Концептуальна модель формування обчислювальної компетентності учнів базової середньої школи в процесі вивчення природничо-математичних дисциплін

Анотація

Мета дослідження полягає в розробленні концептуальної моделі формування обчислювальної компетентності учнів базової середньої школи та обґрунтуванні методичних засад її практичної реалізації в процесі вивчення природничо-математичних дисциплін. Актуальність проблеми, детально розкрита в нашій попередній публікації [16], зумовлена вимогами Державного стандарту базової середньої освіти щодо формування обчислювальної компетентності на міжпредметному рівні та необхідністю подолання виявленого розриву між задекларованими освітніми результатами й реальним станом методичного забезпечення цього процесу. Теоретико-методологічну основу дослідження становлять компетентнісний, діяльнісний, особистісно орієнтований, інтегративний, системний та STEM-орієнтований підходи; психолого-педагогічним підґрунтям слугують концепція навчання у співпраці (guided participation) Б. Рогофф [43], теорія поетапного формування пізнавальної навички Дж. Андерсона [25] та доробок Г. С. Костюка [10] щодо психічного розвитку особистості в навчальній діяльності, а також дослідження когнітивних особливостей сучасних підлітків — представників покоління Альфа. Використано методи теоретичного аналізу й систематизації психолого-педагогічної літератури та нормативних документів, метод педагогічного моделювання для розроблення структури концептуальної моделі, а також порівняльно-структурний аналіз чинних модельних навчальних програм з математики, фізики, хімії, біології та географії для виявлення міжпредметного потенціалу кожної дисципліни. Розроблено цілісну шестикомпонентну концептуальну модель, яка об'єднує методологічний, змістовий, процесуальний, технологічний, структурно-компонентний і результативний блоки та визначає логіку поетапного (5–6, 7–8, 9 класи) формування обчислювальної компетентності. На основі аналізу міжпредметних зв'язків алгебри й геометрії з фізикою, хімією, географією та біологією розроблено систему компетентнісних задач інтегрованого змісту, що ілюструють практичну реалізацію моделі на конкретному навчальному матеріалі базової середньої школи — від застосування стандартного вигляду числа під час вивчення будови атома в 7 класі до моделювання експоненційного росту популяції під час вивчення біології в 9 класі. Наукова новизна дослідження полягає в обґрунтуванні наближених обчислень як наскрізного механізму реалізації міжпредметних зв'язків, а не ізольованого розділу змісту навчання математики, та в розробленні конкретного методичного інструментарію, що відповідає когнітивним особливостям учнів покоління Альфа. Практичне значення результатів полягає в можливості безпосереднього використання розробленої моделі та системи інтегрованих задач учителями математики, фізики, хімії, біології та географії закладів загальної середньої освіти для планування компетентнісно орієнтованих уроків і міжпредметних проєктів, а також методичними службами під час підготовки навчально-методичних матеріалів у межах реалізації концепції Нової української школи.