Содержание к диссертации
Введение
1. Тенденции развития непрерывного экологического образования 18
1.1. Вопросы экологического образования в высшей школе 18
1.2. Анализ действующих программ экологического образования в средней школе 29
1.3. Дидактические принципы непрерывного экологического
образования 42
1.4. Компетентностный подход как средство обеспечения преемственности в
профессиональной подготовке инженеров-экологов 47
2. Реализация преемственности в непрерывном экологическом образовании 54
2.1. Структура и содержание научно-инженерного экологического образования по специальности "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" 55
2.2. Экспертная оценка сформированности профессиональных умений инженеров-экологов в вузе 64
2.3. Методологические основы содержания образовательных программ экологической подготовки в школе 74
2.4. Решение вопроса об объеме учебной информации экологического образования в школе 87
2.4.1. Объем учебной информации общего среднего экологического образования 88
2.4.2. Объем учебной информации профильной подготовки 93
2.5. Совершенствование структуры непрерывной экологической подготовки на основе преемственности дидактически взаимодействующих образовательных программ 94
2.6. Технология "свернутых информационных структур" при изучении темы "Мониторинг водных объектов" как пример реализации преемственности непрерывного экологического образования 97
3. Результаты педагогического эксперимента 114
3.1. Показатели качества обучения по профильным программам 114
3.2. Экспериментальная оценка эффективности профильных программ 118
3.3. Показатели и оценка эффективности "технологии свернутых информационных структур" при изучении темы "Мониторинг водных объектов" 141
Общие выводы 150
Список литературы 151
Приложения 169
- Вопросы экологического образования в высшей школе
- Структура и содержание научно-инженерного экологического образования по специальности "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов"
- Показатели качества обучения по профильным программам
Введение к работе
Экология как самостоятельная наука, отражающая многообразие и целостность мира - живого и неживого, сформировалась в начале 90-х годов XX века. Соответствующая ей образовательная сфера в настоящее время разделена по направлениям, рассматривающим чрезвычайные ситуации природного, техногенного характера, но с ориентацией на отдельные области знания.
В высшем профессиональном образовании действуют программы, ориентированные на фундаментальные и прикладные аспекты экологических проблем: "Экология", "Биоэкология", "Геоэкология", "Безопасность производственных процессов", "Защита в чрезвычайных ситуациях", "Безопасность жизнедеятельности и экологическая безопасность" и другие. Эти программы реализуются в классических и технических университетах и каждая направлена на конкретную группу специальностей. Однако экологическая ситуация сегодня требует смещения цели образования от констатации проблем к их решению.
Для комплексного решения экологических проблем Министерство образования разработало направления инженерной экологической подготовки, а также соответствующий им перечень инженерных экологических специальностей и Государственные образовательные стандарты. Наиболее действенной программой инженерного экологического образования является "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", в которой за основу профессиональной подготовки принята система экологического знания Реймерса. В рамках этой программы на государственном уровне также решаются вопросы нормативно-правовой базы по охране окружающей среды, что способствует становлению экологической культуры будущих специалистов, их способности обеспечить переход общества к устойчивому развитию. Однако за время существования инженерного экологического образования недостаточно определены методологические подходы, систематизирующие основы его построения. Нереализованной остается преемственность школьной и вузовской ступеней обучения, которая определяет становление непрерывного инженерного экологического образования. Отдельные вопросы преемственности: экологическая культура, научно-теоретические основы и функции экологического образования рассмотрены в работах С.Д. Дерябо, А.Н. Захлебного, И.Д. Зверева, Б.Т. Лихачева, Т.И. Суравегиной, А.Е. Тихоновой, но они не решают проблемы преемственности непрерывного экологического образования.
Сегодня в школьном экологическом образовании не существует единого подхода к форме его реализации, оно, главным образом, имеет биоцентрическую направленность. В содержании программ отсутствует профессиональная направленность, необходимая для непрерывной экологической подготовки.
Для решения преемственности непрерывного экологического образования можно использовать компетентностно-деятельностный подход, определяемый Концепцией модернизации российского образования на период до 2010 года. Он заключается в формировании ключевых компетентностей (универсальных общеучебных способностей и умений) и введении их в содержание программ и оценку качества подготовки учащихся. В мировом образовании формирование ключевых компетентностей является основным способом достижения нового качества образования и основной целью.
Таким образом, на сегодня реально сложилось противоречие между подготовкой высококвалифицированных инженеров-экологов и отсутствием преемственности в экологическом образовании школьного и вузовского уровней обучения. Поэтому задача преемственности непрерывного экологического образования, решаемая на основе компетентностно-деятельностного подхода, безусловно является актуальной.
Изложенное определяет актуальность темы исследования в аспекте непрерывной инженерной экологической подготовки по специальности 320700 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов.
Объект исследования - образовательный процесс подготовки по специальности 320700 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов.
Предмет исследования - компетентностно-деятельностная основа преемственности непрерывного экологического образования.
Цель исследования — осуществить преемственность непрерывного экологического образования на основе компетентностно-деятельностного подхода.
Гипотеза исследования — компетентностно-деятельностный компонент в видах учебной деятельности определяет содержание профильных программ, оценку качества обучения и может рассматриваться как основа преемственности непрерывного экологического образования. Задачи исследования:
Определить основополагающие направления в образовательной программе по специальности "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов".
Установить иерархию циклов дисциплин, выделить в них систематизирующие дисциплины для формирования структуры и содержания профильных программ непрерывного экологического образования.
Для решения задачи о преемственности непрерывного экологического образования экспериментально определить ключевые компетентности в инженерной экологической деятельности.
Провести экспериментальную проверку и оценку эффективности профильных программ непрерывного экологического образования.
Разработать учебно-методический комплекс в рамках технологии "свернутых информационных структур" как пример решения преемственности школьно-вузовского обучения на основе компетентностно-деятельностного подхода.
Теоретические основы исследования базируются на: концепции общего среднего экологического образования (Суравегина, Зверев и др.); представлениях о деятельностном аспекте экологического образования (Кавторадзе, Миронова и др.); тенденциях развития и структуре профессионального экологического образования (Александрова); основах концепции развития непрерывного экологического образования (Вербицкий); концепции личностно ориентированного обучения (Сериков); материалах для опытно-экспериментальной работы в рамках Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года (под ред. А. Каспржака, К. Митрофанова); законодательных и нормативных документах по вопросам общего и профессионального образования.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ психолого-педагогической, методической литературы по теме диссертации; изучение нормативных документов. Экспериментальную часть составляют наблюдение за учебным процессом, собеседование, анкетирование, тестирование, экспертная оценка, опытное преподавание, обработка результатов педагогического эксперимента и их анализ. Научная новизна проведенного исследования:
Установлено, что система экологического знания по Реймерсу и общедидактический принцип преемственности позволяют выделить основополагающие направления инженерного экологического образования и его систематизирующие дисциплины.
Осуществлен компетентностно-деятельностный подход к формированию содержания профильных программ и оценке качества обучения для решения преемственности непрерывного экологического образования.
Разработан учебно-методический комплекс изучения экологического мониторинга с использованием технологии "свернутых информационных структур", позволяющий реализовать преемственность школьной и вузовской ступеней непрерывного экологического образования.
Теоретическая значимость:
Показана роль ключевых компетентностей в определении видов учебной деятельности в содержании профильных программ непрерывного экологического образования.
Выделены и определены ключевые компетентности как показатели деятельностного компонента качества обучения инженеров-экологов.
Результаты исследования позволили рассматривать компетентностно-деятельностный подход как средство установления преемственности в непрерывном экологическом образовании.
Практическая значимость:
Усовершенствована структура и содержание программ профильного и общеобразовательного этапов непрерывного экологического образования.
Подготовлены и изданы учебные пособия по мониторингу водных объектов с методическими рекомендациями для учителей общеобразовательных учреждений.
Диагностические методики оценки качества обучения построены на основе компетентностно-деятельностного подхода.
Достоверность и обоснованность полученных результатов исследования обусловлены аргументированным отбором теоретических положений и принципов, отвечающих современным тенденциям развития экологического знания; адекватностью выбранных методов целям и задачам исследования; положительными результатами педагогического эксперимента. Основные положения, выносимые на защиту: Система экологического знания по Реймерсу и преемственность, рассматриваемая как система общедидактических элементов, определяют содержание и объем учебной информации программ общеобразовательного и профильного этапов непрерывного экологического образования.
Выделение деятельностного компонента профессиональных умений инженеров-экологов позволяет определить ключевые компетентности и ввести соответствующие виды учебной деятельности в содержание профильных программ и оценку качества обучения.
Оценка качества обучения по профильным программам показывает эффективность компетентностно-деятельностного подхода к решению преемственности непрерывного экологического образования.
Апробация результатов исследования. Практическая проверка предложенных профильных программ и методов обучения осуществлялась при работе со студентами факультета прикладной экологии Дальневосточного государственного университета; с учащимися школы №22 г. Владивостока, имеющей экологический профиль; в ходе довузовской подготовки учащихся в образовательном округе Дальневосточного государственного университета, охватывающем школы №66, №75, №72; в негосударственном образовательном учреждении "Общеобразовательная школа "Пасифик Лайн Скул""; в экологическом клубе "Росток" г. Партизанска в период с 1997 по 2003 гг. По теме имеется 29 публикаций.
Основные результаты исследований обсуждались на международной конференции молодых ученых "Проблемы экологии и рационального природопользования стран Азиатско-Тихоокеанского региона" (Владивосток, 1999), 2-м Международном симпозиуме "Химия и химическое образование" (Владивосток, 2000), на Дальневосточной региональной конференции молодых ученых "Проблемы экологии и рационального природопользования Дальнего Востока" (Владивосток, 1998), Юбилейной научно-практической конференции "Приморская школа на пороге третьего тысячелетия" (Владивосток, 1999), Дальневосточной выставке-ярмарке "Школа на пороге третьего тысячелетия" (Владивосток, 1999), региональной конференции молодых ученых "Проблемы экологии и рационального природопользования Дальнего Востока" (Владивосток, 2000), втором научно-практическом семинаре "Проблемы современного образования" (Владивосток, 2001), международной научно-технической интернет-конференции "Актуальные проблемы экологии и ресурсосбережения" (Брянск, 2002), на научно-практическом семинаре "Перспективные технологии оценки качества образования" (Владивосток, 2003).
Вопросы экологического образования в высшей школе
Экологами всех стран мира экологическое образование признано основой устойчивого развития общества. В связи с этим на конференции ООН, проходившей в 2002 году в Иоханесбурге, были обобщены цели и задачи экологического образования. Главной задачей экологического образования на современном этапе является интеграция накопленных знаний о взаимодействии человека и общества с природой и практическая реализация решений экологических проблем [40, 126, 129, 131].
Под экологическим образованием понимается непрерывный процесс обучения, направленный на усвоение систематизированных знаний об окружающей среде, на выработку умений и навыков природоохранной деятельности, на формирование общей экологической культуры.
Экологическая культура состоит из четырех составляющих:
а) экологических знаний и умений;
б) экологического мышления, которое связано с осознанием человеком своей биосферной функции;
в) ценностных ориентации, заключающихся в формировании экологического императива;
г) экологически оправданного поведения [139]. М.М. Мамедов определяет экологическую культуру как новый способ соединения человека с природой, примирения с ней на основе более глубокого ее познания [129].
На сегодняшний день в России структуру экологического образования можно представить тремя направлениями: общее, профессиональное, дополнительное (рис. 1.1).
Под дополнительным экологическим образованием понимается участие в работе экологических клубов, научно-общественных организаций, проектов, экологических инициативах.
Профессионального экологического образования в России до конца 60-х годов XX века практически не существовало. Экологическую подготовку в силу определения экологии начали получать впервые студенты на биологических и географических факультетах. Происходило развитие биоэкологического (классического) и геоэкологического образования. Главным объектом классической экологии является экосистема, в которой происходит взаимодействие живых организмов с окружающей средой (М. Миллер). Геоэкологический подход заключается в контроле за изменениями окружающей среды; прогнозировании последствий воздействия хозяйственной деятельности на природу; в предупреждении и ослаблении стихийных бедствий; оптимизации среды в создаваемых природно-технических системах (И.П. Герасимов).
Технические университеты также накопили значительный опыт обучения инженеров способам и технологиям восстановления нарушенного экологического равновесия. Инженерно-техническое образование направлено на проектирование новой техники и технологических процессов, на прогнозирование и принятие в условиях чрезвычайных ситуаций грамотных решений по защите населения и промышленных объектов от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (Г.Г. Ишанин, Л.А. Конопелько, М.Н. Мешалкина). По данному направлению разработана нормативно-техническая документация, санитарные правила жизнеобеспечения. С этой целью в образовательные программы технических вузов введен курс "Безопасность жизнедеятельности".
На государственном уровне с начала 80-х годов происходило развитие природоохранного законодательства. Были приняты Закон об охране атмосферного воздуха (1982), Земельный (1991) и Водный (1995) кодексы, Закон о недрах (1995), Закон о животном мире (1995), Лесной кодекс (1997). Основным законом, обеспечивающим права граждан России на здоровую и экологически благоприятную окружающую среду и экологическую безопасность, является Закон РФ "Об охране окружающей природной среды". Первая его редакция принята в 1991 г., вторая - в 2001 г. За период с 1992 по 1998 г. разработано, принято и введено в действие более 30 федеральных законов природоохранной направленности. На сегодняшний день происходит совершенствование природоохранного законодательства. На рассмотрении находятся проекты Законов "Об экологической безопасности", "О питьевой воде", "Об экологическом аудите".
Появилась необходимость специальной экологической подготовки, интегрирующей все направления экологического знания, которое к концу 70-х годов XX века вышло за рамки биологии. Потребность в таких специалистах возрастает в связи с развитием природоохранных служб.
В настоящее время высшее экологическое образование в России делится на:
1) фундаментальное экологическое образование, осуществляемое на биологических, химических, географических, экологических факультетах университетов;
Структура и содержание научно-инженерного экологического образования по специальности "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов
Согласно Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования, инженерная экологическая подготовка осуществляется по направлению 656600 - Защита окружающей среды. Направление включает две программы подготовки:
320700 — Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов; 330200 —Инженерная защита окружающей среды.
Выпускнику, освоившему одну из программ обучения, присваивается квалификация инженера-эколога.
Областями деятельности выпускника являются:
природоохранная техника и технологии;
природоохранная работа на предприятиях и территориально -промышленных комплексах;
экспертиза проектов, технологий и производств;
сертификация продукции с целью достижения максимальной экологической безопасности.
Соответственно объектами деятельности инженера - эколога могут быть:
источники выделения загрязняющих и других факторов воздействия на окружающую среду;
различные потоки загрязняющих веществ (сточные воды; отходящие газы; твердые, жидкие и газообразные);
системы регулирования сбросов и выбросов, размещения отходов;
оборудование и технологии для очистки выбросов и сбросов;
утилизация переработка отходов;
мероприятия по повышению экологической безопасности.
Программа обучения предусматривает подготовку к выполнению следующих видов профессиональной деятельности:
производственно-технологической;
организационно-управленческой;
научно-исследовательской;
экспертной;
проектной.
В соответствии с видами профессиональной деятельности типы задач, решаемые дипломированным специалистом, разнообразны. В исследовании нами выделены основные:
организация и осуществление мониторинга;
разработка, эксплуатация и совершенствование оборудования, технологических процессов защиты окружающей среды;
работа в природоохранных органах и органах надзора за экологической безопасностью;
оценка производственных и непроизводственных затрат по защите окружающей среды;
осуществление производственного контроля и управления;
научно-исследовательская работа по анализу характеристик и
изменений объектов деятельности в области защиты окружающей среды;
участие в проведении экологической экспертизы;
разработка проектов регулирования воздействия на окружающую среду, технических условий, стандартов и технических описаний.
Таким образом, в соответствии с вышерассмотренной квалификационной характеристикой выпускник может работать в государственных органах охраны окружающей среды, научно-исследовательских институтах, университетах, экологических службах, аудиторских фирмах различных предприятий, принимать участие в осуществлении экологических экспертиз, работать над внедрением рационального природопользования, проводить мониторинг и последующее математическое моделирование состояния окружающей среды [163, 166].
Основная образовательная программа подготовки инженера-эколога традиционно предусматривает пять циклов дисциплин:
1. Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины (цикл ГСЭ);
2. Общие математические и естественнонаучные дисциплины (цикл ЕН);
3. Общепрофессиональные дисциплины (цикл ОПД);
4. Дисциплины специальности, включая дисциплины специализаций (цикл СД);
5. Факультативы (ФТД).
Данная программа подготовки осуществляется в Дальневосточном государственном университете на факультете прикладной экологии.
Цикл ЕН помимо традиционных курсов физики и общей и неорганической химии включает органическую, физическую, коллоидную химии, аналитическую химию и физико-химические методы анализа, общую экологию, науки о Земле ("Почвоведение", "Гидрология", "Климатология и метеорология", "Геология и гидрогеология", "Ландшафтоведение").
Циклы ГСЭ, ЕН составляют научную и культурную основу для подготовки инженера-эколога и являются фундаментальными в иерархии научно-инженерной подготовки. Формирование инженерных экологических знаний, умений и навыков, необходимых для дальнейшей профессиональной деятельности происходит при изучении циклов общепрофессиональных и специальных дисциплин. В иерархии научно-инженерного образования данные циклы являются профессиональными.
Показатели качества обучения по профильным программам
В педагогическом исследовании, рассмотренном во 2 гл., нами была показана целесообразность компетентностно-деятельностного подхода к решению преемственности экологического обучения в системе школа-вуз. С этой целью были определены ключевые компетентности инженера-эколога и введены в содержание профильных программ обучения. Преемственность рассматривается как система общедидактических элементов: содержательного, методического, теоретического и прикладного.
Соответственно педагогическому исследованию в эксперимент в оценку качества обучения нами вводится компетентностно-деятельностный компонент. Введение компетентностно-деятельностного компонента позволяет расширить и конкретизировать понятие "качество обучения", оценить эффективность профильных программ.
Понятие "качество обучения" довольно сложное. Специалисты характеризуют его набором показателей. Основными являются "Уровень обученности" и "Учебная деятельность". Диагностические методики можно использовать различные, но они должны соответствовать целям и содержанию образовательных программ. В данном эксперименте для оценки уровня обученности использовались показатели: степень обученности (СОУ) и критерии системы качества знаний, разработанные Т.Н. Шамовой и Т.М.Давыденко [60] (рис.3.1). В анкету Шамовой, Давыденко входят критерии "Прочность знаний" и "Системность знаний" (см. приложение 7). Показатели, входящие в данные критерии, позволяют оценить уровень обученности учащихся. Учебная деятельность оценивается путем определения уровня сформированности общеучебных умений.
В качестве показателей нами были использованы критерий "Действенность" системы качества знаний по Шамовой, Давыденко, анкетирование по Пикану (см. приложение 8) [60]. Дополнительные показатели "Уровня обученности" и "Учебной деятельности" включены в разработанную нами анкета для учащихся (см. приложение 9). Как уже отмечалось, профессиональная деятельность складывается из предметной и ключевой компетентностеи. Как видно по рис. 3.1, предметная компетентность оценивается показателями уровня обученности, а ключевая - учебной деятельности.
Показатель СОУ введен В.П. Симоновым для контроля за эффективностью образовательного процесса и степенью обученности. При выставлении бальных оценок используется пять последовательных уровней знаний: "различие" (распознавание); "запоминание"; "понимание"; "простейшие умения и навыки"; "перенос". В зависимости от уровня требований преподавателя к знаниям школьников при выставлении бальных оценок (от 5 до 3), В.П. Симонов выводит три формулы для определения СОУ. Мы использовали формулу для определения СОУ при первом (высшем) уровне требований, когда "5" ставится учащимся за перенос знаний, а "3" - за понимание:
При анкетировании по Шамовой, Давыденко, по Пикану уровень сформированности критериев качества знаний и общеучебных умений и навыков оценивался в процентах. Оценка сформированности проводилась по интервальной шкале. Учащимся предлагалось по каждому из перечисленных показателей (умений) поставить количество баллов: всегда (полностью) - 2, часто (частично) - 1, редко (не владею) - 0. Под полной сформированностью умений понимается его применение в своей деятельности от 85% до 100%, под
частичной - от 84% до 50%, под редкой - менее 50%. Количество баллов по каждому критерию качества знаний суммировалось и на основе полученных результатов вычислялся процент сформированности по формуле:
