Методическая разработка ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ НА ОСНОВЕ КЛАСТЕРНОГО ПОДХОДА

Храмушкина Г.Г. - учитель математики

высшей квалификационной категории

Муниципального бюджетного образовательного учреждения средней общеобразовательной школы № 2

города Димитровграда Ульяновской области

ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ НА ОСНОВЕ КЛАСТЕРНОГО ПОДХОДА

Особенностью федеральных государственных образовательных стандартов общего образования является их деятельностный подход, во главе которого стоит развитие личности ученика. Формулировки ФГОС указывают на реальные виды деятельности и в числе ведущих определяют исследовательские и проектировочные умения, необходимые в жизни и профессиональной деятельности человека. Именно поэтому, сегодня школа должна ориентироваться на выпускника с высоким уровнем учебно-исследовательской культуры, что в свою очередь требует реформирования образовательного процесса. Дети уже по природе своей исследователи, они наделены склонностью к познанию и исследованию окружающего мира. Грамотно организованное обучение должно совершенствовать эту склонность. Значит, задача учителя математики состоит в том, чтобы поддержать ребенка и развить его способности, подготовить основу для того, чтобы эти способности были реализованы, обеспечить необходимый и достаточный уровень усвоения систематизированных знаний по математике через развитие познавательной и исследовательской компетентности, формирование способностей школьников к самообразованию. Учащиеся должны быть вовлечены в исследовательские проекты, творческие занятия, в ходе которых они приобретают умения собирать необходимую информацию, рационально использовать её, проводить элементарные исследования, выдвигать гипотезы, делать выводы и обобщения, что так актуально в современных условиях развития общества и имеет особое значение для развития человека. Значит, организации научно-исследовательской деятельности на уроке и во внеурочное время необходимо отводить особое место.

Учитывая, что основная проблема современного преподавания математики - это пробуждение интереса к изучению предмета, как математически одарённого ученика, так и слабо разбирающегося в предмете, организация учебно-исследовательской деятельности школьников - не простое, но увлекательное занятие. Главное, чтобы при организации исследовательской деятельности в центре внимания была личность ученика: его мотивы, цели, потребности, неповторимый внутренний мир, индивидуальный опыт и психологический склад. Кроме того, при организации исследовательской деятельности полностью меняется функция учителя. Учитель становится организатором самостоятельной познавательной деятельности учеников и перестаёт быть главным источником информации для них.

Не секрет, что многие учащиеся имеют представление о математике как о сухой и неинтересной науке, не видят смысла в запоминании большого количества теорем и формул, испытывают психологический дискомфорт, если совершают ошибку или неверно выполняют данное учителем задание. Именно с этими учащимися необходимо больше работать по привитию интереса к предмету, именно их в первую очередь нужно вовлекать в активную учебно-познавательную деятельность.

В современном школьном образовании проблема целенаправленной подготовки учащихся к исследовательской деятельности актуальна, но в то же время сложна и многогранна. Это обусловлено тем, что исследовательская деятельность связана со многими сторонами учебного процесса, выступая одновременно как цель в плане формирования личности, и как результат

особого способа организации учебной и внеурочной деятельности учащихся, а также как средство повышения эффективности образования школьников. Основным средством организации исследовательской работы являются исследовательские задания, содержащие проблему, для решения которой необходимо проведение теоретического анализа, применение методов научного исследования, с помощью которых учащиеся открывают ранее неизвестное для них знание.

Современные тенденции развития школьного образования определили новые подходы к его организации, среди которых одним из наиболее перспективных является кластерный.

Кластер (англ. Cluster - пучок, гроздь) - объединение нескольких однородных элементов, которое может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая определенными свойствами.

[ru.wikipedia.org]

В методике кластер - это карта понятий, которая позволяет ученикам свободно размышлять над какой-либо темой, дает возможность оценить свои знания и представления об изучаемом объекте, помогает развивать память.

Кластер - это способ графической организации материала, позволяющий сделать наглядными те мыслительные процессы, которые происходят при погружении в ту или иную тему.

[trufanovanv46.ucoz.ru/publ/kriticheskoe_myshlenie/klastery/1-1-0-31]

Кластер - педагогический метод, который развивает вариантность мышления, способность устанавливать всесторонние связи и отношения изучаемой темы (понятие, явление, событие).

[ dioo.ru/praktika/klaster.html]

Кластеры в учебном исследовании - группы учащихся, объединенных разным уровнем исследовательской компетентности, готовности и мотивации к выполнению исследований.

( ru.wikipedia.org/wiki/)

Остановлюсь на некоторых моментах организации исследовательской деятельности на основе кластерного подхода. Оговорюсь сразу, что подобную работу может проводить только учитель, способный участвовать в преобразовании всего педагогического процесса на научной основе; учитель, который не ждёт социального заказа и государственного указа. Никакие программы и планы не будут осуществлены, если у самого педагога не сформированы исследовательские умения. Кроме того, эта работа требует много сил, энергии и затрат личного времени.

Исследовательская деятельность на основе кластерного подхода строится на основе общности интересов обучающихся. Залогом успешности развития кластера является открытость происходящих внутри процессов, способность слаженно достигать намеченные результаты, общность целей, видение перспективы, стремление к совершенствованию, способность реализовывать намеченные решения.

Считаю, что готовить учащихся к научно-исследовательской деятельности нужно, начиная с пятого класса, несмотря на то, что эффективность такой работы будет выражаться не в качестве сделанных исследований, а в приобретении исследовательских навыков. Впоследствии, переходя из класса в класс, пополняя запас знаний, учащиеся при желании смогут заниматься научно-исследовательской деятельностью, связанной с выбором будущей профессии. Начиная с пятого класса, стараюсь обучение сделать проблемным, чтобы оно содержало элементы самостоятельной исследовательской деятельности. В качестве иллюстрации учебного исследования приведу пример из учебника математики для пятого классах авторов Н. Я. Виленкин, В. И. Жохов, упражнение № 528: «Поговорите со своими родителями, бабушками и дедушками, со знакомыми взрослыми и постарайтесь узнать, нужна ли им в работе, в жизни математика, можно ли стать хорошим специалистом, не зная математики». Задание даётся учащимся как домашнее задание на определённый срок и оформляется в виде творческих работ. Суть такого задания сводится к тому, что учащиеся проводят кратковременные исследования по предложенной учителем тематике. Выполнение этого задания - своего рода вводный мониторинг, показывающий уровень исследовательской компетентности учащихся, уровень их готовности и мотивации к выполнению исследований по математике. После этого можно начинать работу по вовлечению учащихся, а возможно и их родителей, в исследовательскую деятельность, где у каждого будет определён свой уровень, способ и скорость продвижения по освоению навыков исследователя.

Рассмотрим, сначала, кластерный подход как форму организации педагогического взаимодействия между группой одного или разнотипных субъектов, объединенных для решения какой-либо значимой хотя бы для части группы проблемы. Применение такого кластерного подхода возможно и в ходе решения сложной задачи, и в ходе анализа информации из первоисточников, а также для разрешения поставленной учителем проблемы. Причем формы задания при таком методе обучения могут быть различными. Для обеспечения устойчивой внутренней мотивации обучающихся, необходимо использовать в обучении задания на разрешение таких проблемных ситуаций, которые возникают или могут возникнуть у них в реальной жизни сейчас или в скором будущем. При этом для успешного разрешения предложенных ситуаций у обучающихся должен быть сформирован необходимый запас знаний и умений. На такие задания целесообразно отводить целый урок и проводить их в виде урока-исследования на основе кластерного подхода. Решение каждой задачи требует создания своего кластера.

Каковы этапы работы при составлении кластера?

1. В центре классной доски или большого листа бумаги записываем ключевое слово или предложение.

2. Предлагаем учащимся высказывать слова или словосочетания, которые, по их мнению, связаны с данной темой, всё, что вспомнилось им по данной теме.

3. По мере того, как учащиеся называют ключевые слова и словосочетания, записываем их на доске (листе бумаги). Записывается все, что называют учащиеся, ничего не отсеивается.

4. Затем совместно осуществляем систематизацию, устанавливаем подходящие связи между понятиями и фактами. Ненужное, ошибочное зачеркивается.

5. По мере записи появившиеся слова соединяются прямыми линиями с ключевым понятием, устанавливаются новые логические связи. В итоге получается структура, которая графически отображает наши размышления, определяет информационное поле данной темы.

Очень важно записывать все идеи учащихся, не судить об их качестве, не комментировать. При необходимости можно помочь с идеями учащимся, задавая наводящие вопросы. Чем больше связей будет построено, тем лучше.

Приведу пример: «У помидор «Грунтовые грибовские» первые плоды созревают на 110 день после посева. Когда были посеяны помидоры, если первые зрелые плоды были 20 августа?»

Разбирая условие задачи, устанавливаем все ключевые слова, отмечаем, что сто десятым днём роста растения было 20 августа. Всё фиксируем на классной доске. После этого ученики стали подбирать к числу 110 дни и месяцы, прошедшие от посева до созревания плодов. Получили:

20 дней августа месяца

+ 31 день июля месяца

30 дней июня месяца

29 дней мая месяца (с 31 мая по 3 мая включительно)

110 дней

Помидоры, давшие плоды на 110-й день, были посеяны 3 мая.

После коллективного анализа задачи учащимся предлагается решить эту же задачу другим способом, работая в группах. Целесообразно после группового составления кластера предложить учащимся индивидуальное составление с последующей работой в парах (тройках, малых группах).

В результате групповой работы, путём кластерного анализа и систематизации имеющихся знаний, появился другой способ решения.

1. Сколько дней прошло с начала года до дня созревания плодов?

31 день - январь месяц

28 дней - февраль месяц

31 день - март месяц

30 дней - апрель месяц

+ 31 день - май месяц

30 дней - июнь месяц

31 день июль месяц

19 дней - август месяц

231 день

2. Сколько дней прошло с начала года до дня посева помидор?

231 день - 109 дней = 122 дня

Подсчитав дни января, февраля, марта и апреля месяцев, получили 120 дней, а у нас всего 122 дня. Значит, 2 дня идёт на май месяц. До начала посева прошло 4 месяца (январь, февраль, март, апрель) и 2 дня мая месяца. Следовательно, помидоры, давшие плоды на 110 день после посева - 20 августа, посеяны были 3 мая.

Отличием кластерного подхода в организации исследовательской деятельности от привычного группового подхода является направленность группы учащихся (кластера) на решение общей проблемы. Причем, следует отметить, что включение учащихся в тот или иной кластер временное, по мере необходимости. Однако в процессе решения проблемы должно четко фиксироваться участие всех привлекаемых в кластер учеников с указанием роли и вклада каждого. Начинать обсуждение проблемы лучше на уроке, а продолжить можно и во внеурочное время.

Следующая задачная ситуация, которая может быть разрешена на основе кластерного подхода, направлена на развитие экономико-математической компетентности учащихся: «Для взрослого кролика-самки весом в 3 кг в покое требуется зимой в сутки: сена 125г, корнеплодов 100г, концентратов 35г. Сколько потребуется сена, корнеплодов и концентратов в отдельности, чтобы прокормить 4-х кроликов в течение ноября, декабря, января и февраля месяцев високосного года?»

Разбирая задачу, выясняем все непонятные или малознакомые слова, выделяем ключевые слова или словосочетания. Записываем их на классной доске. Проводим следующий анализ:

1. Сколько суток в четырёх месяцах, указанных в условии задачи?

Ноябрь - 30 суток, декабрь - 31 сутки, январь - 31 сутки, февраль високосного года - 29 суток. Всего: 30+31+31+29=121(суток). Далее устанавливаем, что чем больше суток, тем больше корма; чем больше кроликов, тем больше корма. На доске появляется слово «кролико-сутки».

2. Сколько будет кролико-суток?

121сутки х 4кролика = 484 (кролико-суток)

3. Сколько необходимо иметь сена для всех кроликов на четыре месяца?

125 х 484 = 60500(г) = 60кг500г

4. Сколько потребуется корнеплодов для всех кроликов на четыре месяца?

100 х 484 = 48400(г) = 48кг400г

5. Сколько потребуется концентратов для всех кроликов в течение четырёх месяцев?

35 х 484 = 16920(г) = 16кг920г.

На основании проведённого анализа делаем вывод: чтобы прокормить 4-х кроликов в течение ноября, декабря, января и февраля месяцев високосного года потребуется 60кг500г сена, 48кг400г корнеплодов и 16кг 920г концентратов.

После рассмотрения этой задачи учащимся предлагается составить кормовой рацион для кролика весом 4 кг, находящегося в состоянии покоя в летний период. Для разрешения данной задачной ситуации (исследовательского задания) необходимо четко спланировать создание кластера для сбора информации из различных источников: посещение станции юных натуралистов города Димитровграда; беседа с родителями, бабушками, дедушками, знакомыми, которые занимаются разведением кроликов; посещение городской библиотеки и использование ресурсов сети Интернет. Записанные результаты опроса в дневники наблюдения используются для составления новых задач, учащиеся открывают ранее неизвестное для них знание. Приведу условие одной из задач, которая была составлена учащимися после проведённого исследования: «На станции юных натуралистов города Димитровграда 10 взрослых кроликов весом в 4кг в покое. Летом одному кролику весом в 4кг в покое требуется: 700г подвяленной травы, 100г корнеплодов (1 капустный лист или 1 кусок кабачка, или 1 кусок моркови), 1 кусок белого сухарика - 15г. Сколько потребуется в отдельности кормов, чтобы прокормить 10 кроликов в течение всего лета?»

Кластерный подход, как способ графической организации материала, позволяющий сделать наглядными те мыслительные процессы, которые происходят при погружении в ту или иную тему очень хорошо реализуется при решении задач с производственно-бытовым содержанием. Решение таких задач требует от учащихся умелого выбора данных, их сопоставления и применения ряда проб. Кроме того, школьники должны иметь ясное представление о предмете и жизненной ситуации, указанной в условии задачи, а также уметь пользоваться чертежами и рисунками.

Возьму для примера задачу следующего содержания: «В дверь балкона необходимо вставить: три стекла размером 43см на 53см, два стекла размером 48см на 49см и одно стекло размером 37см на 48см. Сколько листов стекла размером 150см на 50см потребуется для остекления двери?»

Для решения задачи проведём кластерный анализ, выпишем данные условия задачи на доске отдельным столбиком.

Сравниваем размеры листа стекла с размером стекол двери, убеждаемся в том, что стекла второй и третьей группы для вырезки можно укладывать на листе по-разному. Между тем как стекла первой группы можно укладывать на листе только краем в 53 см вдоль его длинного края. К одному стеклу первой группы по длине листа будем прикладывать стекла двух других групп так, чтобы сумма размеров их краев была не больше 150 см. К первому числу 53 см мы приписываем дважды число 48 см, так как к стеклу размером 48 см на 53см мы прикладываем стекла второй группы размером 48см на 49см и видим, что они в сумме дают 149 см. Значит, их можно вырезать из одного листа стекла. Ко второму числу 53 см мы подписываем число 37 см, так как к стеклу размером 43 см на 53 см мы приложили стекло третьей группы размером 37см на 48см и видим, что у нас остается от листа еще кусок стекла длиной 60 см. Из этого куска мы можем вырезать третье стекло первой группы размером 43см на 53см. Значит, для этих стекол потребуется еще лист стекла.

Таким образом, не прибегая к сложным вычислениям, а лишь сопоставляя размеры и укладывая соответствующим образом стекла на листе, а также дополняя число 53 см до 150 см, мы получили ответ на интересующий нас вопрос.

Данную задачу можно было бы решить и путем деления суммы площадей всех стекол на площадь листа стекла, но это заняло бы слишком много времени и не являлось бы характерным случаем решения подобных задач, так как количество возможных для выреза стекол из листа не всегда зависит от их площадей. Например, из листа стекла шириной 35 см и длиной 1 м 50 см нельзя вырезать ни одного из указанных в условии задачи стекол, несмотря на то, что площади каждого из них меньше площади данного листа стекла.

Исследовательская работа - деятельность творческая. Поэтому важно прививать школьникам умения самостоятельной творческой деятельности. Только при самостоятельной работе воспринятая информация перерабатывается в знания, а знания в умения и навыки. Исследовательская деятельность позволяет развить у учащихся умение выделять и решать наиболее важные проблемы с учетом социальных, экономических условий и отражать новейшие достижения в определенной научной области. Таким образом, вовлечение учащихся в исследовательскую деятельность - одна из основных задач образования сегодня.

Литература:

1. Википедия: Свободная энциклопедия. [электронный ресурс]. URL: ru.wikipedia.org/

2. Алексанина Н.С. Особенности инновационной работы образовательных учреждений Восточного округа города Москвы / Н.С. Алексанина. - М ., 2005.

3. Савенков, А.И. Концепция исследовательского обучения / А.И. Савенков // Школьные технологии. - 2008.

4. Шамова, Т.И. Кластерный подход к развитию образовательных систем / Т. И. Шамова // Взаимодействия образовательных учреждений и институтов социума в обеспечении эффективности, доступности и качества образования региона: Матер. X Международного образовательного форума: 2 ч. (Белгород. 24-26 окт. 2006 г.) - Белгород : Издательство БелГУ, 2006.