двух частей: а) общелогической и б) специфической. К общелогической относится, прежде всего, общая структура распознавания, определяемая структурой признаков понятия (конъюнктивная, дизъюнктивная, смешанная), к специфической - операции по установлению у предметов признаков, необходимых и достаточных для отнесения этих предметов к данному понятию. К числу общелогических действий относятся также сравнение, классификация, действия, связанные с установлением иерархических отношений внутри системы понятий (род - вид) и др. Согласно Н.Ф.Талызиной, новое понятие может быть получено человеком только через контакт с теми предметами, понятие о которых формируется. Для того, чтобы управлять этим процессом, надо с самого начала организовать у учащихся действия с предметами, которые будут направлены на интересующие нас в этих предметах стороны. Учащимся надо задать при этом ориентиры (эталон), по которым они будут «снимать» с предметов образ. Наиболее полно удовлетворяет этим требованиям действие подведения под понятие [37, с. 151].
Итак, первое условие управления процессом усвоения понятий — наличие действий, адекватных поставленной цели.
Второе условие управления - знание структурного и функционального состава выделенного действия. Это действие состоит из установления наличия каждого признака из системы необходимых и достаточных и оценки полученных результатов. Если все необходимые и достаточные признаки налицо, то предмет подходит под данное понятие, если нет хотя бы одного - не подходит; если хотя бы об одном из признаков ничего не известно, то при наличии всех остальных определенного ответа дать нельзя.
Третье условие управления - представленность всех элементов действия во внешней, материальной форме: система необходимых и достаточных признаков понятия выписывается на карточку, эти признаки материализуются.
Четвертое условие — поэтапное формирование выделенного действия с отработкой всех заданных параметров. Имеются в виду следующие этапы: этап предварительного знакомства с действием, этап самостоятельного пробного действия, этап внешнеречевой, умственный этап.
Пятое условие управления - наличие пооперационного контроля при усвоении новых форм действия. При формировании понятий с помощью действия подведения под понятие в качестве контрольных операций выступает проверка каждого признака, сравнение с логическим правилом-алгоритмом и т.д.
Естественно, что перед формированием действия подведения под понятие, необходимо установить исходный уровень познавательной деятельности учащихся и произвести формирование необходимых предварительных знаний и действий.
М.Н. Шардаков рекомендует осуществлять формирование понятий по следующим этапам [42, с. 223-227]:
1. Организация наблюдения единичных предметов или явлений. Учащимся дается наглядное представление о явлении, предмете или законе с помощью выразительных наглядных пособий или опытов; при этом новые понятия даются в тесной связи с уже известными учащимся понятиями. В процессе всей работы внимание школьников акцентируется на общих существенных признаках изучаемых предметов и явлений.
2. Обогащение наблюдений. С этой целью организуется наблюдение возможно большего количества разнообразных предметов и явлений, относящихся к изучаемому понятию. Наблюдая большое количество разнообразных новых предметов и явлений, учащиеся легче смогут обнаружить как общие существенные признаки и свойства, связи и отношения, так и второстепенные индивидуальные признаки.
3. Выделение общих существенных признаков изучаемых предметов и явлений. Этот мыслительный процесс происходит при помощи абстрагирования и анализа отдельных признаков предметов и явлений, их синтезирования и обобщения.
4. Уточнение. Чтобы приобретенные школьниками понятия о предметах и явлениях были определенными, необходимо уточнить их и, пользуясь сравнением, отличить от родственных или сходных понятий.
5. Определение понятия. После проделанной работы по формированию понятия рекомендуется дать его определение. Определение должно охватить все общие существенные признаки понятий.
6. Упражнение по практическому применению понятий и проверка их усвоения.
7. Расширение и углубление понятий. В процессе дальнейшего обучения учащихся глубже знакомятся с содержанием понятий и изучают связи и отношения между различными понятиями.
Предложенные Н.А. Менчинской, Н.Ф.Талызиной и М.Н. Шардаковым способы формирования понятий не исчерпывают всех случаев формирования понятий в процессе обучения. Упомянутые способы могут быть реализованы главным образом при формировании понятий, когда возможна опора на конкретный наглядный материал, на чувственно воспринимаемые предметы и явления. В настоящее время в школьном преподавании приходится все чаще иметь дело с такими понятиями, при формировании которых невозможна опора ни на непосредственный опыт учащихся, ни на наглядные образы и чувственно воспринимаемые объекты, ни на реконструируемые воображением представления о явлениях и предметах, ни на знания, усвоенные ранее. Начинать в таких случаях формирование понятия с «предметных» действий, как это предлагает П.Я. Гальперин, или с «чувственного восприятия», как предлагает М.Н. Шардаков, не представляется возможным. Здесь возможен иной путь - начинать формирование понятия с определения, которое учащийся усваивает под руководством педагога посредством анализа некоторого целого с целью открытия его генетически исходного, существенного, всеобщего отношения как основы внутреннего единства этого целого. Этот путь рекомендуется В.В.Давыдовым [16, с. 338], который считает, что формирование понятия у школьников должно начинаться сразу со второй фазы обобщения. По его мнению, фундамент учебной программы должно составить «исходное» понятие науки. Давыдов утверждает, что нет необходимости при формировании понятия повторять с учениками весь тот путь, который был пройден в науке до образования понятий. Усвоение понятий, по В.В.Давыдову, происходит в процессе решения учащимися учебной задачи. Учебная задача решается школьниками путем выполнения следующих действий: 1) принятие от учителя или самостоятельная постановка учебной задачи; 2) преобразование условий задачи с целью обнаружения всеобщего отношения изучаемого объекта; 3) моделирование выделенного отношения в предметной, графической и буквенной формах; 4) преобразование модели отношения для изучения его свойств в «чистом виде»; 5) построение системы частных задач, решаемых общим способом; 6) контроль за выполнением предыдущих действий; 7) оценка усвоения общего способа как результата решения данной учебной задачи. В.В.Давыдов сформулировал следующие логико-психологические требования к процессу формирования понятий [16, с. 414]:
1. Понятия, конструирующие данный учебный предмет или его основные разделы, должны усваиваться детьми путем рассмотрения предметно-материальных условий их происхождения, благодаря которым они становятся необходимыми (иными словами, понятия не должны даваться детям как «готовое знание»).
2. Усвоение знаний общего и абстрактного характера должно предшествовать знакомству с более частными и конкретными знаниями, последние должны быть выведены из первых как из своей единой основы.