Эксперимент организуется методологическими предписаниями - поиском экспериментальной базы по правилам репрезентативной выборки и предэкспериментальной разработкой показателей и критериев оценки эффективности.
Научное экспериментирование разбивается на ряд этапов:
- определение задачи;
- формулировка гипотезы;
- построение схемы и условий проведения эксперимента;
- проведение эксперимента - оценка гипотезы - принятие или отклонение гипотезы;
- внесение корректив, составление выводов и заключений.
Исходные суждения в формировании понятий и научном исследовании по тем или иным принципиальным положениям, принимаемым без доказательства, рассматриваются как постулат.
Гипотетический метод (гипотеза) рассматривается как вероятное предположение развития каких-либо явлений, достоверность которых еще не подтверждена.
Требования к гипотезе предъявляются следующие:
- наличие новизны в открытии, в объяснении явления;
- указание средств и методов подтверждения гипотезы;
- распространение гипотезы на широкий класс явлений;
- четкость и определенность формирующих ее доводов;
- преемственность гипотезы с предшествующим развитием данной научной области.
Только проверенная и доказанная научная гипотеза переходит в научную теорию, которая становится объективным содержанием данной области знания и открывает возможности практического применения.
Традиционно педагогический эксперимент (П. И. Пидкасистый) приводится (и осуществляется нами) по следующей инвариантной схеме:
- разрабатывается некоторая новая педагогическая конструкция (метод, средство, система, комплекс, модель);
- составляется программа ее опытной проверки на эффективность;
- подбираются надежные критерии оценки по достаточно диагностичным единичным или комплексным показателям;
- отрабатывается регламент процедур проверки, подготавливается экспериментальная база и условия реализации опытной педагогической конструкции;
- проводится эксперимент и подводятся итоги по реальным показателям с помощью выбранных критериев оценки.
Научное прогнозирование общетехнической подготовки может быть осуществлено с использованием следующих экспериментальных методов:
- морфологический анализ связей и отношений компонентов системы, прогноз возможных изменений изучаемого объекта на основе тенденций развития (построение дидактической структуры);
- экспертный анализ (Дельфи) сводится к сбору мнений специалистов данной области по прогнозируемому вопросу (в частности, оценка результата);
- дерево целей, последовательное построение целей прогнозирования высшего уровня, исходя из состояния и путей развития объекта и его составляющих на более низких уровнях (модель и система подготовки учителя);
- программное прогнозирование, определяет и формирует в программу гипотетические концепции, пути достижения целей;
- исследовательское прогнозирование, анализирует и оценивает систему прогноза, исходя из закономерностей развития системы, опыта и наблюдаемых тенденций.
Показатели эффективности могут обеспечивать оценку состояния учебного процесса по параметрам: затраты времени и труда, объем и качество полученных знаний; возможности применяемых средств, форм и методов обучения; приспособляемость системы к изменяющимся условиям обучения, соответствие проведенной учебной работы целям и задачам обучения; оптимальности регулирования и управления учебным процессом (С. И. Архангельский).
По мнению некоторых дидактиков применение широко распространенного в дидактике качественного метода оценки может направлять исследователя в необъективную сторону изучения системы учебного процесса. Возникшая проблема соединения количественных и качественных явлений в теории обучения высшей школы сложна. Поэтому нами проведен поиск таких теоретических положений, которые бы позволяли в оценке структуры системы обучения, ее состояния, связей и отношений ее компонентов находить пути однозначного разложения признаков на элементарные составляющие (единичные оценки) и их последующего объединения (интеграции), например, в комплексный количественно-качественный критерий.
В обучающей системе деятельность педагога регламентируется дидактическим треугольником, связывающим передачу знаний, усвоение знаний и формирование системы знаний в соответствии с целями и задачами обучения. Преподаватель определяет пути, формы, средства и методы передачи, усвоения и формирования знаний, осуществляет контроль над состоянием этих знаний, оценивает результаты обучения того или иного учебного процесса.
В многофакторных (многокомпонентных) педагогических экспериментах возможно одновременное исследование каждого и многих компонентов (элементов) дидактической системы, входящих в состав одного или нескольких детерминант обучения: содержание, методы, средства и организационные формы. Исследуемые компоненты системы в многофакторных экспериментах предусматриваются независимыми и являются входными параметрами.
Многофакторный эксперимент требует также постоянства других, не исследуемых факторов как условий протекания педагогического процесса. Однако, практически как исследуемые компоненты системы не могут быть абсолютно независимыми (изолированными), так и условия опытов не могут быть постоянными. Процесс обучения изменяется во времени и в качественных состояниях (контингент и уровень подготовки студентов, мастерство преподавателя, социально-экономические условия, требования образовательных стандартов и др.). Это, как показали результаты наших исследований, вызывает определенные трудности в планировании, постановке и проведении педагогических экспериментов, вносит погрешности в достоверность и точность результатов исследования. Здесь весьма важно не только грамотное планирование и постановка многофакторного эксперимента, но и его проведение.
Характерными особенностями экспериментального метода исследования являются:
- возможность изучения специально организуемых воссоздаваемых явлений действительности, с точным определением детерминирующих воздействий;
- проведение исследования в удобное и специально организованное время;
- создание специальных условий, обеспечивающих независимость эксперимента от внешних влияний;
- дополнение содержания явления новыми компонентами, изменяющими развитие (учебными пособиями, методическими разработками, проектами и т.д.);
- выявление данных, оцениваемых с помощью специальных приборов и расчетов (цифр, формул, графиков, полученных на ПЭВМ);
- использование статистических методов обработки экспериментальных данных (проверка адекватности модели, значимости коэффициентов регрессии, однородности дисперсий, конкордации экспертов и т.д.).
Эксперимент может быть лабораторным и естественным (констатирующим и формирующим). Характерным для естественного эксперимента является активное вмешательство исследователя в изучение отдельных компонентов объекта изучения, но проводимое в естественных неизменяемых условиях.
Констатирующий эксперимент - это наблюдение за работой учащихся во всех видах учебной деятельности: анкетирование, интервьюирование, рейтинг, самооценка.
Формирующий эксперимент - это обучение студентов приемам анализа своего стиля и обучение приемам его совершенствования. Например, быстро и успешно выполняя репродуктивную сторону определенного дела, студент устремляется на поиск новых подходов, оригинальных решений.
Для определения вида математической модели в педагогическом эксперименте рассмотрим следующие понятия.
Моделирование - это научный метод исследования всевозможных объектов, процессов и т. д. путем построения их моделей, которые сохраняют их основные, выделенные особенности объекта исследования.
Моделирование - метод опосредованного познания при помощи естественных или искусственных схем, которые способны в определенных отношениях замещать изучаемый объект и давать о нем новые сведения. Для учебного процесса наиболее характерны модели подобия, структурные функциональные, информационные, суждения и аналогии. Структурно-функциональное и информационное моделирование образуют кибернетические модели. Функциональные модели выражают построение функции по значениям аргумента. В информационных моделях функционально связаны поступающая информация, ее переработка и обратная связь.
Кибернетические модели характеризуются определенной иерархией изучаемых составляющих компонентов и применяются в основном для изучения сложных динамических систем. Присущий им макроподход характеризуется тем, что внутреннее содержание моделируемого объекта не принимается во внимание, т.е. объект при этом рассматривается как “черный ящик”.
Хорошо построенная и функционирующая модель не раскрывает сущности всего процесса. Она связана с ограничениями, упрощением системы, с отбором только некоторых сторон объекта изучения. В связи с этим для построения модели должны быть:
- выявлены существенные факторы (подсистемы, компоненты, элементы);
- выбраны те компоненты, которые могут быть описаны количественно (варьироваться, например, на нижнем и верхнем уровнях: " + " - фактор присутствует, " - " - фактор отсутствует);
- объединены компоненты по общим признакам и сокращен их перечень;
- установлены количественные соотношения между входными компонентами учебного процесса и выходными критериями (уравнения регрессии).
Управление системой начинается с установления целей и задач, построения взаимосвязанной структуры, состоящей из подсистем, компонентов и элементов, из определения предвидимых действий и результативности системы. Цели и задачи выражаются соответствующими моделями, определяющими исходное, промежуточное и результирующее состояние системы. Для учебного процесса необходимым является также указание средств, форм и методов воздействия на систему в соответствии с целями и моделируемым оптимальным результатом. Актуальным становится составление алгоритма управления, указывающего на определенные управляющие воздействия во времени при моделируемых изменениях системы. Важной функцией управления является также контроль промежуточных и итоговых результатов функционирования системы на основе управления.