Проект «Учебно-исследовательская деятельность учащихся на уроках математики и во внеурочной деятельности как средство повышения мотивационных интересов»
методическая разработка (5, 6, 7 класс)

Проект

«Учебно-исследовательская деятельность учащихся на уроках математики и во внеурочной деятельности как средство повышения мотивационных интересов»

Пояснительная записка

Педагогический проект посвящен использованию исследовательской технологии на уроках математики и во внеурочной деятельности, как средства раскрытия интеллектуального потенциала, духовно-нравственного воспитания, повышения мотивации к изучению данного предмета и формирования всесторонне развитой, социально адаптированной личности.

        Модернизация общего образования требует разработки новой модели уроков, перехода от традиционной установки на формирование преимущественно «знаний, умений, навыков» к воспитанию качеств личности, необходимых для жизни в новых условиях открытого общества. Приоритетной целью образования в современной школе становится развитие личности, готовой к правильному взаимодействию с окружающим миром, к самообразованию и саморазвитию. Показателем качества в контексте модернизации образования является компетентность, которая определяется не через сумму знаний и умений, а характеризует умение человека мобилизовать в конкретной ситуации полученные знания и опыт. Отсюда вытекает основная задача образования: научить ученика деятельности решения задач, решения проблем в различных сферах жизнедеятельности.

      На мой взгляд, одной из самых результативных и прогрессивных педагогических технологий в решении данных задач является исследовательская технология. Детская потребность в исследовательском поиске обусловлена биологически, ребенок рождается исследователем. Неутомимая жажда новых впечатлений, любознательность, постоянное стремление наблюдать и экспериментировать, самостоятельно искать новые сведения о мире рассматриваются как важнейшие черты детского поведения. Именно это внутреннее стремление к исследованию создает условия для того, чтобы психическое развитие ребенка изначально разворачивалось как процесс саморазвития. Основной его тезис: я знаю, для чего надо то, что я познаю, где и как я могу эти знания применить.  Исследовательская технология служит для развития познавательных навыков учащихся, критического мышления, умения самостоятельно конструировать свои знания, ориентироваться в информационном пространстве, т.е. служит основой для формирования универсальных учебных действий.

Актуальность данного проекта  определяется многофункциональной направленностью, а также возможностью ее интегрирования в целостный образовательный процесс, в ходе которого наряду овладением обучающимися системными базовыми знаниями и ключевыми компетенциями происходит повышение мотивационных интересов к изучению математики.

Проект актуален для МБОУ "СШ №2-многопрофильная им. Е.И.Куропаткина" тем, что реализуется в рамках Программы развития гимназии на 2023-2023 годы и разработан с учетом образовательной среды гимназии.

Инновационность данного проекта заключается в том, что он реализуется через авторский учебный модуль, направленный на повышение мотивационных интересов ученика и  формирование у школьников исследовательских навыков, способствующих их адаптации в окружающем социуме.

Цели и задачи проекта, основные результаты определены исходя из целей образовательных программ по математике.

Цель проекта: создание условий для практического применения исследовательской технологии на уроках математики и во внеурочной деятельности как средства повышения мотивационных интересов  обучающихся. Задачи проекта:

1.изучить методическую и методологическую литературу по теме проекта;

2.разработать авторский модуль применения форм и методов исследовательской  технологии на уроках математики для формирования ключевых компетенций повышения мотивации учащихся к учению;

3.разработать технологические карты уроков математики с применением методов исследования;

4.создать творческую группу учащихся, занимающихся исследовательской деятельностью и разработать ИОМ (индивидуальные образовательные маршруты) для данных учеников;

5.обобщить результаты исследовательской работы и провести мониторинг результатов реализации проекта.

Основные результаты, достижение которых предполагается проектом:

• обеспечение качества знаний учащихся по математике не ниже – 70%, успеваемости – 100%;
• успешное участие учащихся в олимпиадах и конференциях различного уровня;
• рост личностных качеств и общих компетенций учащихся;
• повышение мотивации учащихся к изучению математики;
• приобретение школьниками опыта самостоятельного выбора исследовательско - творческой деятельности, анализа и оценки полученного  результата.

Объектом работы является исследовательская деятельность школьников. Предмет: методика организации исследовательской деятельности  на уроках математики.

Гипотеза: предположим, что исследовательская деятельность учащихся на уроках и во внеурочное время повышает их мотивационные интересы  к изучению математики.

Продукт педагогического проекта:

 образовательный модуль «Исследовательская деятельность учащихся на уроках математики и во внеурочное время по предмету»:

Риски: критерии оценки профессиональных качеств учителя и успешности ученика должны учитывать новые требования качества образования:

• обученность детей;
• соответствие стандарту (нормативные требования);
• соответствие социальным запросам и ожиданиям;
• соответствие личностным запросам школьника и его родителей.

Основная часть

       Что же такое исследовательская деятельность? Исследовательская деятельность – это деятельность учащихся по исследованию различных объектов с соблюдением процедур и этапов, близких научному исследованию, но адаптированных к уровню познавательных возможностей учащихся. Основным отличием учебной исследовательской деятельности от научной является то, что в результате ее учащиеся не производят новые знания, а приобретают навыки исследования. Именно эти навыки являются универсальным способом освоения действительности. При этом у них развиваются способности к исследовательскому типу мышления, активизируется личностная позиция. Исследовательская технология требует реализации педагогической модели «обучение через открытие». Ведущие методы – проблемное обучение; метод проектов. Организационная форма – совместный поиск решения проблемных ситуаций. Модель урока: «знаю, но не все; хотел бы узнать – узнал». Обучающие приемы - экспериментирование или моделирование.

Наиболее важными  видами исследований учащихся по математики  являются следующие:

• Решение качественных математических задач.
• Решение математических проблемных вопросов.
• Поисковая деятельность и написание рефератов.
• Самостоятельное прогнозирование и моделирование математических процессов.
• Проектная деятельность.

Данная технология построена на развитии способности учащихся проектировать предстоящую деятельность и быть ее активным субъектом.  Работу строю так, чтобы ученик

а) получал знания,

б) чувствовал свой рост,

в) уважал себя как личность.

Это возможно, когда

1. Четко продуманы этапы исследования, формы и методы;

2. Детям ясны цели и задачи (мотивация учения);

3. Есть контакт учителя с детьми;

4. Исследование - процесс, который дает радость ученику, удовлетворение как от общения с учителем, его предметом, так и от своего собственного результата в нем;

5.У ребенка должно быть ощущение продвижения вперед (мотивация успешности)

Формирование мотивации учения  - это решение вопросов развития и воспитания личности. Мотивационная сфера более динамична, чем познавательная, интеллектуальная. Изменения в мотивации происходят быстро. Но подвижность, динамичность мотивов таит в себе опасность, так как если не управлять мотивацией, может произойти снижение ее уровня, мотивы могут потерять действенность, как это и случается нередко там, где нет целенаправленного управления этой стороной учения. Если процесс формирования учебных мотивов развивается спонтанно, а не произвольно, уровень учебных мотивов снижается.

Для формирования учебных мотивов при организации исследовательской деятельности необходимо предложить  методы педагогической поддержки учащихся в соответствии с их личными особенностями  в процессе работы над исследовательским проектом:

Необходимое условие для всего этого знание индивидуальности каждого ученика, опора на имеющиеся у него возможности и мотивы.

Этапы исследовательской деятельности

Этапы совместной исследовательской деятельности можно проиллюстрировать следующей таблицей:

Исследовательский подход учащихся не следует отождествлять с научным исследованием ученых. Учащиеся в основном не выявляют новых научных мыслей, но познают, усваивают, “переоткрывают” их для себя. Занятия по исследовательской работе учащихся провожу по следующему плану:

• Введение (виды исследовательских работ, научно-практические конференции, конкурсы школьников).
• Методология научного творчества (основные понятия научно-исследовательской работы, общая схема хода научного исследования, поиск информации).
• Этапы работы в рамках научного исследования (выбор темы, составление плана научно-исследовательской работы, работа с литературой, понятийным аппаратом).
• Оформление исследовательской работы (структура содержания исследовательской работы, общие правила оформления текста научно-исследовательской работы).
• Представление результатов научно-исследовательской работы (психологический аспект готовности к выступлению, требования к докладу, культура выступления и ведения дискуссии).

Исследовательские задания – это предъявляемые учащимися задания, содержащие проблему; решение ее требует проведения теоретического анализа, применения одного или нескольких методов научного исследования, с помощью которых учащиеся открывают ранее неизвестное для них знание.

Основные этапы учебного исследования:

1) Мотивация – очень важный этап процесса обучения, если мы хотим, чтобы оно было творческим. Целью мотивации, как этапа урока, является создание условий для возникновения у ученика вопроса или проблемы. Одним из способов осуществления мотивации может служить исходная (мотивирующая задача), которая должна обеспечить «видение» учащимися более общей проблемы, нежели та, которая отражена в условии задачи.

2) Этап формулирования проблемы – самый тонкий и «творческий» компонент мыслительного процесса. В идеале сформулировать проблему должен сам ученик в результате решения мотивирующей задачи. Однако в реальной школьной практике такое случается далеко не всегда: для очень многих школьников самостоятельное определение проблемы затруднено; предлагаемые ими формулировки могут оказаться неправильными. А поэтому необходим контроль со стороны учителя.

3) Сбор фактического материала может осуществляться при изучении соответствующей учебной или специальной литературы либо посредством проведения испытаний, всевозможных проб, измерения частей фигуры, каких-либо параметров и т.д. Пробы (испытания) не должны быть хаотичными, лишенными какой-либо логики. Необходимо задать их направление посредством пояснений, чертежей и т.п. Число испытаний должно быть достаточным для получения необходимого фактического материала.

Систематизацию и анализ полученного материала удобно осуществлять с помощью таблиц, схем, графиков и т.п. – они позволяют визуально определить необходимые связи, свойства, соотношения, закономерности.

4) Выдвижение гипотез. Полезно прививать учащимся стремление записывать гипотезы на математическом языке, что придает высказываниям точность и лаконичность. Не нужно ограничивать число предлагаемых учащимися гипотез.

5) Проверка гипотез позволяет укрепить веру или усомниться в истинности предложений, а может внести изменения в их формулировки. Чаще всего проверку гипотез целесообразно осуществлять посредством проведения еще одного испытания. При этом результат новой пробы сопоставляется с ранее полученным результатом. Если результаты совпадают, то гипотеза подтверждается, и вероятность ее истинности возрастает. Расхождение же результатов служит основанием для отклонения гипотезы или уточнения условий ее справедливости.

6) На последнем этапе происходит доказательство истинности гипотез, получивших ранее подтверждение; ложность же их может быть определена с помощью контрпримеров. Поиск необходимых доказательств часто представляет большую трудность, поэтому учителю важно предусмотреть всевозможные подсказки.

В качестве иллюстрации учебного исследования - фрагмент урока геометрии по теме «Теорема Пифагора». 

Мотивирующей (исходной) задачей может служить следующая задача: «Для крепления мачты нужно установить 4 троса. Один конец каждого троса должен крепиться на высоте 12 м, другой на земле на расстоянии 5 м от мачты. Хватит ли 50 м троса для крепления мачты?»

Анализируя математическую модель этой практической задачи, учащиеся формулируют проблему – нужно найти гипотенузу прямоугольного треугольника по двум известным катетам.

Для решения этой проблемы можно организовать практическую работу исследовательского характера, предложив учащимся задание по рядам: построить прямоугольные треугольники с катетами 12 и 5; 6 и 8; 8 и 15 см и измерить гипотенузу.

Результаты заносятся в таблицу.

Затем учащимся предлагается выразить формулой зависимость между длинами катетов и гипотенузой в прямоугольных треугольниках. Школьники выдвигают свои гипотезы, которые обсуждаются.

После установления зависимости между сторонами прямоугольного треугольника эмпирический вывод требует теоретического обоснования, т.е. доказывается теорема Пифагора.

В качестве домашнего задания по этой теме можно предложить исследовательскую работу со следующей мотивирующей задачей: «Кто же на самом деле открыл теорему Пифагор? Почему она долгое время называлась «теоремой невесты»? Существуют ли другие доказательства теоремы?»

Целью этой исследовательской работы – научить учеников использовать дополнительную литературу, применять Интернет в собственной образовательной деятельности.

Постановка проблемы на уроках математики:

1. Разрыв причинно – следственных связей.

2. Подход к расположению фраз (с известного факта). «Известно, что…».

3. «Как объяснить тот факт, что …».

4. Проблемное задание на предположение. «Как вы полагаете …».

5.  Точки зрения ученых, математиков.

6.  Конкретный пример, который нужно подтвердить или опровергнуть.

Основные требования к образовательному исследовательскому проекту: 
1.Наличие проблемы, социально значимой задачи.
2.Проектирование. Планирование действий по разрешению проблемы.
3.Поиск информации. Исследовательская работа учащихся.
4. Продукт. Проектным продуктом  могут быть: папка с письменным отчетом, т.е. портфолио, слайдовая презентация, стенгазеты, рекомендации, буклеты, публикации и др.
5. Презентация. Представление продукта - выступление на конференции.

Проект «Вся тригонометрия в одной задаче».

Задачи проекта:

• изучить и проанализировать теоретический материал, познакомиться с различными способами решения уравнения sin x + cos x = 1;
• подготовить результаты исследования к использованию на элективных курсах или на уроках математики как дополнительный материал.

Форма отчета:

математическая газета, презентация на электронном носителе.

                    Подготовка к защите исследовательской работы

Шаг 1. Дать определения основным понятиям.

Шаг 2. Расклассифицировать основные предметы, процессы, явления и события.

Шаг 3. Выявить и обозначить все замеченные парадоксы.

Шаг 4. Ранжировать основные идеи.

Шаг 5. Предложить метафоры и сравнения (сопоставления, схемы)

Шаг 6. Выработать суждения и сделать умозаключения.

Шаг 7. Сделать выводы.

Шаг 8. Указать возможные пути дальнейшего изучения.

Шаг 9. Подготовить текст доклада.

Шаг 10. Приготовить макеты, схемы, чертежи и др.

Шаг 11. Подготовиться к ответам на вопросы.

      Очень важным этапом является этап представления результатов исследования. Он  позволяет решить несколько задач: развитие научной речи; развитие умений работать с текстом; анализ продукта собственной деятельности; возможность продемонстрировать свои достижения; пополнение знаний других учащихся новыми сведениями; умения оценки и самооценки результатов исследования.

Можно проводить следующие формы занятий, позволяющих представить результаты исследования:

• конференции, на которых учащиеся представляют краткий доклад о проделанной работе и отвечают на вопросы аудитории;
• презентации, на которых ярко, красочно и привлекательно представляются достижения  участников;
• выступления для определенного круга – своих одноклассников, учащихся параллельных классов, заинтересованных данной темой
• представление доклада с целью сообщения нового знания. Исследователь выступает как бы в роли педагога, что имеет дополнительное мотивирующее значение.
• выставка достижений проводится в основном для родителей и может быть посвящена определенной теме, дисциплине.

Технология проведения презентации проекта:

При организации исследовательской деятельности ключевым  результатом образования является  способность  ученика к моменту завершения образования действовать самостоятельно, инициативно и ответственно при решении  учебных и практических задач. Эта способность является основой компетентности в разрешении проблем, всех частных компетентностей. Такую способность можно  назвать  учебно-практической самостоятельностью.

Список источников

1. В.В. Гузеев  Методы обучения и организационные формы уроков, Москва,  1999 год.
2. Методика преподавания математики в средней школе, Москва, «Просвещение» 2000 год.