Методику контролю пізнавальної діяльності розроблено відповідно до логіки процесу пізнання. Оскільки студент опановує вже відомі людству знання, для нього пізнавальний процес має розпочинатися з надання найзагальніших уявлень про об’єкт, який підлягає вивченню. Це перший рівень пізнання. Більш ґрунтовні знання про об’єкт зводяться до вивчення його складових частин та характеристик. Для цього використовуються методи спостереження та аналізу. Знання складових об’єкта є другим рівнем його пізнання. Потім потрібно встановити причинно-наслідкові зв’язки між частинами об’єкта й зрозуміти, яким чином взаємодія усіх його складових забезпечує функціонування об’єкта як цілого. Таким чином, знову отримуємо синтетичні знання про об’єкт, але на вищому рівні, який розглядатимемо як третій рівень пізнання об’єкта. Знання не тільки про зовнішні ознаки об’єкта, а й про його внутрішню структуру та зв’язки дають можливість сприймати об’єкт як елемент більш складної системи та видозмінювати його для застосовування відповідно до конкретних потреб. Такі знання – це четвертий рівень пізнання об’єкта, після досягнення якого студент здатний до творчого застосування здобутих знань. У пропонованій методиці процес контролю поділено на чіткі етапи таким чином, щоб контролю підлягав кожний рівень засвоєння (рис. 2) студентом навчального матеріалу. Вертикальні ділянки графіка відповідають якісному стрибку на наступний рівень засвоєння після осмислення студентом інформації на попередньому рівні (перехід кількості у якість).
Але не можна контролювати пізнавальну діяльність студентів із загальної фізики як деяку абстракцію. Стимулом для активізації пізнавальної діяльності і одночасно вимірником її результативності є пізнавальне завдання, а результативність пізнавального процесу залежить від того, на скільки чітко та адекватно у завданні сформульовано фізичну проблему, чи розуміє студент суть цієї проблеми, чи є для нього необхідним і привабливим вирішення проблеми. За традиційною ж методикою часто завдання формулювали так, що студент не бачив в них ніякої проблеми для вирішення.
Послідовність виконання пізнавальних завдань визначається ієрархічністю засвоєння фізичних знань. Сходження студента по рівнях засвоєння навчального матеріалу має бути поетапним, оскільки саме брак знань на початкових рівнях засвоєння є перешкодою до подальшої успішної пізнавальної діяльності. Пізнавальне завдання, спрямовують на перший рівень засвоєння, якщо студент має нульовий рівень засвоєння (готовність до сприймання нового матеріалу). Якщо студент перебуває на першому рівні засвоєння, пізнавальне завдання спрямовують на досягнення другого рівня і т.д.
Після впровадження кредитно-модульної системи відбулися якісні зрушення у способах і критеріях оцінювання роботи студентів у бік принципового збільшення значущості поточних оцінок. Це дозволяє проводити систематичний контроль успішності пізнавальної роботи студента на кожному рівні засвоєння, виявляючи при цьому також рівень опанування студентом методів та способів освоєння дійсності. Розуміння студентом послідовності процесу засвоєння нового є основою для бажаної мети – здатності студента до подальшого самостійного навчання фізики.
Одним з головних завдань навчання фізики є розвиток функціонального мислення, це враховано при розробленні пізнавальних завдань для лабораторних та практичних занять. По суті, професійна діяльність кожного інженера зводиться до вирішення головного завдання: відшукати способи поліпшення параметрів деякої системи. Аналогічні завдання запропоновано для контролю (наприклад, якими способами можна вдвічі збільшити струм на ділянці електричного кола, як збільшити прискорення тіла в механічній системі). Такий підхід вчить студента бачити причинно-наслідкові зв’язки, динаміку процесів, а не зводити розв’язання задачі до формальних математичних перетворень.
Систему оцінювання результатів пізнавальної діяльності модернізовано відповідно до принципів кредитно-модульної системи, розроблено комп’ютерну програму для автоматичних розрахунків підсумкових рейтингових оцінок із загальної фізики та заповнення семестрових відомостей. Оцінка за таких умов вказує, яку частину роботи студент виконав у своїй пізнавальній діяльності під час засвоєння модуля, на якому етапі пізнавального процесу він перебуває і скільки кроків залишилося до позитивного результату.
За розробленою методикою створено комп’ютерні програми для контролю. Головна їх особливість у тому, що студент може перейти на наступний рівень засвоєння навчального матеріалу тільки повністю виконавши завдання попереднього рівня, чим гарантується систематичність пізнавального процесу. Розроблено комп’ютерні програми для забезпечення числовими даними задач наростаючої складності. Такі задачі мають декілька питань різної складності, це дозволяє індивідуалізувати процес контролю. Комп’ютер застосовано як засіб стимулювання самостійної пізнавальної активності студентів; індивідуальні домашні завдання вони можуть виконувати у вигляді комп’ютерних презентацій.
Контроль пізнавальної діяльності використано як зворотний зв’язок у навчанні, у результаті створено технологію удосконалення засобів навчання та контролю за принципом побудови систем, що здатні адаптуватися до зовнішніх впливів. За цією технологією модернізовано та підготовано до перевидання у новій редакції модульні навчальні посібники [13; 14].
У третьому розділі “Експериментальне дослідження ефективності впровадження розробленої методики” описано виконання педагогічного експерименту, під час якого у навчальний процес були внесенні зміни згідно з завданнями і гіпотезою дослідження, та викладено його статистичні результати. Аналіз результатів посвідчив факт поліпшення результативності пізнавальної діяльності студентів із загальної фізики після впровадження нової методики контролю, отже гіпотеза дослідження отримала підтвердження.
Заключний етап педагогічного експерименту відбувався в умовах приєднання вищої освіти України до Болонського процесу й запровадження кредитно-модульної системи навчання. Дієвість методики та засобів контролю перевірялася при їх впровадженні у 2004 – 2006 навч. рр. При статистичній обробці використано результати пізнавальної діяльності більш ніж 500 студентів. Ефективність внесених змін оцінювали порівняльним аналізом з результатами пізнавальної діяльності студентів за традиційною методикою.
Першим завданням статистичного оброблення результатів є виявлення розбіжностей. Після цього виникає дилема: ці розбіжності є закономірним результатом спрямованого впливу, чи це просто випадкові відхилення. Після аналізу можливостей різних критеріїв були вибрані критерій Вілкоксона та критерій Пірсона. Перший критерій дає змогу визначити напрям та інтенсивність змін при зіставленні результатів, отриманих під час досліджень в одній і тій самій групі осіб під впливом деякого фактора та без такого впливу. За допомогою другого критерію можна з’ясувати, чи однакова частота появи різних значень ознаки (оцінки) в емпіричному та теоретичному розподілах, або у двох емпіричних розподілах. Ці методи потребують старанного групування результатів та складних обчислень, їх можливості повною мірою діють тільки в разі досить великих вибірок. Але масштаби педагогічного експерименту при впровадженні кредитно-модульної системи дали змогу отримати значні обсяги емпіричних даних, а комп’ютерна техніка дозволила з великою точністю обробити значні масиви інформації для знаходження критеріїв.
Розрахунки за допомогою критерію Пірсона демонструють статистичну достовірність покращення результатів пізнавальної діяльності із загальної фізики протягом семестру в експериментальних групах порівняно з контрольними групами, де заняття проводилися за традиційною методикою.
Оскільки на початковому етапі нові навчальні посібники та засоби контролю були розроблені тільки для першого семестру, була можливість порівняти результати пізнавальної діяльності в одних і тих самих групах при навчанні з використанням нової методики та засобів контролю у першому семестрі та без них у другому семестрі. Для цього використано критерій Вілкоксона Т. Він дозволяє встановити напрям та інтенсивність змін у одній вибірці. Емпірично знайдений критерій Темп = 165 (рис 3) набагато менший від критичного значення Т0,01=397, Темп знаходиться в зоні значущості відмінностей між розподілами, що вказує на закономірний, а не випадковий характер кращих показників успішності пізнавальної діяльності студентів після впровадження нової методики та засобів контролю. Цей факт засвідчено й під час опиту студентів експериментальних груп про переваги і недоліки нових засобів контролю.
Експериментально підтверджено факт, що дуже мало студентів показують добру підсумкову успішність, не маючи подібних результатів під час поточного контролю. Це ще один доказ того, що тільки послідовний контроль усіх рівнів засвоєння матеріалу є гарантією результативності пізнавальної діяльності.
Результати експерименту підтверджують правильність гіпотези дослідження, є доказом ефективності розробленої методики контролю пізнавальної діяльності студентів із загальної фізики та впроваджених засобів і технологій контролю. Зрозуміло, що позитивні зрушення, зафіксовані під час проведення експерименту не є гарантією довершеності пропонованих методичних засад. Тільки критичне і творче використання методики та засобів контролю дасть змогу постійно їх вдосконалювати.
У дисертаційному дослідженні проведено теоретичне узагальнення і нове вирішення методичної проблеми контролю пізнавальної діяльності студентів із загальної фізики, що виявляється у встановленні етапів контролю відповідно до рівня засвоєння студентами фізичного матеріалу. Рівні засвоєння визначено на основі конкретизації уявлень про структуру пізнавальної діяльності студентів під час навчання загальної фізики. Послідовний контроль усіх рівнів засвоєння фізичного матеріалу дає змогу студентам розуміти логіку пізнавального процесу і надалі контролювати результативність цього процесу самостійно; таким чином навчальний процес поступово переходить у саморегульований режим. Це важливо в умовах високотехнічної інформаційної цивілізації, де основними чинниками успіху стають ціннісні орієнтації особистості, її пізнавальна активність, готовність до безперервної освіти.