В условиях функционирования современного общества российская общеобразовательная школа оказалась в центре существенных преобразований социально-культурного, духовно-нравственного и технико-технологического характера. При этом востребованными становятся такие выпускники, приоритетными качествами которых выступают образованность, компетентность, самостоятельность, инициативность и информационная независимость. Данные качества во многом обусловливают их предстоящую профессиональную деятельность, а также способность полноценно и грамотно выполнять возложенные на них общественно значимые функции. Достижение обозначенных установок требует пересмотра содержания практико-ориентированного обучения школьников. Сегодня как никогда актуальным для педагогической действительности следует признать высказывание отечественного педагога К.Д. Ушинского о том, что дети по возможности должны трудиться самостоятельно, а учитель руководил бы этим самостоятельным трудом и давал для него материал в аспекте разрешения жизненно значимых проблем. Ученый полагал, что реализация в сфере общего образования такого посыла во многом повлияет на эффективное достижение положительных результатов не только в обучении и воспитании, но и социализации подрастающего поколения [1].
В литературе обнаруживается несколько определений понятия «практико-ориентированное обучение». С позиции Ф.Г. Ялалова сущность практико-ориентированного обучения заключается в вовлечении обучающихся в процесс приобретения ими опыта практической деятельности с целью разрешения учебных задач [2]. С.Е. Урванцева считает, что практико-ориентированное обучение – это процесс, обеспечивающий реализацию совокупности учебно-воспитательных действий для овладения обучающимися знаниями, умениями, навыками и специфическими способностями для их использования в различных ситуациях [3]. Л.А. Теплоухова полагает, что практико-ориентированное обучение – это вид обучения, предназначенный для формирования у обучающихся универсальных учебных действий в ходе решения реальных практических задач. Для нас предложенные определения являются важными, ибо, опираясь на их ключевые суждения, возникает возможность его формулировки в собственном варианте. Под практико-ориентированным обучением мы будем понимать единство преподавания и учения, обеспечивающего овладение обучающимися предметными знаниями, интеллектуальными и практическими умениями, опытом эмоционально-ценностного отношения к объектам окружающего мира, опытом творческой деятельности, которые при совокупном использовании обеспечивают решение насущных задач, возникающих проблем в учебных ситуациях и повседневной жизни.
Получается, что практико-ориентированное обучение согласуется с идеями гуманизации и гуманитаризации. Идея гуманизации позволяет преодолеть отчуждение науки от человека, показать и раскрыть многочисленные связи между знаниями и реальной жизнью людей, проблемами, возникающими перед ними в процессе преобразовательной деятельности в различных сферах современного общества. Наряду с последовательным и логичным изложением основ наук в процессе предметной подготовки возникает возможность зафиксировать внимание школьников на содержании материала, отражающего его значение и место в той или иной природной, социоприродной и социальной закономерности с позиции жизненных потребностей. Идея гуманитаризации дает возможность приобщить школьников к многообразию ценностей, открытию высшего смысла культуры, в силу чего может формироваться умение свободно мыслить, творчески подходить к решению любых задач, включая задачи жизненного смысла. Благодаря гуманитаризации создается свободное самоопределение, выбор между смыслом и бессмыслицей, прекрасным и безобразным, созиданием и разрушением, ответственностью и безответственностью.
Цель исследования заключается в определении и характеристике возможностей детского технопарка «Кванториум» по направлениям «Биоквантум», «Наноквантум» и «Геоквантум» с позиции практико-ориентированного обучения школьников.
Материалы и методы исследования
В качестве материалов задействована информация из опубликованных источников, актуализирующая необходимость использования детского технопарка «Кванториум» в общем образовании школьников. Для оптимального выражения смысла исследования важными были также материалы о сущности понятия «практико-ориентированное обучение» и содержательных характеристик таких направлений технопарка, как «Биоквантум», «Наноквантум» и «Геоквантум». При выполнении исследования применялись методы двух категорий – теоретические и эмпирические. К первой из них относятся анализ, генерализация, систематизация и обобщение; ко второй – анкетирование и математическая обработка данных (подсчет процентных отношений).
Результаты исследования и их обсуждение
На основе анализа литературы приходится констатировать, что потенциал практико-ориентированного обучения во многих его проявлениях по-прежнему остается нереализованным. Об этом можно утверждать на основе проведенного нами эмпирического исследования среди 62 учителей г. Саранска Республики Мордовия, преподающих различные школьные предметы. Респондентам предлагалось ответить на вопросы анкеты, в совокупности отражающие их педагогический опыт и полученные результаты итоговой аттестации выпускников после окончания основной и средней общеобразовательной школ. Анализируя ответы в целом, следует утверждать об устремленности учителей работать со школьниками в практико-ориентированном ключе. Однако проявились объективные и субъективные барьеры, которые, по высказываниям учителей, мешают полноценной реализации замысла практико-ориентированного обучения [4]. Обратим внимание на барьеры объективного характера. Так, почти 80 % учителей указали на то, что образовательный процесс в целом строится, как и прежде, на основе дидактической триады «знания – умения – навыки». Причем основное внимание, вслед за рекомендованными к использованию в централизованном порядке методическими разработками, приходится уделять освоению знаний. Они отмечали, что для создания собственных материалов совсем нет времени. В связи с этим 78 % учителей еще указали на недостаток современных учебно-методических пособий для школьников, содержание которых ориентировало бы на связь теоретических знаний с практическим применением. Большинство учителей (91 %) внимание обратили на недостаточное представление в учебниках заданий практико-ориентированного назначения, отсутствие систематизации таких заданий по классам и темам в изданной методической литературе. Среди барьеров субъективного характера проявились следующие. Почти 75 % учителей отметили, что следовало бы им овладеть разнообразными методиками обучения школьников решению задач и выполнению заданий практико-ориентированного содержания. Это способствовало бы предупреждению многих ошибок, связанных с неумением школьников читать условие задачи или задания, понимать их логику, искать способы решения, применять алгоритмы в измененных ситуациях.
Подчеркнем, что все учителя отмечали свою слабую готовность к применению в образовательной практике современных средств, обеспечивающих продвижение школьников в практико-ориентированном направлении. Одновременно они пожелали повысить квалификацию в аспекте задействования резервов детского технопарка «Кванториум» как совершенно нового формата организации учебно-познавательной и научно-познавательной деятельности школьников для усиления взаимосвязи урочной и внеурочной форм работы по изучаемым предметам. Респонденты отмечали, что «Кванториум» во многом может обеспечить качественное обучение не на основе простой передачи знаний от учителя к школьникам, а через решение реальных задач, соотносимых с ключевыми проблемами изучения природы, общества, техники, технологий и созданием собственных продуктов.
Настоящая статья посвящена представлению некоторых возможностей детского технопарка «Кванториум» для подготовки школьников в контексте вышеобозначенных теоретических рассуждений о сущности практико-ориентированного обучения. Эти возможности касаются использования резервов таких направлений, как «Биоквантум», «Наноквантум» и «Геоквантум», связанных с различными разделами таких дисциплин учебного плана общеобразовательной школы, как «Астрономия», «Физика», «Химия», «География» (физическая часть), «Биология», относящихся к предметной области «Естественные науки» [5].
Первая группа возможностей – это способствование расширению и углублению у школьников предметных знаний. Для их лучшего представления в данном случае мы опираемся на определение понятия «знание» в контексте педагогической науки. Знание – это результат изучения окружающего мира, проверенный в общественно-исторической практике, удостоверенный логикой, который выражается в адекватном человеческом сознании в форме сведений и фактов, терминов и понятий, законов и закономерностей, гипотез, учений, концепций и теорий, а также принципов, идей и подходов [6]. Нам также важно определиться с категориями знаний, составляющих основу программ различных направлений технопарка. Учитывая их практико-ориентированное преимущество, а также установки Международной программы по оценке образовательных достижений школьников для выявления их функциональной грамотности и умения применять знания на практике, такими категориями могут быть научные процедурные и эпистемологические знания.
В рамках направления «Биоквантум» расширяются и углубляются знания всех трех категорий. Из научных – это знания о разнообразии живых систем (клетка, ткань, орган, система органов, организм, популяция, природные и искусственные сообщества, экологическая система, биосфера), их организации и функционировании в норме, а также под воздействием факторов внутренней и внешней среды. Это также анатомо-морфологические, физиологические, санитарно-гигиенические, медико-профилактические и социально-экологические знания, связанные с организмом человека, механизмами его гомеостаза, выступающими в качестве основы сохранения здоровья и культивирования здорового образа жизни с учетом природных, социоприродных и социально-экономических условий. Из процедурных – это знания о методах получения биологического знания (наблюдательный, измерительный, экспериментальный) и исследовательских операциях (целеполагание, анализ информации, выдвижение и проверка гипотез, выполнение эксперимента, сбор данных, анализ полученной информации и представление нового знания в разных формах). Из эпистемологических – это знания о природе биологического знания – объектах (предметы, явления, процессы, принципы познания), построении теоретического и эмпирического знания в биологии; категориях обобщенного знания в биологии (теория, концепция, учение, закон и закономерность) [7].
В рамках направления «Геоквантум» расширяются и углубляются знания также всех трех категорий. Из научных – это знания по общей и региональной географии (геосфера, географическая оболочка, природные ресурсы; особенности географии страны и ее регионов – геологическое строение территории, климат, почвы, население и хозяйство, меры предупреждения экологических проблем). Из процедурных – это знания о методах получения географического знания (традиционные – наблюдательный, описательный, картографический, сравнительный, геофизический; новые – аэрокосмический, геоинформационный, моделирования). Из эпистемологических – это знания о природе географического знания – объектах (предметы, явления, процессы, принципы познания в географии), категории обобщенного знания в географии (закономерность, учение, теория). Важны также знания об исследовательских операциях, указанных выше в метапредметном ключе.
В рамках направления «Наноквантум» формируются, расширяются и углубляются знания также всех трех категорий. Из научных – это знания о сущности и наиболее важных в теоретическом и практическом назначении компонентах понятий «Нанонаука», «Нанотехногия», «Наноматериал», «Наноструктура» и «Наносистемная техника». Особое место занимают знания о нанотехнологиях (зондовые нанотехнологии – атомная инженерия, локальное окисление металлов и полупроводников, локальное химическое осаждение из газовой фазы, лазерное наноманипулирование; нанолитография – электронно-лучевая литография, профилирование резистов сканирующими зондами, нанопечать, сравнение нанолитографических методов). Из процедурных – это знания о методах получения нанонаучного знания (просвечивающая электронная микроскопия; автоэлектронная и автоионная микроскопия; зондовая микроскопия – сканирующая электронная микроскопия, сканирующая туннельная микроскопия, сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля, атомно-силовая микроскопия; дифракционный анализ – рентгеновская дифракция, дифракция электронов; спектральный анализ – рентгеновская спектроскопия, оже-спектроскопия, фотоэлектронная спектроскопия, инфракрасная спектроскопия, комбинационное рассеяние света, люминесцентный анализ, радиоспектроскопия, мессбауэровская спектроскопия) [8]. Из эпистемологических – это знания о природе нанонаучного знания – нанообъектах как физических телах с размерами в одну миллиардную долю метра, материалах на основе нанообъектов (нанопористые структуры, наночастицы, нанотрубки, нановолокна, наноструктурированные поверхности и пленки, нанокристаллы, нанокластеры), процессах на наноуровне (оперирование и манипулирование атомами, молекулами, молекулярными системами; синтезирование принципиально новых наноматериалов с заданными свойствами; нанолокализация, нанопозиционирование, наноизбирательность). Важны также знания об исследовательских операциях, указанных выше в метапредметном ключе.
Вторая группа возможностей – это способствование формированию у школьников умений для использования актуализированных и вновь полученных знаний при выполнении различных заданий, включая задания практического содержания. Вслед за известным отечественным педагогом Б.М. Бим-Бадом под умениями мы будем понимать освоенные обучающимися способы выполнения действий, основанных на соответствующих теоретических знаниях [9]. Учитывая особенности структуры и содержания детского технопарка «Кванториум», у школьников должны формироваться интеллектуальные, специальные и практические умения.
В рамках всех трех направлений – «Биоквантум», «Геоквантум» и «Наноквантум» – актуализируются и приращиваются следующие интеллектуальные умения: анализ и описание соответствующих объектов (предметов, явлений, процессов) познания; объяснение происходящих в них изменений; интерпретация полученных данных при познании; установление причинных, временных и вероятностных связей между элементами объектов, а также между объектами и факторами внешней среды, преобразование, систематизация и обобщение выявленной научной информации, аргументация собственного мнения, доказательство своей точки зрения, прогнозирование будущего состояния познаваемого объекта.
Специальные и практические умения в направлении «Биоквантум» могут представляться в следующем составе: 1) применять методы познания живых объектов (предметов, процессов, явлений); 2) пользоваться современным оборудованием в условиях биологической лаборатории и в живой природе; 3) проводить наблюдения за собственным организмом; 4) организовать и выполнять исследовательскую и проектную деятельность по изучению живых объектов; 5) задействовать инженерные методы решения задач в биологических проектах и биологические методы решения в инженерных проектах; 6) презентовать полученные продукты теоретического и прикладного назначения, касающиеся живых объектов; 7) оценивать результаты взаимодействия человека и объектов живой природы; 8) прогнозировать возможные последствия деятельности человека для существования биологических объектов разного уровня организации живой природы; 9) устанавливать и раскрывать взаимосвязи между биологией, физикой и химией.
Специальные и практические умения в направлении «Геоквантум» могут представляться в следующем составе: 1) применять методы познания географических объектов (предметов, процессов, явлений); 2) использовать космические снимки, материалы аэрофотосъемок, данные GPS/ГЛОНАСС для представления достоверных пространственных данных; 3) выполнять проекты по построению современного городского и сельского пространства; 4) решать актуальные задачи экологического, социально-экономического, агрокультурного, маркетингового содержания; 5) работать с геоинформационными системами (ГИС); 6) получать и анализировать точные ортофотопланы и трехмерные модели местности; 7) программировать географические порталы (веб-карты); 8) моделировать географические 3D-объекты; 9) создавать электронные и бумажные географические карты.
Специальные и практические умения в направлении «Наноквантум» могут представляться в следующем составе: 1) применять методы познания нанонаучных объектов (предметов, процессов, явлений); 2) проводить эксперименты по изучению мельчайших объектов с позиции их практического значения; 3) выяснять свойства некоторых наноматериалов; 4) распознавать методы получения нанопорошков и нанослоев; 5) выполнять исследования по модифицированию поверхности материалов с использованием высокоточного оборудования; 6) устанавливать и раскрывать взаимосвязи между физикой, химией и информатикой.
Третья группа возможностей – это способствование формированию у школьников 4К-компетенций – критического мышления, креативности, коммуникативности и командности. Представим их содержание в обобщенном виде в отношении всех трех направлений – «Биоквантум», «Геоквантум» и «Наноквантум».
Критическое мышление как последовательность мыслительных действий школьников, направленных на проверку высказываний или совокупности высказываний для выяснения их несоответствия принимаемым фактам, нормам или ценностям, в условиях обсуждаемых нами направлений можно развивать по нескольким аспектам. Таковыми являются: 1) побуждение к самостоятельной проверке прочитанной или услышанной информации; 2) создание условий для анализа суждений, не допуская влияния авторитетного мнения и внутренних убеждений; 3) вовлечение в дискуссии, обсуждения, дебаты и устранение когнитивных искажений; 4) предоставление возможности для решения логических задач; 5) использование SWOT-анализа и методики «Шесть вопросов»; 6) применение фреймов, кластеров и синквейнов.
Креативность как умение нешаблонно мыслить, находить новые решения и генерировать новые идеи в условиях рассматриваемых нами направлений может обеспечиваться определенными способами. Таковыми являются: 1) предоставление возможности для экспериментирования по проявленным интересу и желанию, формулирования гипотез, объекта (предмета, явления, процесса) познания, высказывания своего мнения в отношении обсуждаемых вопросов; 2) создание ситуаций выбора оптимальных методов выполнения исследовательской или проектной работы, форм презентации их результатов; 3) побуждение к выполнению творческих заданий с обязательным созданием оригинального продукта идеального или реального характера.
Коммуникативность как взаимодействие школьников друг с другом, а также с педагогом может реализоваться в следующих аспектах: 1) организация и выполнение работы по коллективному планированию и анализу деятельности; 2) выполнение различных ролей в коллективе при решении учебных и социальных задач теоретического и практического назначения; 3) предоставление возможности для изложения своих мыслей, получения прямой и обратной связи.
Командность как умение работать в команде и соблюдать при этом баланс интересов команды и личных интересов при взаимодействии со всеми членами может реализоваться в следующих аспектах: 1) анализ собственного поведения и поведения других с обнаружением своих сильных и слабых сторон; 2) организация сотрудничества с педагогом и сверстниками, разрешая конфликты; 3) включенность в групповое общение – принимать участие в обсуждениях, защищать свою точку зрения, выступать публично, устанавливать отношения взаимопонимания.
Заключение
Таким образом, интеграция формирующих ресурсов общего и дополнительного образования в условиях детских технопарков «Кванториум» обеспечит широкие возможности для формирования, развития и приращения определенных знаний, а самое главное – способов деятельности, которые соответствуют требованиям современного поколения школьников.
Исследование выполнено в рамках гранта на проведение научно-исследовательских работ по приоритетным направлениям научной деятельности вузов-партнеров по сетевому взаимодействию (ФГБОУ ВО «Чувашский государственный педагогический университет имени И.Я. Яковлева» и ФГБОУ ВО «Мордовский государственный педагогический университет имени М.Е. Евсевьева») по теме: «Формирование функциональной грамотности обучающихся при изучении предметов естественнонаучного цикла».