Ефективност на педагогическия модел за самостоятелно учене в обучението по математика в XI клас в СТЕМ среда

В статията са разгледани въпросите, свързани с ефективността на педагогическия модел за самостоятелно учене в СТЕМ среда след провеждане на педагогически експеримент. Коментират се предимствата  на самостоятелното учене за подобряване на математическите компететентности  на учениците  и интерактивният образователен модел, с акцент върху прилагането на интерактивните методи в обучението по математика в 11 клас. Привеждат се доказателства за ефективността на педагогическият модел  за постигане на по-добри резултати, придобиване на трайни умения за учене и повишаване на мотивацията на учениците.

В днешния динамичен и изпълнен с предизвикателства живот това, което се изучава сега, след време е вече променено и е необходимо постоянно обновяване и актуализиране на знанията и уменията във всички области на науката. Тази необходимост се залага в много документи и изследвания в областта на образованието с концепцията за „учене през целия живот“. Европейската референтна рамка определя осем ключови компетентности – знания, умения и отношения, които помагат на подрастващите да постигнат реализация и да участват активно в обществения живот. Една от тези компетентности е „математическа компетентност и основни знания в областта на природните науки и технологиите“. Математическата компетентност е способността за развиване и прилагане на математическо мислене при решаването на редица проблеми в ежедневни ситуации, като се набляга на процеса, активността и знанието. Друга компетентност е „умение за учене“. Това умение е важно да се формира в целия цикъл на обучение. Европейската рамка на ключовите компетентности дефинира това умение така: „способност на индивида да продължава обучението си и да организира собственото си учене, като ефективно използва необходимата информация и управлява времето си; да организира и контролира процеса на учене както в индивидуална, така и в групова форма“. Към това умение спада и способността човек да натрупва, обработва, оценява и усвоява нови знания, както и да прилага тези нови знания в различна среда.В образованието реформите трябва да отговарят на новите условия и промените, които настъпват в социално-икономическите условия и в начина на живот. Реформирането е наложително, защото навлизат новости. Акцентът да бъде поставен върху формирането на ключовите компетентности на учениците, а не върху усвояването на учебен материал, който в действителност много бързо се забравя, ако не се прилага. (Компетентности и образование, 2019) Това, което е задължително в сферата на иновациите, е въвеждането на такива технологии на обучение и създаването на такава образователна среда, в която да се работи за самостоятелното усвояване на знанията; да може да се провежда образователен процес, който отговаря на така наречения компетентностен подход. Възпитателният процес в класната стая също е важен-учениците трябва да имат формирани ценности, които да ги правят отговорни към онова, което се очаква от тях- отговорни към обществото, към семейството им, към приятелите и родителите им. Да имат адекватно социално поведение и правилни нагласи за своето собствено развитие. А създаването на такива предпоставки за развитие е задача на цялото ни общество. В СПГЕ „Джон Атанасов“ през учебната 2022/2023 година предстои откриването на STEM център, така че педагогическия модел на самостоятелно учене може да се прилага в STEM проекти, които ще се провеждат в рамките на по-дълъг период от време и с включване на интердисциплинарен подход-български език и литература, чужди езици, природни и обществени науки, предприемачество, информационни технологии, физическа култура и спорт и изобразително изкуство. Внедрявайки тази технология в обучението не само по математика, а и по останалите учебни дисциплини, учениците ще се научат на четирите C-та:

• Критично мислене (Сritical thinking);
• Комуникация (Сommunication);
• Сътрудничество (Сollaboration);
• Творчество (Сreativity).

 

Усвояването на тези компетенции ще им помогне да се справят отлично в бъдещата им работата и в живота. Математиката е ключова област в STEM образованието. Абревиатурата STEM идва от Science (наука), Technology (технологии), Engineering (инженерство) и Mathematics (математика). Това е обучение, което се концентрира върху тези четири специфични области и цели да насърчи децата да учат, за да се убедят в приложимостта на знанията. Спазват се принципите на „учене чрез правене и забавление“. В повечето европейски държави математиката се преподава като задължителен и един от основните предмети през първите пет години в училище. В наскоро публикуван доклад на Scientix, организация за наука и образование в Европа, (eвропейският проект Scientix представлява общност за научно-образователни дейности и подкрепя успешно европейското сътрудничество в областта на природо-математическите науки) се твърди, че за да има качествено STEM образование, на математиката трябва да се обръща особено внимание. Тя е градивен елемент и в други STEM области, като биология, физика и химия – тенденция, която не се променя с времето. Във Франция, в отворено писмо, министърът на образованието пише до комитета, отговорен за съставянето на националната учебна програма: „Бих искал научните предмети да наблягат повече на математиката.“ В доклада се посочва още, че за да вървят в крак с темпото на развитие на технологиите, образователните системи имат нужда от добра вертикална интеграция на STEM предметите. Тоест, трябва да се изгради единна програма, която да взема предвид обучението в научните области от началното, основното, средното и накрая висшето образование и да бъде съобразена с пазара на труда. Хоризонталната интеграция пък засяга връзката между отделните STEM области – също предпоставка за по-лесно усвояване на цялостния материал. С тези препоръки се съобразяват   редица европейски   държави. Те приемат, че математиката е необходимата основа, върху която всички останали предмети от STEM обучението стъпват. Методологията на преподаване също търпи развитие. В Дания дигиталните инструменти са все по-често използвани в часовете по математика. Домашните задания пък са не само в стандартната индивидуална форма, а са свързани с проекти, осъществявани в групи. Това доказва, че научните дисциплини не изключват социалния елемент на ученето и дори могат да имат ползи от комбинацията между двете. (https://technomagicland.com/bg)

Вниманието на редица български и чуждестранни учени е насочено към ефективността на училищното учене. Дидактическата ефективност е в основата за успешното усвояване на знанията и зависи от умението на ученика да решава проблеми. Предполага знанието да не се възприема като нещо дадено отвън (учителят предава наготово знания на ученика), а като състояние на разбиране, като индивидуална конструкция, която всеки от учащите се самостоятелно създава в процеса на свързване на старата и новата информация посредством определена организираща система. В дидактически аспект ефективността означава да се реализира такова обучение, което позволява да се направи съпоставка между текущите и очакваните резултати. Мария Тенева посочва, че „като ,,ефективно” се определя такова училищно учене, което се реализира въз основа на добре подбрана научна материя и оптимален избор на дидактическа технология, протича на фона на положителна мотивация и стимули към учениците от страна на педагога и се реализира с оптимален разход на време и усилия от страна на обучаемите. Важно е дали у учениците е формирана умствена самостоятелност, изразяваща се в това, как обучаемите ги прилагат в нови ситуации. Трябва да се преосмисли разбирането за същността и значението на процеса на обучение и на познавателния процес“. Основна задача на ефективното обучение е формирането на познавателни способности в ученика на базата на системно усвоявани знания и способи за решение на педагогически задачи, съпроводени с оценка за качеството на работа. Подрастващите от ранна възраст е важно да придобиват навици за самостоятелност и активност, да се учат да мислят, анализират и вземат необходимите решения. В училище учениците ежедневно се сблъскват с предизвикателството да усвояват голямо количество информация. Фронталният метод на преподаване, който прилагат голяма част от педагозите, предполагат уеднаквяване на личността на ученика по отношение на педагогическото взаимодействие. Учителите обикновено използват една и съща дидактическа технология в учебния час и имат един подход към всички ученици. Но не всички ученици на една и съща възраст имат еднаква степен на развитие и не всички учат по еднакъв начин. Дидактическата ефективност се влияе и от начина, по който учителят възприема личността на ученика и взаимодейства с нея; от това, как реализира преподавателската си дейност (Тенева  2016).

За дидактическия експеримент имат значение както зависимите, така и независимите променливи. Много важно е да се определи мястото и функцията на всяка от тях, тъй като от това зависи доколко вярно изследователят може да обхване настъпилите в резултат на неговата дейност изменения, а оттук и преценката, доколко тези изменения се дължат на неговата методика, организация и подход. (Бижков  1995) За своя експеримент избрах да работя с една паралелка – 26 ученици от ХI клас на СПГЕ „ Джон Атанасов“. С нея проведох експерименталното обучение.Чрез класна работа 1, която приемам за контролен тест 1, установих нивото на знания на учениците от раздел „Степен“, получени чрез традиционен метод на обучение. Форматът на проверката е тема от 4 задачи със свободен разширен отговор, като решението на задачите се представя в писмен вид. Критериите са разработени на базата на ДОС по математика. Задачите от теста са съставени на база предварително определени критерии. Резултатите са показани на фигура 1.

Фигура 1.  Резултати на учениците от тест 1
Както е видно от графиката:

• 38,5% от учениците постигат напълно очакваните резултати на класната работа. В знанията и уменията нямат пропуски. Имат трайни и устойчиви знания както от настоящата, така и от предходните години. Владеят математическата терминология. Отлично подреждат и аргументират решението на задачите. Умеят да формулират верен отговор;
• 30,7% от учениците  постигат с малки изключения очакваните резултати. Показват незначителни пропуски в знанията и уменията си. Усвоили са новите понятия и като цяло ги използват правилно. Допуснатите грешки са от технически характер;
• 23,1% от учениците постигат преобладаващата част от очакваните резултати. Показват придобитите знания и умения с малки пропуски. Усвоена е част от учебния материал и решенията на задачите им съдържат неточности. Не умеят да прилагат свойствата на степените, което води до грешен отговор на задачата;
• 7,7% (среден 3) от учениците постигат само отделни очаквани резултати. В знанията и в уменията си имат сериозни пропуски. Притежават малка част от математически компетентности. Решенията им съдържат недостатъци и водят до грешен краен резултат. Имат нужда от допълнителна работа.

 

Вторият етап от дидактеческия експеримент осъществих чрез провеждане на обучение в електронна среда от разстояние с образователната платформа G Suite for Education и използване на Google Classroom. Учениците използваха платформата за видеоконферентни разговори и провеждане на онлайн срещи Google Meet (https://meet.google.com) и Jamboard – виртуална дъска, върху която се пише и чертае с помощта на графичен таблет, прикачват се материали, стоящи на едно централизирано място и осигурен постоянен достъп. Материалите и задания учениците получаваха в Google Classroom, като пак там изпращаха решените задачи и изпълнени задания. Участниците показаха изключителна мотивация за работа и отговорност. Амбициозни са и работиха активно в часовете.След като бяха запознати с педагогическия модел за самостоятелно учене, приеха въодушевено и с ентусиазъм да се включат в изследването- мотивираха се още повече да покажат, че могат, знаят и умеят. Заключителния тест  2 проведох в присъствена форма през м. май 2022 г. За да осъществя ефективно обучението осигурих работна среда, в която учениците да се чувстват спокойни и уверени. Изготвихме съвместно календарен план, като определихме темите на уроците, времето и продължителността и начина на работа. Формулирахме целите и задачите. Определихме заедно дидактическите материали и обучителни електронни ресурси, които щяха да използват в своята работа и самоподготовка. Разбира се, всеки от тях можеше да използва допълнителни обучителни средства според нуждите си. Всеки ученик разполагаше с техническо устройство и достъп до интернет. Цикълът на подготовка беше свързан с изпълнението на различни задания, както в клас, така и извън клас. Резултатите на учениците са показани на фигура 2.

Фигура 2.  Резултати на учениците след обучението

Както е видно от графиката:

• 57,7% от учениците постигат напълно очакваните резултати на теста. В знанията и уменията нямат пропуски. Налични са трайни и устойчиви знания както от настоящата, така и от предходните теми. Владеят математическата терминология. Отлично подреждат и аргументират решението на задачите. Умеят да формулират верен отговор.
• 26,9% от учениците постигат с малки изключения очакваните резултати. Показват незначителни пропуски в знанията и уменията си. Усвоили са новите понятия и като цяло ги използват правилно. Допуснатите грешки са от технически характер.
• 15,4% от учениците постигат преобладаващата част от очакваните резултати. Показват придобитите знания и умения с малки пропуски. Усвоена е част от учебния материал и решенията на задачите им съдържат неточности. Не умеят да прилагат синусова и косинусова теореми, което води до грешен отговор на задачата.

 

Когато се прилагат дейности, които предполагат учащите сами да откриват допълнителна информация по темата, да я структурират и представят; дейности, които дават възможност на учениците да осмислят съдържанието и да го приложат, се създават много благоприятни условия за развиване на уменията им. Ефективността на педагогическия модел за самостоятелно учене се доказва за това от получените резултати на учениците след прилагането му, които са показани на фигура 3 и фигура 4.

Фигура 3.  Резултати на учениците от тест 1 и тест 2

Фигура 4.  Среден успех на учениците от тест 1 и тест 2

Педагогическият модел за самостоятелно учене доведе до:

• ползотворна самоподготовка;
• работа с индивидуален темп и самоконтрол;
• създаване на навици за търсене, намиране, сортиране, съхранение, използване и споделяне на информацията;
• формиране на нов тип умения за общуване;
• усъвършенстване на самостоятелната познавателна активност чрез ИКТ средства;
• работа с работни листове и съставяне мисловни карти;
• самостоятелно съставяне на планове на уроци по определена тема;
• осмисляне на правила, алгоритми на работа; умение за представяне на решението на геометрична задача в писмен вид;
• развиване на умения на ХХI век – критично мислене, комуникация, сътрудничество, творчество.

 

Сравнявайки го с традиционният метод на преподаване, установих следното:

• Същността на ученето не се ограничи само в един-единствен метод, а включи няколко процеса, които се управляваха от самите ученици;
• Учениците бяха провокирани да работят активно и самостоятелно;
• При представянето на решенията на задачите демонстрираха различни подходи, а математическата комуникация между тях нарасна;
• В първите часове самостоятелната работа беше трудна за учениците и изискаше повече време и усилия от тяхна и от моя страна;
• Критично мислене (Сritical thinking) – развиха способност за анализ, интерпретация, оценка, вземане на решения и решаване на „проблеми“;
• Комуникация (Сommunication)-развиха способност да споделят информация, докато ясно изразяват своите мисли и мнение пред другите. Комуникацията разви умения за слушане и умения за оценка, за да се подпомогне сътрудничеството. Включваше устни и писмени съобщения. Публикуваха писмени отговори към възложено задание и участваха в онлайн разговори. Научиха се да изразяват мислите си по ясен начин;
• Сътрудничество (Сollaboration) – разви способност да работят самостоятелно за постигане на определена цел, като същевременно проявиха гъвкавост спрямо новата технология и споделените групови отговорности;
• Творчество (Сreativity) – развиха способности като мозъчна атака, усъвършенстване на идеи, отзивчивост към идеите на другите, а също и така и способност да направят идеите си осезаеми и полезни за околните.

 

„Всеки ученик да се научи да учи! “ –  това е основното разбиране за образователния процес. При ефективна организация и проява на желание, активност и отговорност от страна на учениците е възможно да се постигнат действително високи резултати.