7. Деятельностный подход (дп) в обучении физике.

Применительно к процессу обучения ДП разработан П.Я. Гальпериным.

На основании теории Гальперина П.Я. учитель при подготовке любого урока может оценить его образовательные цели – новые знания и цели развития – адекватные знаниям действия. Для этого учитель конкретизирует виды деятельности.

Содержание курса физики представлено в программах и учебниках. Но в них не раскрывается содержание действий по созданию и применению знаний. Поэтому преподавателю при подготовке занятия необходимо раскрыть содержание видов деятельности, указанных в целях развития. Программа деятельности преподавателя и учащихся заключается в организации последовательных действий учителя и учащегося.

Суть ДП в обучении физике состоит в том, что на любом занятии организуется деятельность самих учащихся по усвоению и применению элементов физических знаний, т.е. самостоятельное выполнение студентами и школьниками запланированных действий. В пословице: «Скажи мне – и я забуду; покажи мне – и я запомню; попробую сделать – и я пойму» - суть деятельностного подхода .

8. Ценологический (ценозологический) подход

К одному из наиболее общих законов развития любой системы (технической, биологической, социальной) относится закон гиперболического рангового распределения (ГРР). Теория рангового анализа для техноценозов создана более 30 лет назад профессором МЭИ Б.И. Кудриным (wwwkudrinbi.ru) и его школой. Построение ранговых распределений и их последующее использование в целях оптимизации ценоза составляют основной смысл рангового анализа (ценологического подхода).

А) Ранговое распределение (РР)

Ценозом называют многочисленную совокупность элементов (особей), подчиняющуюся закону ГРР. Количество особей в ценозе – мощность популяции. Такая терминология пришла из теории биоценозов. Термин биоценоз (биологическое сообщество), введённый Мёбиусом (1877), лёг в основу экологии как науки. Б.И. Кудрин перенес понятия «ценоз», «особь», «популяция», «вид» из биологии в технику: в технике «особи» – отдельные технические изделия, технические параметры, а многочисленную совокупность технических изделий или их параметров (особей) называют техноценозом (Кудрин, 1993) . В социальной сфере «особи» – это люди, организованные социальные группы людей (классы, учебные группы), а также социальные системы (учреждения, школы и т.д.). Вид – совокупность особей, определяющая сущность однородной группы особей. К примеру, в систематике средних общеобразовательных учреждений можно выделить следующие виды: средние общеобразовательные школы, лицеи, гимназии, частные школы. Эти виды отличаются по содержанию программ, задачам.

Особь (единица ценоза) – это объект ранжирования в ранговом распределении. Ранг – это номер особи по порядку, определяющий её место в распределении. Под ранговым гиперболическим распределением понимается распределение Ципфа (Zipf, J.K., 1949), являющееся результатом ранжирования - процедуры упорядочения значений параметра, поставленных в соответствие рангу. ГЗРР имеет вид (Н-распределение):

, (1)

где А – максимальное значение параметра особи с рангом 1, т.е. в первой точке (или коэффициент аппроксимации); r – номер ранга; b – ранговый коэффициент, характеризующий степень крутизны кривой распределения (для техноценоза параметр b находится в пределах 0,5 £ b £ 1,5).

Если ранжируется какой-либо параметр ценоза (системы), то распределение называется ранговым параметрическим, если ранжируются виды, то распределение – рангово-видовое.

В качестве ранжируемых параметров в техноценозах выступают технические или физические параметры (величины), характеризующие особь: размер, масса, мощность потребления, энергия излучения и т.п. В педагогических ценозах, ранжируемыми параметрами могут быть успеваемость, рейтинг в баллах участников тестирования или олимпиады; число учащихся, поступивших в вузы и так далее, а ранжируемыми особями – сами учащиеся, классы, учебные группы, школы и так далее.

Б) Построение графического рангового распределения

Первый ранг присваивается особи, имеющей максимальное значение параметра, второй – следующей в порядке убывания параметра и т.д.; по оси абсцисс откладывается ранговый номер r, по оси ординат – исследуемый параметр W. На рисунке 5 а, б представлено ранговое распределение участников олимпиады по физике Железнодорожного района г. Ульяновска (2000 г.) и ЕГЭ по математике среди абитуриентов УлГУ 2011 года. Ранжируемый параметр – рейтинг работы в баллах.

Далее проводится аппроксимация реального распределения к зависимости (1) с помощью компьютерных программ и построение теоретической аппроксимированной кривой.

Рис. 5. График рангового распределения рейтинга в баллах

а) олимпиадных работ по физике учащихся (г. Ульяновск) ; W- балл, r ранговый номер ученика

б) ЕГЭ по математике среди абитуриентов УлГУ с аппроксимацией и доверительным интервалом , R^2 = 0.90, β = 0.14±0.004.

Из графиков видно: лишь 1 человек получил максимальный балл по олимпиаде (а) и лишь 5 человек из всех абитуриентов (4,3%) получили 70 и более баллов по математике (б).

У систем - ценозов свои законы. Например, в любом классе есть отличники и двоечники. Но если собрать всех отличников в одном классе, то спустя время, в нём образуются свои двоечники, если еще и еще раз отберём – всё повторится. В вузы с конкурсным отбором попадают лучшие из лучших, но и здесь к началу второго семестра образуется ранговая система с успешными и отстающими студентами. Это закон: так и в социуме и в природе и в технике. Гиперболический характер РР элементов системы свидетельствует о её устойчивости (Кудрин, 1993) . Всякое отклонение от гиперболы в РР приводит систему к дисбалансу и затем к разрушению. Поэтому закон необходимого разнообразия скорее следует называть «Закон сохранения гиперболического разнообразия». Следствием гиперболического ЗРР является принцип 80/20 или закон Парето (его называют ещё принципом дисбаланса), согласно которому диспропорция является неотъемлемым свойством системы (Кох Р., 2007 ). Например, в бизнесе 20 % ассортимента ходовой продукции даёт 80 % дохода; 20 % преступников совершают 80 % преступлений; 20 % профессоров учреждения выполняют 80% всей научной работы; лишь 20 % детей используют 80 % возможностей, представляемой системой образования в данной стране и т.д. Этот принцип до сих пор плохо учитывается в педагогике. Советская система образования содержала идею всеобщего равенства, в том числе и в образовании. В стремления выучить всех до определённого стандарта огромные усилия учителей тратились на работу с отстающими. Понимание и использование принципа 80/20 даёт реальное представление об окружающем мире и свидетельствует о наличии ценозологического мышления.

В) Оптимизация ценозов

Как правило, реальное Н-распределение отличается от идеального следующими отклонениями:

1) некоторые экспериментальные точки выпадают из теоретического распределения;

2) экспериментальный график не является гиперболой;

3)экспериментальная кривая в целом имеет характер Н-распределения, но по сравнению с теоретической, имеет искажения – «горбы», «впадины» или «хвосты».

В реальном графическом распределении различают три участка: верхний, соответствующий лучшим учащимся («ноева» каста) – их 5-10%; средний, соответствующий среднестатистическому большинству («саранчёвая» каста) и «заваливающийся вниз хвост распределения, соответствующий отстающим (см. рис. 5,б).

Процедура оптимизации системы (ценоза) состоит в сравнении теоретической кривой с реальной, после чего делают вывод: что практически нужно сделать в системе, чтобы точки реальной кривой стремились лечь на идеальную кривую. После выявления аномалий на распределении по табулированному распределению определяются причины, «ответственные» за аномалии, и намечаются мероприятия по их устранению.

Оптимизация социоценоза как любого ценоза осуществляется двумя путями:

1. Номенклатурная оптимизация – целенаправленное изменение численности ценоза (части ценоза), устремляющее распределение ценоза по форме к идеальному). В биоценозе-стае это – изгнание или уничтожение слабых особей, в техноценозе – списывание старого оборудования, в учебной группе – отсев неуспевающих.

2. Параметрическая оптимизация – целенаправленное изменение (улучшение) параметров отдельных элементов ценоза, приводящее ценоз к более устойчивому и эффективному состоянию. В педагогическом ценозе – учебной группе (классе) – это работа с неуспевающими – улучшение параметров особей.

Номенклатурная оптимизация педагогического ценоза – отсев неуспевающих может проходить менее болезненно, если неуспевающий ученик из профильного класса переходит в другую ранговую систему с более низким уровнем изучения предмета, например, в общеобразовательный или гуманитарный и там из «саранчёвой» касты попадает в «ноеву» касту (лучших особей), то есть становится успешным (рис.6).

Закон ГРР позволяет определить направление учебно-воспитательного процесса любой педагогической системы (класс, группа, школа и т.п.), прогнозировать результаты обучения: количество двоек на группу на любом экзамене должно составлять 5-10% от общего числа оценок. То же относится и к отличным оценкам. В выпускном классе из 25 учащихся по закону рангового распределения должно быть 5% медалистов, то есть 1-2 человека.

Рис. 6. Иерархия ранговых систем (классов) в школе:

1 – физико-математический класс при вузе; 2 – школьный профильный физмат класс; 3 – общеобразовательный класс

(Стрелками показаны переходы учащихся из одной ранговой системы в другую: W – успеваемость, r – ранговый номер ученика)

r

Ранговый анализ (ценологический подход) обеспечивает наглядность и объективность оценки педагогических процессов, формирует ценологическое мышление.

Использование ценозологического подхода опирается на структурно-функциональный принцип, который связан с соответствующими структурно-функциональными методами системных исследований. Суть этого принципа изложена выше. Структурно-функциональный принцип является теоретическим обоснованием использования математического аппарата ценологической теории – метода рангового анализа и распределения Ципфа. Он прост в употреблении и легко обрабатывается с помощью компьютерных программ.