Структура проблемного вивчення матеріалу. Висока ефективність проблемного навчання ні в кого з науковців та учителів сучасної шко­ли не викликає сумніву, однак його використання в шкільній практиці — явище не таке вже й часте. Однією з причин цього є порівняно складна технологія його реалізації. Треба зазначити, що у педагогічній літера­турі проблемне навчання називають видом навчання, в основі якого лежить метод проблемного вивчення матеріалу. Отже, розкрити суть проблемного навчання — це в першу чергу розкрити особливості мето­ду проблемного вивчення матеріалу.

Структура методу проблемного вивчення матеріалу включає в себе такі етапи:

-    створення проблемної ситуації;

-    формулювання проблеми;

-    висунення гіпотез;

-    перевірка висунутих гіпотез;

-    аналіз результатів перевірки гіпотез;

-    висновок і узагальнення;

-    повернення до проблемної ситуації.

Проблемне вивчення матеріалу розпочинається зі створення про­блемної ситуації. Чому саме з проблемної ситуації, а не з формулюван­ня проблеми? Якби навчання розпочинати відразу з формулювання проблеми, то учні сприйняли б цю проблему як не "свою" і напевне дехто з них подумав би: учитель її сформулював, то ж учитель нехай її і розв´язує. Виникає, таким чином, необхідність здійснити такі кроки, які б наблизили проблему до учня, тобто такі кроки, після яких учень проблему сприйняв би як свою власну. Отже, проблемна ситуація — це своєрідна драбина, користуючись якою можна вийти на формулюван­ня проблеми, це засіб для формування інтересу учнів до даного питан­ня. Але це тільки один аспект проблемної ситуації.

Проблемна ситуація — це ускладнення або завдання, яке може ви­вести учня на формулювання проблеми. Йдеться про те, що це, оче­видно, таке ускладнення (завдання), коли пошук шляхів виходу з ньо­го призводить до формулювання проблеми.

Проблемна ситуація характеризується уявною несумісністю двох інформацій. Поєднання двох несумісних інформацій, яке породжує проблему, називають інформаційно-пізнавальною суперечністю.

Структуру її можна подати у вигляді поєднання однієї інформації з їй несумісною другою інформацією, об´єднаних за допомогою логічного сполучника "і". Необхідно підкреслити, що проблемну ситуацію не можна створювати на незнанні учнями якого-небудь матеріалу, вона завжди створюється на знанні, але на суперечливому знанні.

Після створення проблемної ситуації здійснюється формулювання проблеми.

Проблема — це об´єктивне питання, яке виникає в ході пізнання або цілий комплекс питань, розв´язання яких становить значний прак­тичний чи теоретичний інтерес.

Як же підвести учнів до формулювання проблеми? Зазначимо, що уміння бачити проблему там, де вона є, не менш важливе від уміння її вирішити. До того ж, розв´язання проблем, виявлених самими учня­ми, відбувається на вищому рівні розумової активності.

Побачити проблему — це означає усвідомити те питання, яке вип­ливе з поєднання несумісних, на перший погляд, інформацій. Уявна несумісність цих суперечливих інформацій і веде до виникнення пи­тання, до формулювання проблеми.

Думка людини спрямована на те, щоб не допустити логічної супе­речності, але це можна зробити тільки через постановку проблемного питання.

Отже, щоб сформулювати проблему, яка випливає з даної проблем­ної ситуації, необхідно чітко визначити одну і другу суперечливі інфор­мації. Здійснюючи операцію порівняння, встановити між ними різни­цю чи їх тотожність і розв´язати цей "розумовий конфлікт", сформу­лювавши проблему, або, як інколи кажуть, проблемне запитання. За­питання "чому?", яке виникає унаслідок проблемної ситуації, є лише першим і необхідним кроком до формулювання проблеми, а для її ос­таточного формулювання необхідно всебічно і глибоко проаналізува­ти саму проблемну ситуацію.

Третім етапом у реалізації технології проблемного навчання є вису­нення гіпотез щодо шляхів розв´язання сформульованої проблеми. Гіпо­теза — це своєрідна стратегія вирішення проблеми. її створення мож­ливе тільки тоді, коли учні дуже глибоко вникнуть у суть самої пробле­ми, усвідомлять її глибину.

Взагалі кажучи, у ході уроку учні разом з учителем можуть висуну­ти декілька гіпотез вирішення поставленої проблеми. Кожну з гіпотез треба перевірити. Отже, наступний етап технології проблемного вив­чення матеріалу — перевірка висунутих гіпотез.

Перевірка висунутих гіпотез передбачає залучення учнів до ак­тивної розумової діяльності. Вона відбувається з допомогою учителя. Якщо декілька учнів висунули гіпотези, то виникає потреба сфор­мувати групи, які б займалися перевіркою кожної гіпотези. Необхі­дно вислухати кожну групу, знайти в їх міркуваннях помилку, якщо вона є.

Аналіз результатів перевірки гіпотез, відбір і підтвердження гіпо­тези. Учитель разом з учнями відбирає ту гіпотезу, яка доведена без жодної наукової помилки. їх може бути декілька. Але якщо вони пра­вильно доведені, то повинні привести до однакового результату. Що є критерієм відбору гіпотез? Звичайно, це — практика. Треба намагатися одержаний результат перевірити будь-яким практичним способом або просто іншим способом. Нарешті, критерієм відбору може бути авто­ритет і знання учителя.

Висновок і узагальнення як елемент методу і технології не є, однак, остаточною ланкою в ланцюгу міркувань, хоч і виділяє ті знання, які нарешті отримали учні. Остаточну крапку ставить повернення до про­блемної ситуації. Коли знову повертаємося до проблемної ситуації, то з погляду отриманих знань з´ясовуємо, а чому, власне, виникла ця си­туація, і даємо їй пояснення.

Аналізуючи всю послідовність етапів проблемної технології, бачи­мо, що самі знання учні отримують ніби то як побічний продукт, адже головна увага була приділена власне розв´язанню проблеми, тобто шля­ху одержання цих знань, методу їх здобування. У тому і цінність про­блемного вивчення матеріалу. Як бачимо, при проблемному навчанні нові знання учень отримує не в готовій формі, а внаслідок своєї розу­мової праці, вони є його власним відкриттям, продуктом його розумо­вої діяльності [24;28; — 30;34].

Приклади організації проблемного вивчення матеріалу зі шкільних на­вчальних предметів. Проілюструємо всі етапи проблемного вивчення матеріалу на конкретній темі з математики.

Тема: Сума внутрішніх кутів трикутника.

(Йдеться проте, що в будь-якому трикутнику сума внутрішніх кутів дорівнює 180°).

У якийсь момент уроку вчитель пропонує учням побудувати три­кутник, сторони якого мають довільну довжину, а кути такі: а = 60°,b = 70°,£ = 80°.

Учні беруть лінійку, транспортир, олівець і розпочинають викону­вати завдання. Відклавши два кути і побудувавши трикутник, вони ви­мірюють третій кут і бачать, що він аж ніяк не дорівнює 80°. Потім роз­починають побудову трикутника з 2-го, 3-го кута, вимірюють перший і т.д. Насамкінець доходять висновку, що трикутник із заданими кута­ми побудувати не можна. Це і є проблемна ситуація.

Ми вже вище з´ясували, що проблемна ситуація характеризується несумісністю двох інформацій. У цьому випадку: перша інформація — кожен учень знає, як побудувати трикутник; друга — трикутник із зада­ними кутами побудувати не можна.

Отже, маємо інформаційно-пізнавальну суперечність: можна по­будувати нескінченну кількість трикутників і не можна побудувати три­кутник із кутами: а = 60°, b = 70°, є = 80°.

Учні звертають увагу на те, що, виконуючи завдання, можна легко побудувати перший і другий кути, які вимагаються умовою задачі, а третій кут побудувати не можна. Приходять до думки, що певну роль відіграє сума кутів трикутника.

Так учні вийшли на формулювання проблеми, яка випливає із даної ситуації. Суть проблеми: чому дорівнює сума внутрішніх кутів трикут­ника?

Сформулювавши проблему, конструюємо гіпотези її розв´язання. Можуть бути такі пропозиції: взяти транспортир, виміряти всі кути і знайти їх суму. Це одна з гіпотез. Але вона має недолік, який полягає в тому, що точно виміряти кути не можна, адже транспортир — прилад неточний, до того ж існують похибки способу вимірювань, дефекти зору тощо. Оціни­ти приблизне значення суми внутрішніх кутів трикутника, звичайно ж, можна. І тим учням, які таку гіпотезу висунули, можна дозволити побуду­вати 5-6 трикутників і виміряти суму всіх кутів кожного трикутника, от­римані результати порівняти, проаналізувати і зробити висновок.

Знаючи, що всі незадоволені таким рішенням, учитель і учні пра­цюють над розробкою ще однієї гіпотези. Можна було б шляхом добу­дови до трикутника прикласти один кут до іншого й одержану суму порівняти з прямим чи розгорнутим кутом.

Таким чином, перевірка гіпотези здійснена. Порівнюючи отрима­ний результат з тим, що отримали безпосередньо, вимірюючи кути транспортиром, доходимо висновку, що сума внутрішніх кутів трикут­ника дорівнює 180°.

Далі повертаємося до тієї ситуації, з якої, власне, розпочинали ро­боту, до побудови заданого трикутника. Учні можуть зробити висно­вок, що їм не вдалося побудувати трикутник тому, що сума внутрішніх кутів у кожного трикутника дорівнює 180°, а в їх завданні вона більша ніж 180°.

Як бачимо, проблемна ситуація стала тим пусковим механізмом, який привів до формулювання проблеми, в ході розв´язання якої учні отримали знання про суму внутрішніх кутів трикутника, а також були включені в ту діяльність, у ході якої вони прийшли до цих знань, тоб­то освоїли не тільки самі фактологічні знання, а й методи їх одержан­ня.

Як приклад, який ілюструє технологію проблемного навчання, опи­шемо організацію вивчення теми з фізики "Конвекція" у 8-му класі.

Наливаємо в тонкостінну пробірку води, нахиляємо її під кутом 30° — 60° до горизонту і, тримаючи за верхню її частину, підносимо до спиртівки і нагріваємо. Через декілька хвилин один з учнів вихо­дить до демонстраційного стола, торкається пальцями пробірки зни­зу й зверху і стверджує, що вода в пробірці прогрілася рівномірно і в усьому її об´ємі. Для учнів у цьому факті немає нічого дивного, адже вони знають на основі свого власного життєвого досвіду: якщо яке-небудь тіло нагрівати в одному місці, то через деякий час все тіло нагріється і стане теплим або гарячим. Помінявши воду в пробірці, знову будемо її нагрівати над спиртівкою, але тепер пробірку буде­мо тримати за нижню її частину, а нагрівати будемо зверху. Хтось із учнів виходить до демонстраційного стола, торкнувшись пробірки в двох-трьох місцях знизу і зверху стверджує, що вода в пробірці про­грілась нерівномірно: зверху вона гаряча, знизу — холодна. Отже, маємо проблемну ситуацію, яка характеризується такою пізнаваль­но-інформаційною суперечністю: перша інформація — нагрівання води в пробірці знизу приводить до рівномірного прогрівання ріди­ни у всьому її об´ємі; друга інформація — нагрівання води в пробірці зверху приводить до нерівномірного її прогрівання в усьому об´ємі рідини. Якщо вода рівномірно прогрівається, коли її в пробірці підігрівати знизу, то, очевидно, тепло якимось чином переноситься в усі частини об´єму рідини. Отже, виникає проблема: як здійснюєть­ся перенесення тепла у воді, якщо пробірка з водою нагрівається знизу.

Після формулювання проблеми учитель разом з учнями працює над гіпотезами з розв´язання даної проблеми. Одна з них така: тепло переноситься теплими потоками рідини, які виникають у місці на­грівання посудини з рідиною. Для перевірки гіпотези ставиться та­кий демонстраційний дослід: у дві пробірки, знизу і зверху сполучені скляними трубками, наливають води стільки, щоб вона заповнила верхню горизонтальну трубку. За допомогою черпака легенько опус­кають кусочок калію перманганату на дно однієї із пробірок і нагріва­ють її в цьому місці. Через деякий час стане видно, як кольоровий потік води в пробірці піднімається угору, потрапляє у верхню гори­зонтальну трубочку, потім у другу пробірку і опускається вниз. Через деякий час уся рідина в обох пробірках і в скляних трубочках буде рівномірно забарвлена. Пояснення цього факту таке: рідина в місці нагрівання нагрівається, її густина стає меншою, отже, виштовхувальна сила, що діє на неї з боку холодної води, більша за силу тяжіння теплої води. Нагріта вода піднімається угору, переходить в другу про­бірку, охолоджується і опускається вниз. Вода починає циркулюва­ти. Це і є явищем конвекції, яке забезпечує рівномірне нагрівання води в усьому її об´ємі.

Постановкою досліду підтверджена гіпотеза про перенесення теп­ла потоками рідини. Можна таким чином зробити висновок про те, що під час нагрівання рідин (і газів теж) знизу виникають конвекційні по­токи, які рухаються угору, віддають тепло холодним шарам і, охолод­жуючись, опускаються вниз. Стає тепер зрозумілим (повертаємося до проблемної ситуації), чому нагрівання пробірки з водою зверху не при­вело до рівномірного нагрівання води. Тепла вода не мала куди підніма­тися і залишалася на місці, тому вода прогрівалася нерівномірно. Якщо зважити, що теплопровідність води дуже низька, то стає зрозумілим, що верхній шар води може нагрітися до дуже високої температури, у той свмий час як кусочок льоду, опущений на дно пробірки, навіть не буде танути.

Закінчуючи розкриття суті проблемного вивчення матеріалу, заз­начимо, що його застосування у розумовому розвитку учнів прине­се безумовну користь тільки тоді, коли воно буде підпорядковано чіткій системі роботи вчителя з використання активних методів на­вчання.

Підсумок. Структура проблемного вивчення матеріалу включає такі етапи і в такій послідовності:

—створення проблемної ситуації;

—формулювання проблеми;

—розробка робочих гіпотез;

—перевірка робочих гіпотез;

—аналіз результатів перевірки робочих гіпотез, формулювання висновків;

—повернення до проблемної ситуації.