Изменение психологических, физиологических критериев и уровня успеваемости учащихся в результате применения на уроках биологии интерактивно-игровой технологии обучения

Статья посвящена проблеме учебного стресса, испытываемого большинством современных учащихся. Предложены методы его перехода в эустресс для лучшего усвоения знаний. Приведены результаты исследований, направленных на выявление изменений психологических и физиологических показате­лей учащихся до и после проведения занятий с использованием интерактивно-игровой технологии обучения на уроках биологии в школе. Также представлены сравнительные данные по усвоению ма­териала и проценту качества знаний в экспериментальных и контрольных классах. Исследования по­казали, что интерактивно-игровая технология обучения является здоровьесберегающей и положи­тельно влияет на уровень усвоения знаний учащимися.

В процессе обучения дети, подростки, юноши и девушки пытаются привыкнуть жить в условиях ограниченной свободы и очень нуждаются в понимании и конструктивной помощи со стороны взрослых. Один из самых травматичных факторов для здоровья школьников является общая стрессо-генная система организации образовательного процесса и проведения уроков. При проведении «стан­дартных» уроков биологии атмосфера в классе носит, как правило, авторитарный характер. Для детей с заниженной самооценкой авторитарная система обучения, характерными чертами которой являются внешняя оценка и сравнение с другими, чаще всего является источником стресса. Помимо этого, к стрессовым последствиям могут привести: боязнь прилюдного выступления во время ответа, страх быть осужденным одноклассниками или учителем, излишнее волнение, вызванное недооценкой соб­ственных знаний по сравнению с другими учащимися, и др. Демократический же стиль обучения ориентирован на тесные, доверительные контакты учителя и учащихся. Проведенные в этой области исследования показывают, что различия между авторитарным и демократичным стилями обучения формально не сказываются на результатах учебной деятельности как таковой, однако весьма отчет­ливо влияют на характер эмоциональных процессов, протекающих на уроке. Как отмечают Брофи и Гуд, в классах, где преподают демократичные учителя, наблюдаются более активное взаимодействие и кооперация учащихся при решении учебных задач, меньшее значение имеет дух соперничества, и процесс учения в целом воспринимается школьниками более позитивно [1].

Уроки-игры являются одной из форм нестандартных уроков, которые включают в учебно-познавательный вид деятельности весь класс. В ходе игровой деятельности меняется эмоционально-духовное состояние всего класса, дети становятся более раскованными, уверенными в своих силах, появляется стремление к состязательности, достижению первенства. При выборе методов обучения и формы организации надо обязательно учитывать возраст, уровень знаний и темп работы учащихся. В возрасте 12-15 лет у школьников интерес к содержательно-деятельной стороне жизни падает, зато резко возрастает интерес к эмоциональным ее аспектам. Очень часто бывает, что один и тот же урок в разных классах одной параллели усваивается учениками по-разному, если не учесть их индивиду­альные способности. Включая в уроки игровые моменты, можно заинтересовать предметом даже са­мых пассивных, равнодушных учеников. В ходе познавательных игр у обучаемого возникает заинте­ресованность в действии, где ученик выступает активным преобразователем действительности, что приводит к совершенствованию личности. Обучая ребенка методами нетрадиционных форм, мы соз­даем условия активизации познавательной деятельности [2].

Выходит, что стресс, возникающий у учащихся во время проведения большинства стандартных уроков, может носить не только физиологический и психологический, но и педагогический отрицательный характер. Для подтверждения данной гипотезы было проведено исследование в параллели 6-х классов средней общеобразовательной школы.

Целью данного исследования явилось подтверждение учебного стресса у учащихся на основе их физиологических и психологических показателей, а также проведение цикла уроков с использовани­ем интерактивно-игровой технологии обучения для создания положительного фона, перевода ди­стресса в эустресс, что положительно влияет на уровень усвоения новых знаний. Задачи:

• с помощью антропометрических и физиологических измерений выявить у учащихся экспери­ментального класса общий уровень физического состояния, а также частоту сердечных сокра­щений (ЧСС), уровень артериального давления (АД) и частоту дыхательных движений (ЧДД) до и после проведения интерактивно-игровых уроков;
• провести психологические методики для определения у учащихся психологического феномена тревожности, самочувствия, активности и настроения; сравнить показатели до и после игровых уроков;
• разработать и провести 15 интерактивно-игровых уроков в экспериментальном классе;
• выявить и сопоставить результаты по усвоению проведенного цикла тем в экспериментальном и контрольном классах.

Материалы и методы

Основными методами, использованными в исследовании, выступили методы определения:

• уровня физического состояния детей и подростков (проводится по 6 показателям: возраст, рост, масса тела, частота пульса в покое, диастолическое артериальное давление, систоличе­ское артериальное давление);
• частоты сердечных сокращений в покое и после воздействия внешних факторов (измеряется по пульсу, сопоставляется с нормой по возрастной принадлежности);
• уровня артериального давления (определяется работой сердца, количеством циркулирующей крови и емкостью сосудистого русла при помощи тонометра и фонендоскопа; сопоставляется с нормой по возрастной и половой принадлежности);
• ЧДД (определяется в состоянии покоя, за одно дыхательное движение считается вдох и выдох; данные сопоставляются с нормой по возрастной и половой принадлежности);
• уровня тревожности по Спилбергеру-Ханину;
• самочувствия, активности и настроения (опросник САН) [3].

Для определения уровня усвоения знаний и процента их качества были разработаны методы устного и письменного контроля знаний в форме открытых и закрытых тестов, работы с плакатами, макетами, гербарным материалом, мультимедийными презентациями и флипчартами.

Результаты и обсуждение

Исследование психологических, физиологических критериев и уровня успеваемости учащихся в результате применения на уроках биологии интерактивно-игровой технологии обучения проводи­лось в период с 22.09.2012 г. по 17.11.2012 г. За это время были проведены исследования 54 учащих­ся параллели 6-х классов. Поскольку у двух учащихся были выявлены заболевания сердечно-сосу­дистой системы, у одного ученика — заболевание эндокринной системы, двое учащихся состояли на учете у психолога и относились к группе коррекционных детей, показатели этих учащихся не учитыва­лись. Экспериментальную группу составили учащиеся 6 А класса (24 человека), в качестве группы кон­троля выступили ученики 6 Б класса (25 человек). Параллель 6-х классов была выбрана для изучения не случайно, поскольку предмет «биология» выступает новой дисциплиной, по которой ученики обоих классов имеют примерно одинаковый уровень знаний. Возраст учащихся составил 12-13 лет.

За период осуществления экспериментальной работы было разработано и проведено 15 уроков биологии с использованием интерактивно-игровой технологии обучения, разработанных по 2-й главе «Вегетативные органы растения» учебника биологии для 6-го класса общеобразовательных школ под редакцией К.Жунусовой, Р.Алимкуловой, К.Жумагуловой. В начале эксперимента у всех учащихся был определен общий уровень физического развития. Ежеурочно до и после занятия при помощи ме­дицинского работника и психолога школы измерялись такие показатели, как: ЧСС, ЧДД, АД, уровень тревожности, самочувствия, активности, настроения.

1. Экспресс-оценка уровня физического состояния детей и подростков

Данная методика заключалась в измерении 6 показателей учащихся: возраста, роста, массы тела, частоты пульса в покое, диастолического артериального давления, систолического артериального давления и занесении полученных данных в формулу для подсчета ИФС (индивидуального физиче­ского состояния):

где ЧП — частота пульса; ДД — диастолическое артериальное давление; СД — систолическое арте­риальное давление; В — возраст (лет); МТ — масса тела (кг); Р — рост (см). Полученные на пересче­те данные сравниваются с таблицей стандартов (табл. 1).

В апробации теста приняли участие 24 учащихся, не имеющих психологических отклонений и физических заболеваний. По итогам проведения данного метода была составлена диаграмма ИФС учащихся 6 А класса (рис. 1) [3].

По итогам проведения методики для выявления уровня физического развития были получены следующие результаты: у двух учащихся — низкий уровень ИФС; у четырех — уровень ИФС ниже среднего; у большинства (16 человек) ИФС находился в пределах среднего значения; у трех учащих­ся показатель выше среднего; высокий уровень физического развития был зафиксирован у одного подростка. По итогам проведения данной методики можно сделать вывод, что большинство учащих­ся экспериментального класса имеют средний уровень физического развития.

1. Измерение частоты сердечных сокращений

Измерение пульса в состоянии покоя при помощи секундомера проводится в течении 10 секунд, затем данные умножаются на 6. Такая процедура проводится 5-6 раз для более точного измерения ЧСС.

По итогам измерения ЧСС у 24 учащихся до и после проведения экспериментальных уроков бы­ли подсчитаны их средние показатели и оформлены в качестве диаграммы (рис. 2).

Из 24 участников эксперимента до проведения урока у 6 учащихся ЧСС находилась в пределах 72-74 удара в минуту, у 8 — в пределах 75-77 ударов, 7 учащихся имели ЧСС в диапазоне 78-80 ударов, у 3 подростков было зафиксировано 81-82 удара сердца в минуту. После проведения уроков с использованием интерактивно-игровой технологии обучения показатели ЧСС в среднем увеличива­лись на 1-2 удара в минуту. Количество детей с ЧСС в пределах 72-74 и 78-80 ударов в минуту уменьшилось, зато увеличилось количество детей с ЧСС в пределах 75-77 и 81-82 удара. В целом показатели ЧСС всех учащихся находились в пределах допустимых значений для их возрастной группы (12 лет — 75-82 удара в минуту, 13 лет — 72-78 ударов) [3].

1. Определение артериального давления у детей методом Короткова

Данная методика проводилась при помощи тонометра и фонендоскопа. После надевания ман­жетки в область локтевого сгиба на лучевой артерии устанавливался фонендоскоп. Нагнетание воз­духа проводилось до полного исчезновения пульса, затем воздух медленно выпускался из манжетки. Появление первого звука соответствовало систолическому давлению, полное исчезновение пульса свидетельствовало о цифре диастолического давления.

Среднее артериальное давление вычислялось по формуле:

Полученные данные сравниваются с таблицей стандартов (табл. 2).

На основе полученных данных была построена диаграмма (рис. 3).

В экспериментах по измерению АД до и после проведения уроков с использованием интерак­тивно-игровой технологии обучения приняли участие 24 учащихся. Среднее значение показателей артериального давления у учащихся до проведения уроков составило: в пределах 103/60 (61) — у 4 детей, 104/60 (61) — у 7, в пределах 105/60 (61) — у 6 детей, АД в пределах 106/60 (61) у исследо­ванных учащихся зафиксировано не было, в пределах 107/60 (61) — у 4 учащихся, в пределах 108/60 (61) — у 3 учащихся. После проведения уроков на повторном измерении АД были получены следующие результаты: количество учащихся с АД в пределах 103/60 (61) уменьшилось с 4 до 1 уча­щегося, в пределах 104/60 (61) увеличилось с 7 до 9 учащихся, в пределах 105/60 (61) — уменьши­лось с 6 до 4 детей, появились 2 учащихся с показателем АД в пределах 106/60 (61), число учащихся с показателем 107/60 (61) осталось неизменным, в пределах 108/60 (61) количество учащихся возрос­ло на 1 (с 3 до 4). В целом после проведения уроков АД учащихся варьировало, увеличиваясь на 1-2 единицы.

1. Определение частоты дыхательных движений

Определение ЧДД проводится в состоянии покоя, за одно дыхательное движение считается вдох и выдох; ЧДД подсчитывается в течение 30 с (по секундомеру), после чего данные умножаются на 2 и сопоставляются с нормой по возрастной и половой принадлежности [3].

По результатам исследования ЧДД у подростков 12-13 лет были получены следующие показате­ли, по которым составлена диаграмма (рис. 4).

В экспериментальном исследовании на изменение ЧДД до и после проведения уроков с исполь­зованием игровой технологии обучения приняли участие 24 учащихся. Большинство детей, как до, так и после проведения эксперимента, имели количество дыхательных движений в минуту, соответ­ствующее их возрасту и половой принадлежности, равное 18. У некоторых детей наблюдались незна­чительные отклонения в сторону понижения или повышения данного показателя. Перед началом уроков в среднем были выявлены следующие показатели: ЧДД = 16 имели 3 учащихся, ЧДД = 17 — 8 учащихся, ЧДД = 18 наблюдалось у 12 учащихся, показатель ЧДД = 19 был выявлен у одного из учащихся. После проведения экспериментальных уроков эти показатели варьировали не сильно, на­блюдалось небольшое увеличение ЧДД — на 1-2 вдоха. ЧДД = 16 — у 1 ученика, ЧДД = 17 — у 10 учащихся, ЧДД = 18 — также у 10 учащихся, ЧДД = 19 наблюдалось у 3 учащихся.

1. Определение уровня тревожности по Спилбергеру-Ханину

Данный способ является единственной методикой, позволяющей дифференцированно измерять тревожность и как личностное свойство, и как состояние. Данная методика включает в себя инструк­цию к тесту, бланк-опросник с 20 высказываниями, ответ на которые получает оценку в определен­ное количество баллов. Показатель ситуативной (реактивной) тревожности подсчитывается по фор­муле РТ = Z1 — Z2 + 35, где Z1 — сумма зачеркнутых цифр по пунктам шкалы 3, 4, 6, 7, 9, 12, 13, 14, 17, 18; Z 2 — сумма зачеркнутых цифр по пунктам шкалы 1, 2, 5, 8, 10, 11, 15, 16, 19, 20.

После проведения расчетов полученная сумма РТ сопоставляется с картой интерпретации уров­ня тревожности.

Если РТ не превышает 30, то, следовательно, у испытуемого нет особой тревоги, т.е. у него в данный момент низкая тревожность. Если сумма находится в интервале 31-45, то это означает уме­ренную тревожность, при 46 и более — тревожность высокая.

Очень высокая тревожность (> 46) прямо коррелирует с наличием невротического конфликта, с эмоциональными и невротическими срывами и с психосоматическими заболеваниями.

Низкая тревожность (<12), наоборот, характеризует состояние как депрессивное, ареактивное, с низким уровнем мотиваций. Но иногда очень низкая тревожность в показателях теста является резуль­татом активного вытеснения личностью высокой тревоги с целью показать себя в «лучшем свете» [4].

В апробации теста приняли участие 24 учащихся, не имеющих психологических отклонений и физических заболеваний. По итогам проведения психологического теста Спилбергера-Ханина была составлена диаграмма тревожности учащихся 6 А класса (рис. 5).

По итогам проведения теста на выявление тревожности до проведения занятий были получены следующие результаты: 10 учащихся имели низкий уровень тревожности (показатели в пределах от 17 до 28); 9 — умеренный (показатели в пределах от 31 до 38); 5 — высокий уровень тревожности (показатели в пределах от 45 до 47). После проведения уроков с использованием интерактивно-игровой технологии обучения показатели изменились в лучшую сторону: низкий уровень тревожно­сти наблюдался уже у 14 учащихся, умеренный — у 7 учеников, высокий — у 3 учащихся.

1. Определение самочувствия, активности, настроения

Сущность этой методики состоит в том, что испытуемых просят соотнести свое состояние с ря­дом признаков по многоступенчатой шкале. Шкала эта состоит из индексов (3 2 1 0 1 2 3) и располо­жена между тридцатью парами слов противоположного значения, отражающих подвижность, ско­рость и темп протекания функций (активность), силу, здоровье, утомление (самочувствие), а также характеристики эмоционального состояния (настроение). Испытуемый должен выбрать и отметить цифру, наиболее точно отражающую его состояние в момент обследования. Достоинством методики является его повторимость, т.е. допустимо неоднократное использование теста с одним и тем же ис­пытуемым.

Далее следуют перекодировка и обработка полученных значений, сравнение результатов со стандартизированной шкалой и их интерпретация.

При подсчете крайняя степень выраженности негативного полюса пары оценивается в 1 балл, а крайняя степень выраженности позитивного полюса пары — в 7 баллов. При этом нужно учитывать, что полюса шкал постоянно меняются, но положительные состояния всегда получают высокие бал­лы, а отрицательные — низкие. Полученные баллы группируются в соответствии с ключом в три ка­тегории, количество баллов подсчитывается по каждой из них.

Самочувствие — сумма баллов по шкалам: 1, 2, 7, 8, 13, 14, 19, 20, 25, 26.

Активность — сумма баллов по шкалам: 3, 4, 9, 10, 15, 16, 21, 22, 27, 28.

Настроение — сумма баллов по шкалам: 5, 6, 11, 12, 17, 18, 23, 24, 29, 30.

Полученные результаты по каждой категории делятся на 10. Средний балл шкалы равен 4. Оценки, превышающие 4 балла, свидетельствуют о благоприятном состоянии испытуемого, ни­же 4 — о неблагоприятном состоянии. Нормальные оценки состояния располагаются в диапазоне 5,0-5,5 балла. Следует учесть, что при анализе функционального состояния важны не только значе­ния отдельных показателей, но и их соотношение [5].

Для проведения данной методики были задействованы 24 учащихся 6 А класса. Результаты ис­следования представлены в виде сравнительных диаграмм до и после проведения экспериментальных уроков (рис. 6, 7).

В исследовании приняли участие 24 учащихся. Начальные результаты проведенной методики были следующими:

по шкале «самочувствие» высокий показатель имели 12 учащихся; средний показатель у 7 уча­щихся; 5 учащихся имели низкий уровень самооценки на момент проведения теста; по шкале «активность» 18 учащихся оценили свой уровень активности как высокий; 4 — как нормальный; 2 — как низкий;

по шкале «настроение» 14 учащихся на момент тестирования имели хорошее настроение; 6 — среднее; 4 оценили свое настроение как плохое.

После проведения уроков с использованием интерактивно-игровой технологии обучения биоло­гии средние показатели самочувствия, активности и настроения тех же учащихся претерпели поло­жительные изменения и имели следующие показатели:

по шкале «самочувствие» свое состояние оценили как «благоприятное» 13 учащихся, как «нормальное» — 9; 2 ученика по показателям имели «неблагоприятное» состояние; по шкале «активность» 20 учащихся оценили свой уровень активности как высокий, 3 — как нормальный, 1 — как низкий;

по шкале «настроение» оценили своё состояние как «благоприятное» 17 учащихся, как «нор­мальное» — 5; 2 учащихся по показателям имели «неблагоприятное» состояние.

1. Итоги

По итогам проведения 15 уроков биологии в параллели 6-х классов общеобразовательной школы по темам, раскрывающим строение, особенности и выполняемые функции вегетативных органов рас­тения, были проведены контрольные срезы знаний. Они включали в себя тестовые задания, работу по карточкам, работу попарно и в группах, с гербарным материалом и по плакатам. Равносильные срезы были проведены в экспериментальной группе (учащиеся 6 А класса), где учащимся преподносились знания с использованием интерактивно-игровой технологии обучения биологии, и в контрольной группе (учащиеся 6 Б класса), где занятия проводились по стандартной технологии. По результатам контрольного среза знаний средняя оценка учащимся выставлялась по 5-балльной шкале («5» — от­лично усвоен материал, «4» — хорошо усвоен материал, «3» — материал усвоен удовлетворительно, «2» — материал не усвоен). Поскольку количество учащихся экспериментальной и контрольной групп разнилось (24 против 25), то количество учащихся, усвоивших материал на ту или иную оцен­ку, было выражено в % и имело следующие показатели:

Рисунок 8. Процентное соотношение уровня усвоения знаний в контрольной и экспериментальной группах