В статье рассматривается структура учебной проектной деятельности, перечисляются цели такой деятельности. Приведены примеры продуктов учебной деятельности, которые представляют собой обучающие компьютерные программы, созданные учащимися.
Ключевые слова:учебный проект, проектная деятельность, компьютерная программа, создание компьютерных программ, программирование.
В конце 19 — начале 20 в. сначала в США, а затем в Западной Европе и России в системе образования появился новый метод обучения — метод творческих проектов [5, с. 5]. Процесс внедрения проектного метода обучения в школах России в 20-х годах прошлого века был смещен в инструментально-практическую часть. Это довольно часто приводило к снижению роли интеллектуально-теоретической составляющей обучения [5, с. 11]. Начиная с примерно 1991 года в России вновь начали осуществляться исследования проблем проектного обучения школьников [5, с. 12].
В случае, когда проектная деятельность выступает в качестве учебной, она способствует развитию личности субъекта учения и формированию ключевых компетенций. При этом указывается на то, что ее целью не является создание общественно значимого продукта [5, с. 15]. Однако, на наш взгляд, это не всегда так. Возможно создание такой педагогической ситуации, в которой школьники овладевают основами проектирования в ситуации обучения и, в то же время, создают общественно значимый продукт. А это, как известно, является целью проектной деятельности как профессиональной (трудовой) деятельности, то есть производства общественно ценного продукта [5, с. 16]. Например, мы вовлекаем учащихся в такой вид деятельности, в результате которого они создают несложные компьютерные программы, которые впоследствии могут быть использованы в процессе обучения физике [3; 4]. В этом случае учащиеся также выполняют учебные проекты, под которыми понимается относительно самостоятельно созданный и, главное, разработанный ими продукт (компьютерная программа). Этот продукт обладает как субъективной, так и объективной новизной и выполнен в ситуации субъективного взаимодействия с учителем.
Разумеется, что в проектной деятельности школьника и профессионала существует различие в целях и в мотивации самой деятельности. У школьника на первое место выходят учебно-познавательные мотивы [2]. Сама же деятельность учащегося предполагает [5, с. 17]:
- генерирование проектных идей;
- идеальное проектное преобразование объекта (субъективацию);
- материализацию идеальных построений в знаковом материале проекта (объективизацию);
- материальное воплощение замысла (реализацию);
- презентацию;
- рефлексию.
- Цели учебной проектной деятельности в нашем случае могут быть следующими:
- генеральная цель: создание компьютерной программы, обладающей субъективной или объективной новизной, имеющей общественную (может использоваться при обучении других учащихся) и личностную (полезна для самого учащегося, в первую очередь, в плане формирования компетентности в сфере создания компьютерных программ) значимость;
- обучающая цель: овладение проектно-технологическими знаниями, умениями, навыками, технологической культурой;
- развивающая цель: становление познавательных и творческих способностей, произвольности психических процессов и деятельности, формирование умения планировать свою деятельность и др.
- воспитательная цель: формирование аккуратности, целеустремленности, самостоятельности, трудолюбия, рационализма, требовательности к себе и другим, рефлексии и т. д.
Приведем примеры продуктов (рис. 1, 4, 6), полученных в результате такого вида деятельности учащихся, отметив, что каждый из них был создан двумя учащимися, работавшими совместно. При этом в деятельности учащихся можно выделить три следующих содержательных этапа:
- исследовательский (поиск проблемной области, обоснование проблемы, выбор оптимального варианта решения);
- технологический (планирование технологических процессов, организация рабочего места, выполнение технологических операций, самоконтроль деятельности);
- заключительный (корректировка объекта деятельности, контроль и испытание, защита проекта).
При описании созданных учащимися компьютерных программ остановимся более подробно на первом этапе деятельности, конкретизировав частные задачи, решаемые учащимися.
Первый проект. Компьютерная программа, создаваемая учащимися, должна помочь исследователю решить следующую задачу. Одно тело свободно падает с некоторой высоты. Второе тело бросают под некоторым углом к горизонту. С какой скоростью и в каком направлении нужно бросать второе тело, чтобы оно столкнулось с первым?
Из теории известно, что это условие выполнится, если вектор скорости бросаемого тела направлен на первое тело, а горизонтальная составляющая начальной скорости этого тела такова, что позволяет телу достичь вертикали, вдоль которой движется первое тело (рис. 1).
Рис. 1. Окно компьютерной программы — продукта первого проекта
Учащиеся поставили перед собой цель решить задачу, которая заключалась в том, чтобы программа могла демонстрировать движение тел в динамике и рисовать траектории движения тел (рис. 2 и 3). Субъективно новым для учащихся, а значит и для исследователя, работающего с этой программой, оказалось то, что столкновение тел при обнаруженных условиях происходит независимо от того, учитывается в расчетах сопротивление среды, в которой движутся тела, или нет. Таким образом, становится ясно, какую проблему выбрали учащиеся для разрешения, и какой вариант решения этой проблемы ими был предложен. Фактически была решена не только учебная задача, связанная с получением ими необходимых физических знаний, но и задача программирования, а также методическая задача, результатом которой стал программный продукт, позволяющий проводить обучающимся исследование с помощью компьютерного моделирования.
Рис. 2. Демонстрация траекторий движения тел без учета сопротивления среды
Рис. 3. Демонстрация траекторий движения тел с учетом сопротивления среды
Второй проект. Учащиеся решали с помощью компьютера задачу трех тел. Первое тело (планета) находится в состоянии относительного покоя, второе (естественный спутник) движется вокруг него согласно закону всемирного тяготения (рис. 4). Третье тело (искусственный спутник) начинает движение с поверхности первого тела. Необходимо рассмотреть возможные варианты его движения. Например, возможны следующие варианты: полет вокруг планеты (рис. 5); полет к естественному спутнику с возвратом на планету; полет, в результате которого искусственный спутник станет двигаться вокруг естественного; и т. д.
Рис. 4. Окно компьютерной программы — продукта второго проекта
В программе также рисуются траектории движения тел (рис. 5). Важным для учащихся, работающих над этим проектом, было то, что нужно было определить начальные условия, в которых находится система трех тел, и те из них, которые могут быть изменены пользователем программы. В результате в качестве изменяемых параметров были выбраны модуль скорости третьего тела; угол между вектором скорости третьего тела и нормалью к поверхности первого тела, соотношение масс планеты и ее естественного спутника.
Рис. 5. Демонстрация траекторий движения тел
Третий проект. Решалась задача, связанная с законом отражения света на границе раздела двух сред (рис. 6). Программа должна была строить ход лучей в этих средах, используя заданные пользователем параметры: угол падения луча на границу раздела и абсолютные показатели преломления сред (рис. 7). Важным было то, что исследователь с помощью программы мог бы убедиться в существовании явления полного внутреннего отражения (рис. 8).
Рис. 6. Окно компьютерной программы — продукта третьего проекта
В качестве инструментария для решения задач программирования всеми парами учащихся была выбрана среда программирования Lazarus, являющаяся свободным программным обеспечением. В процессе создания продуктов учащимися были организованы дискуссии, в ходе которых обсуждались возникающие проблемы, и осуществлялась обратная связь. Такие дискуссии полезны для развития метакомпетентностей и повышения общей социально-психологической компетентности обучающихся. В результате учащиеся получили возможность отрефлексировать итоги взаимодействия, то есть осуществить публичное размышление по поводу совместной работы и сделать анализ ее продуктивности или эффективности. В ходе этих мероприятий можно наблюдать, как партнеры воспринимают и понимают друг друга. При этом важна корректность обсуждения результатов, которая помогает избежать эмоционального накала и отторжения обратной связи.
Рис. 7. Демонстрация изменения хода лучей при изменении абсолютных показателей преломления сред
Защита проектов проходила в виде конференции, на которой участники проекта выступили с докладами и компьютерными презентациями собственных проектов [1]. Кроме того, все три проекта приняли участие во Всероссийском научно-исследовательском конкурсе Школы Росатома «Компьютерное моделирование в физике» (г. Саров). В результате учащиеся 10 «б» класса МОУ СОШ № 15 г. Глазова, выполнявшие эти проекты, стали дипломантами и призерами этого конкурса, предполагающего использование информационно-компьютерных технологий в учебной деятельности.
Рис. 8. Демонстрация полного внутреннего отражения света на границе раздела двух сред
В заключении отметим, что в процессе проектной деятельности учащимися хорошо усваивается ее структура, совершенствуются ориентировочная и исполнительная основа этой деятельности, что положительно отражается на личностном развитии учащихся.
Литература:
1. Данилов О. Е. Компьютерная презентация результатов проектной деятельности учащегося / О. Е. Данилов // Молодой ученый. — 2014. — № 1 (60). — С. 506–510.
2. Данилов О. Е. Падение бусинки в жидкость / О. Е. Данилов // Потенциал. — 2014. — № 3. — С. 77–78.
3. Данилов О. Е. Применение имитационного моделирования механических взаимодействий при обучении физике / О. Е. Данилов // Дистанционное и виртуальное обучение. — 2014. — № 5 (83). — С. 97–103.
4. Данилов О. Е. Разработка обучающих программ с помощью инструментов для создания компьютерных игр / О. Е. Данилов // Молодой ученый. — 2014. — № 3 (62). — С. 899–901.
5. Матяш Н. В. Инновационные педагогические технологии. Проектное обучение: учеб. пособие для студ. учреждений высш. проф. образования / Н. В. Матяш. — М.: Издательский центр «Академия», 2012. — 160 с.
