Проблема совершенствования системы общеобразовательной и профессиональной подготовки подрастающего поколения диктует необходимость проведения комплекса педагогических исследований, направленных на поиск оптимальных путей ее решения. Важную роль здесь должны играть исследования закономерностей учебно-воспитательного процесса.
Характер и условия протекания процесса обучения в массовой школе в значительной степени задаются программой, учебником и деятельностью учителя в соответствии с методическими разработками уроков. Создавая технологию любого процесса, ученые опираются на достижения соответствующей прикладной науки. Это дает им возможность с достаточной степенью точности и достоверности прогнозировать результаты того или иного своего решения, находить оптимальные режимы протекания процесса. Прикладной наукой, обеспечивающей разработку технологии учебного процесса в средней школе, является методика обучения.
Научные основы обучения, воспитания и развития формулируются в методике обучения в виде системы принципов - как специфических для данного школьного предмета, так и общих, вытекающих из законов дидактики и психологических теорий обучения. Эта система принципов в значительной мере позволяет предсказать общий характер ожидаемых результатов учебного процесса, предостерегает от грубых ошибок при разработке учебников и планировании учебного процесса. Она положена в основу формирования системы требований к учебникам и другой учебно-методической литературе. Совокупность принципов методики обучения и принципов дидактики позволяет выявить условия, при выполнении которых учебно-воспитательный процесс в общих чертах оптимизируется.
Задачи обучения, воспитания и развития учащихся при изучении школьного предмета могут решаться только в совокупности, в неразрывной связи друг с другом. Однако методические подходы к решению каждой из этих задач неодинаковы, хотя и неантагонистичны. Соответственно должны различаться и закономерности обучения, воспитания и развития учащихся. Охватить в одной работе все эти закономерности невозможно. Мы ограничились исследованием закономерностей формирования знаний и умений учащихся.
В своей практической деятельности учитель руководствуется народной мудростью, гласящей: "Повторение - мать учения". В ней отражается одно из основных положений дидактики: углубленное осознание изучаемого материала и его закрепление достигаются упражнениями на применение этого материала в различных учебных ситуациях, в том числе при выполнении заданий проблемного характера. Центральный момент всех современных теорий обучения - положение Л. С. Выготского о том, что эффективное усвоение изучаемого материала происходит в процессе активной деятельности ученика. Именно это положение методисты и учителя реализуют, планируя разнообразную деятельность учащихся. Стремясь добиться достаточно прочного и глубокого овладения учащимися основами изучаемых в школе наук, они подбирают разные системы упражнений, насыщают уроки учебным экспериментом, наблюдениями и т. п. В этом методистам и учителям в какой-то мере помогают приобретенный опыт, интуиция. Но "всякая поисковая работа без научного базиса ведется методом проб и ошибок. К этому очень дорогому и малопроизводительному методу люди должны прибегать только в случае крайней, необходимости. Только тогда, когда базисная наука в стране находится на высоком уровне, могут успешно и самостоятельно развиваться поисковые и прикладные научные работы", писал лауреат Нобелевской премии академик П. Л. Капица.
При разработке учебников и планировании учебного процесса опыт и интуиция дают ощутимые результаты только тогда, когда учебник и методические разработки по своему характеру близки к уже опробованным. Любое существенное изменение учебника и методики, диктуемое потребностями решения задач воспитания и развития учащихся, вызывает неуверенность в планировании учебного процесса: предыдущий опыт перестает быть достаточно надежной основой планирования учебной деятельности по изучению того учебного материала, который затронут произведенными изменениями учебника и методики.
Принципы методики, подсказывая наиболее целесообразный подход к изучению конкретного материала, например курса физики, тем не менее не подсказывают, сколько упражнений нужно выполнить при изучении этого материала и какими эти упражнения должны быть. Между тем решение каждой задачи, выполнение лабораторной работы и любая другая учебная деятельность требуют определенного учебного времени, а оно в реальном учебном процессе жестко ограничено. Неумение предсказать, какая учебная деятельность необходима и достаточна при изучении каждого конкретного вопроса материала школьного предмета в условиях существенного изменения учебника и методики, и связанная с этим боязнь низких результатов формирования знаний и умений учащихся сдерживают поиск неординарных методических решений задач обучения, воспитания и развития учащихся.
Таким образом, существующая в методике как науке система качественных принципов должна быть пополнена количественными по своему характеру закономерностями обучения. Необходимость знания таких закономерностей особенно возрастает в связи с планируемой в настоящее время разработкой гибких программ, вариативных учебников и методик при фиксированном базовом уровне образования. При используемом ныне методе проб и ошибок требуется слишком много времени, чтобы постепенно прийти к нескольким существенно отличающимся друг от друга учебно-методическим комплексам, с достаточной полнотой решающим задачи обучения, воспитания и развития учащихся.
К исследованию количественных закономерностей формирования знаний и умений психологи обратились уже более ста лет назад. За это время выявлены кривые научения человека и ряд факторов, способствующих или затрудняющих научение. Однако полученные психологами результаты не могут служить непосредственно в качестве научных основ планирования учебной деятельности учащихся при изучении учебных предметов, в частности, по следующим причинам.
1. Многие психологические исследования, направленные на выявление количественных закономерностей процесса обучения, проводятся в лабораторных условиях (специальных кабинетах). Вполне естественно предположить, что в этих условиях дети усваивают материал несколько иначе, чем при обучении в своей школе, на обычных уроках с присущим им микроклиматом. В естественных экспериментах установленная аппаратура и проводимые учеными измерения тоже вносят искажения в обычный учебный процесс. Исследования в естественных условиях обучения, не связанные с вмешательством ученого в этот процесс, относительно редки. И как правило, в этих исследованиях результаты обучения оцениваются не по количественным, а по качественным показателям (например, по самооценке самочувствия.
2. Усвоение материала учащимися очень сильно зависит от разнообразия их деятельности при обучении. В обычных условиях преподавания физики в массовой школе учащиеся усваивают, например, понятие плотности в процессе объяснения учителя, демонстрационных опытов, работы с учебником и таблицами, выполнения лабораторной работы, решения разного типа задач. Следовательно, методисту-физику нужно знать закономерности обучения в условиях разнообразной деятельности учащихся и знать сравнительную эффективность каждого из используемых при организации этой деятельности средств обучения. На необходимость измерения сравнительной эффективности разных средств обучения, направленных на достижение одних и тех же дидактических целей, более 25 лет назад указывал Л. В. Занков. Многие же психологические исследования проводятся в условиях значительно менее разнообразной учебной деятельности, например только при работе с учебником или диалоговым устройством.
3. Результаты обучения существенно зависят от характера изучаемого материала, от его содержания. Учебный материал школьных предметов весьма разнороден и обладает особенностями, присущими именно данному предмету. Практика преподавания показывает, что и в пределах одного учебного предмета изучаемый материал, имеющий одинаковую структурную форму, усваивается учащимися неодинаково. Например, формулу для расчета теплоты сгорания топлива Q = qm усваивает заметно меньшее число семиклассников, чем формулу для расчета теплоты парообразования Q=Lm. Составителям учебников и методик нужно знать закономерности усвоения учащимися всех конкретных элементов учебного материала. Между тем, значительная часть психологических исследований, направленных на выявление количественных закономерностей обучения, ограничивается изучением усвоения только типовых видов информации (столбики цифр, осмысленные отрывки текста, отрывки стихотворений и т.п.).
4. В большинстве случаев выявленные психологами количественные закономерности отражают закономерности формирования знаний и умений у отдельных учащихся или у небольших групп учащихся. Но учебники и методики разрабатываются не для отдельных учеников, а для больших групп учащихся того или иного региона СССР или всей страны. Нужно учитывать, что закономерности статистического характера, описывающие процессы в системе с большим числом объектов, обычно существенно отличаются от закономерностей процессов, связанных с каждым из этих объектов в отдельности. Мы можем ожидать поэтому, что закономерности усвоения учебного материала всей совокупностью учащихся, например, VII класса существенно отличаются от закономерностей процесса научения каждого семиклассника в отдельности, причем статистические закономерности не являются простым усреднением закономерностей формирования знаний и умений у отдельных учащихся. Они должны содержать качественно новые особенности.
Разумеется, уже полученные результаты психологических исследований процесса обучения весьма ценны для педагогической теории и практики. Как будет показано в главе I, эти результаты послужили исходной базой для наших исследований. Но чтобы уметь рассчитывать необходимую и достаточную учебную деятельность учащихся по овладению теми или иными знаниями и умениями, в том числе умениями применять полученные знания на разных уровнях, нужно иметь в своем распоряжении количественные закономерности усвоения большим неоднородным контингентом учащихся качественно разнообразного учебного материала при реальных условиях обучения в массовой школе.
Таким образом, область нашего исследования лежит на стыке психологии, дидактики и конкретных методик обучения, вытекает из необходимости пополнения существующей системы качественных принципов методики как науки новыми для нее количественными закономерностями обучения.
Подчеркнем, что внимание к количественным закономерностям процесса обучения не означает отрицания теоретической и практической ценности качественных по своему характеру принципов и законов дидактики, методики и психологических теорий обучения. "Принцип единства количественного и качественного подходов к анализу процессов - неотъемлемая часть диалектико-материалистической методологии". Просто в настоящее время качественные законы и теории в педагогике явно доминируют и назрела необходимость усилить внимание к количественному подходу в описании процесса научения.
Многофакторный характер учебного процесса в массовой школе и невозможность не только измерить, но и учесть все факторы, влияющие на результат обучения, крайне осложняют исследование количественных закономерностей формирования знаний и умений учащихся. Все эти факторы бесконечно меняются при переходе от одного ученика к другому, от одного учителя к другому, от урока к уроку и даже в течение одного урока в данном классе. Поэтому в педагогике зависимость результата усвоения учебного материала учащимися от их учебной деятельности рассматривается скорее как тенденция, чем как четко выраженная количественная зависимость. Однако многолетние исследования знаний и умений учащихся массовой школы, регулярно проводимые сотрудниками НИИ СиМО АПН СССР в разных регионах страны, показывают, что при стабильном учебнике результаты обучения из года в год остаются практически стабильными. Они несколько меняются только при изменениях учебника, по-видимому, в результате вносимых при этом изменений в деятельность всех учащихся и учителей, работающих с данным учебником.
Такая стабильность результатов обучения в массовой школе и согласованность их изменений при изменении учебника позволяет предположить наличие количественных связей между учебной деятельностью учащихся и результатами обучения. Поэтому мы предположили, что в условиях многофакторного учебного процесса в массовой школе существует четко выраженная функциональная зависимость относительного числа учащихся, усвоивших тот или иной конкретный учебный материал, от числа вовлечений этого материала в разнообразную учебную деятельность учащихся с учетом эффективности средств обучения при организации этой деятельности. И если удастся разработать адекватный цели исследования метод многофакторного анализа учебного процесса, то искомую закономерность можно выявить.
Выявив количественные закономерности усвоения учебного материала при разных методиках его изучения в средней школе, удастся определить, какие качественные факторы методики обучения влияют на трудность изучаемого материала для больших неоднородных контингентов учащихся и каков характер этого влияния.
В данной книге приведены результаты исследования, выполненного авторами в 1972-1988 гг. Они в определенной степени дополняют систему уже известных закономерностей учебного процесса, но, конечно, далеко не исчерпывают проблему выявления количественных закономерностей этого процесса.
Количественные закономерности обучения, как уже выявленные, так и еще исследуемые, априори вызывают скептическое отношение педагогов, знающих, сколь сложен и неоднозначен по своим результатам процесс обучения в школе. Поэтому в книге мы уделили особое внимание проверке реальности выявленных закономерностей. При проверке мы учитывали, что процесс научения в реальных условиях школы носит стохастический характер. Такой характер процесса научения определяется неконтролируемыми случайными изменениями факторов, влияющих на результат процесса.
Как будет показано в главе I, при выявлении количественных закономерностей формирования знаний и умений учащихся массовой школы неприменимы обычно используемые в психологии и педагогике классические методы однофакторного и многофакторного анализа. Необходимо разработать метод многофакторного анализа процесса обучения в условиях, когда результаты этого процесса зависят от неопределенно большого числа факторов - как непосредственно измеряемых, так и скрытых. Разработка такого метода исследования дает возможность в дальнейшем, при глубокой дифференциации обучения по интересам учащихся и других серьезных изменениях условий учебного процесса, выявить его количественные закономерности в новых условиях, т.е. разработка метода многофакторного анализа учебного процесса в массовой школе имеет немалую собственную научную значимость. Широко известно мнение академика Л.Д. Ландау о том, что разработка метода исследования ценнее полученных с его помощью результатов, поскольку с его помощью можно получить множество новых результатов. Поэтому в книге подробно описан найденный метод многофакторного анализа. Подробное описание метода позволяет не только перепроверить приведенные результаты, но и перенести его на исследования в других областях педагогики. В связи с этим книга может заинтересовать любого исследователя по методике, дидактике и психологии.
Выявленные количественные закономерности формирования знаний и умений учащихся - элемент теории обучения и могли быть получены на материале любого учебного предмета. Результаты, описанные в книге, получены на материале курса физики VI- X классов. Они представлены в виде графиков, численных значений относительной эффективности компонентов учебника и средств обучения на уроке. Выявлены средства обучения, наиболее эффективно влияющие на процесс формирования знаний и умений больших неоднородных совокупностей учащихся той или иной школьной параллели, и средства обучения, оказывающие минимальное влияние. Доказаны компенсаторные возможности разных сочетаний средств обучения при достижении одной и той же цели обучения, и выявлено различие эффективности применения одного и того же средства обучения при достижении разных дидактических целей (например, влияние демонстрационного эксперимента на формирование умения применять какое-либо научное положение физической теории для объяснения явления и на формирование экспериментального умения пользоваться прибором). Выявлены дискретный характер шкалы трудности изучаемого материала для учащихся и некоторые факторы, влияющие на изменение его трудности. Обнаружено деление учащихся массовой школы на однородные группы по признаку скорости усвоения учебного материала. Все эти данные, как мы надеемся, заинтересуют не только методистов, но и дидактов, психологов.
В книге раскрыта возможность использования результатов исследования при экспертной оценке учебников, при конструировании учебников и методических пособий для учителя, что может быть полезно авторам учебников и методик обучения школьным предметам.