Операционно-познавательный этап.
Формирование перечня практических учебных задач лабораторной работы.
Средством достижения дидактической цели лабораторной работы являются практические задачи, решаемые на занятиях и выполняемые в определенных условиях и определенными методами. Они являются этапами достижения целей всей лабораторной работы и формируются в результате декомпозиции общей задачи исследования, определяя план действий по ее решению.
Компонентами структуры задач являются: предмет - задача, находящаяся в исходном состоянии, продукт - модель требуемого (конечного) состояния предмета, то есть требования задачи, процедура, приводящая к изменению предмета задачи, то есть средства, способы и методы достижения конечного состояния предмета задачи [11].Эта процедура может быть указана учащимся, в этом случае их действия приобретают репродуктивный характер. Если же процедура им не известна или определена лишь в общем виде, деятельность учащихся по решению задачи приобретает черты творчества. Представленный таким образом перечень задач лабораторной работы позволяет составить план выполнения операционно-познавательного этапа лабораторной работы. Следует указать, что составленный таким образом план может быть реализован в случае, если имеется в наличии материальное обеспечение лабораторной работы. В противном случае его приходится корректировать с учетом особенностей материальной базы .
Актуализация опорных знаний и способов деятельности.
Основные теоретические положения, актуализация которых необходима для выполнения практических задач лабораторной работы, обычно составляют раздел методических указаний к лабораторной работе, называемый «Основные теоретические положения», в виде текста и ссылок на рекомендуемые литературные источники. Текст чаще всего составляется путем перечисления, определения и пояснения основных содержательных элементов, знания которых необходимы для выполнения практических задач .Этот раздел учащиеся могут осваивать на занятии или при подготовке к нему. В любом случае для допуска учащихся к выполнению практической части работы следует провести проверку усвоения опорного материала, уделив особое внимание вопросам техники безопасности. В лабораторных работах ознакомительного характера описание опорного материала зачастую входит в состав ориентировочной основы деятельности в виде описания объектов деятельности: натурных образцов, схем, оборудования, приборов и т.д.
Планирование проведения лабораторной работы требует учета ее типа (ознакомительная или экспериментальная), а разработка плана эксперимента - выбора его типа6 традиционный или факторный. При традиционном планировании изменяется лишь одна независимая переменная, при факторном плане их может быть две и больше.
Формирование ООД. Любое действие, в том числе действия учащихся по выполнению лабораторной работы, включает ориентировочную, исполнительную и контрольно-корректировочную части. Ориентировочная часть действия направлена на правильное и рациональное построение исполнительной части или выбор одного из возможных вариантов исполнения. Содержание ООД может быть различным и отличаться как полнотой определения условий выполнения действия, так и обобщенностью и способом получения. Полнота ООД характеризуется наличием или недостатком компонентов в ее структуре [12], таких как:
объект преобразования или исходный материал для деятельности (проблемы, задания, заготовки, материалы, компоненты схем и т.д.),
образ конечного продукта или представление о результатах действий (описание закономерности, численного результата, модели, схемы, образца, изделия и т.д.),
средства деятельности (справочники, таблицы, приборы, инструменты, а также знания, необходимых законов, фактов, способов преобразования, владение методами и способами выполнения действий в умственной и материальной форме),
технология деятельности ( алгоритм действия, расчетная формула, показ или описание последовательности выполнения операций в виде инструкции, технологической карты и т.д.).
В методических указаниях к лабораторной работе ООД может быть разных типов: :полной или неполной, в конкретном или общем виде.
Исполнительная деятельность учащихся по выполнению лабораторного задания.
Структура операционной части и исполнительные действия учащихся в ознакомительных лабораторных работах чаще всего включают такие действия, как наблюдение, эскизирование, зарисовка схем, запись алгоритма действия, сборка схем, регулирование и наладка механизмов и т.д. В результате выполнения этих лабораторных работ учащиеся должны демонстрировать такие действия, как: назвать и указать на образце или схеме отдельные конструктивные блоки и объяснить их функциональное назначение, перечислить конструктивные особенности устройства прибора, объяснить характер и указать сферу их использования, зарисовать схему установки или прибора и обозначить отдельные элементы, разобрать или собрать установку, измерительную схему, произвести регулировку или настройку прибора, станка и т.д.
Особым видом лабораторных работ являются те, центральной частью которых является проведение лабораторных учебных экспериментов (экспериментальные работы).По характеру задач, решаемых при выполнении таких лабораторных работ их можно разделить на два вида: работы по освоению методики измерения различных характеристик и работы по изучению поведения, характеристик объектов, измерению этих характеристик в зависимости от условий эксперимента. В последних методы измерения служат основой, базовыми операциями, которые используются учащимися при проведении исследований.
В результате выполнения экспериментальных лабораторных работ по освоению методики измерений учащиеся должны демонстрировать такие умения, как: определять характеристики объектов и измерять их предусмотренными методами с требуемым качеством, использовать методы определения свойств объектов и измерение их характеристик для выполнения экспериментальных заданий, оценивать точность выполненных измерений и характер их интерпретации и т.д. При очевидности вспомогательной функции таких лабораторных работ им следует уделять должное внимание. Не освоив методов исследования и измерения характеристик объектов, учащиеся не смогут выполнить лабораторные задания по изучению зависимостей, определению влияния различных факторов, так как результаты исследований могут оказаться недостоверными. При выполнении лабораторных работ по освоению методики измерений следует уделять большое внимание отработке методов оценки точности измерений, учету систематических и случайных погрешностей доверительного интервала, возможностей и границ использования отдельных методов и оборудования.
Экспериментальные работы второго вида требуют разработки плана проведения эксперимента и выбора типа алгоритма его выполнения. При этом в зависимости от характера дидактической задачи, могут использоваться разные типы алгоритмов:
алгоритм воспроизведения. Практическая лабораторная задача решается в строгом соответствии с системой правил, следуя которым учащиеся в определенном порядке воспроизводят те или иные операции (регламентированная последовательность действий);
алгоритм распознавания. Словесное описание последовательности действий заменяют чертежом, фотографией, в соответствии с которыми требуется собрать схему, механизм. При этом учащиеся из несистематизированного набора деталей, узлов должны распознать те, которые подходят для данной конструкции, увидеть за условными обозначениями чертежа различные детали, элементы схем, отобразить их и сконструировать механизм, схему;
проблемный алгоритм. Это система общепринятых правил и операций, выполняя которые в определенной последовательности учащиеся выполняют поисковую и исследовательскую деятельность, направленную на разрешение проблемной ситуации [13].
В зависимости от типа предложенного учащимся алгоритма их исполнительные действия существенно отличаются. Если в лабораторных работах ознакомительного характера чаще всего используют алгоритмы распознавания, то в экспериментальных работах по изучению методики, приемов выполнения действий - алгоритмы воспроизведения. В исследовательских лабораторных работах наряду с алгоритмами воспроизведения используют проблемные алгоритмы.
Организация выполнения лабораторных работ. может отличаться в зависимости от формы их проведения: фронтальной, цикловой, индивидуальной [13,14]. Различия в форме организации лабораторных работ определяют особенности их подготовки и методики проведения: с организацией индивидуальной или групповой деятельности учащихся. В последнем случае необходимо продумать целесообразность принципов организации группы ( цепочка, сеть, звезда [15] и методику распределения ролей в группе, в том числе --выделение лидера [16].
Организация лабораторной работы включает также подготовку материальной базы: предметов и средств учебной деятельности. К ним относятся материалы, заготовки, детали, инструменты, приспособления, измерительные средства, испытательные установки, оборудование и т.д. Этот перечень с указанием характеристик и необходимого количества предметов обязательно приводится в методических указаниях в разделе «Организация лабораторной работы».