Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Теоретические основы формирования экологической культуры учащихся 13
1.1. Экологическая культура и проблемы её формирования у учащихся 13
1.2. Экологизация содержания школьного курса математики как средство формирования экологической культуры учащихся 29
1.3. Структурно-логическая модель формирования экологической культуры учащихся в процессе обучения математике 40
Выводы по главе 1 53
Глава 2 Методика формирования экологической культуры учащихся в процессе обучения математике 55
2.1. Задачи с экологическим содержанием как средство формирования экологической культуры при обучении математике 55
2.2. Применение дистанционного ресурса для реализации элективного курса «Экология в математике» 76
2.3. Формирование экологической культуры учащихся во внеурочной деятельности по математике 93
Вывод по главе 2 105
Глава 3 Педагогический эксперимент и его результаты 107
3.1. Цель, задачи, планирование педагогического эксперимента 107
3.2. Ход и результаты педагогического эксперимента 115
Выводы по главе 3 128
Заключение 129
Библиографический список 131
- Экологизация содержания школьного курса математики как средство формирования экологической культуры учащихся
- Структурно-логическая модель формирования экологической культуры учащихся в процессе обучения математике
- Применение дистанционного ресурса для реализации элективного курса «Экология в математике»
- Формирование экологической культуры учащихся во внеурочной деятельности по математике
Введение к работе
Актуальность исследования. Стратегия экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года предусматривает экологическое образование и просвещение населения как одно из направлений обеспечения экологической безопасности страны. Процесс обучения в образовательных учреждениях должен быть направлен на формирование экологически ответственной личности учащегося. Вопросы формирования экологической культуры, экологического образования необходимо включить в федеральные и региональные программы. Все это подчеркивает необходимость решения проблемы формирования экологической культуры, развития экологического образования учащихся в условиях реализации Федерального образовательного стандарта основного общего образования (ФГОС ООО).
В соответствии с ФГОС ООО экологическое образование должно осуществляться в контексте изучения всех школьных дисциплин, в том числе и математики, на всех уровнях общего образования через урочную и внеурочную деятельность. С другой стороны, в базисных учебных планах образовательных учреждений предмет «Экология» не является обязательным и относится к части, формируемой участниками образовательного процесса. Все это, безусловно, указывает на актуальность темы исследования.
В решение проблемы формирования экологической культуры учащихся важный вклад внесли С. Н. Глазычев, Е. Н. Дзятковская, А. Н. Захлебный, И. Д. Зверев, Д. С. Ермаков, Л. В. Моисеева. Ими обоснованы принципы, цели, задачи, формы организации и методы экологического образования, разработаны основы его содержания, определены условия реализации идей экологического образования. В исследованиях С. Д. Коробкова, Ё. Г. Нура-лиева, К. А. Калустьянц раскрываются методические аспекты формирования экологической культуры школьников в учреждениях дополнительного и общего образования в процессе проектно-исследовательской, учебной, внеучебной деятельности. Значительное число работ посвящено формированию экологической компетенции как составляющей экологической культуры учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий (Г. М. Галиева), в процессе обучения биологии (Г. Н. Хомяк), физике (В. К. Назаров), химии (С. А. Павлова). Исследования А. П. Грачевой, П. В. Зуева, С. С. Салаватовой, Е. Ю. Шулярен-ко рассматривают возможности различных школьных дисциплин для формирования здорового образа жизни школьников как части экологической культуры, что, безусловно, указывает на актуальность темы исследования. Но вопросы экологической культуры школьников в процессе обучения математике в основной школе, в том числе и с применением информационно-образовательной среды, требуют дополнительного исследования.
В содержании школьных учебных дисциплин, в том числе и математики, может и должно отражаться реальное состояние экологической обстановки страны, и в том числе региона проживания школьника. Его изучение позво-3
лит, как указано во ФГОС ООО, обеспечить формирование представлений о математике как универсальном языке науки, разрешающем описывать и изучать реальные процессы и явления и ознакомить учащихся с вопросами охраны природы, рационального использования природных ресурсов региона.
В данном исследовании мы придерживаемся определения А. Н. Захлеб-ного: «Под экологической культурой понимается утверждение в сознании и деятельности человека принципов природопользования, обладание навыками и умениями решать социально-экономические задачи без ущерба для окружающей среды и здоровья людей. Формирование экологической культуры представляет сложный процесс становления человека как социального существа, направленный на перестройку, создание новой системы ценностей, отказ от потребительского подхода к природе, формирование у человека умения соизмерять свои потребности с возможностями природы».
Анализ нормативных документов, научной, методической и учебной литературы позволил выявить следующие противоречия:
на научно-педагогическом уровне - между значимостью формирования экологической культуры средствами каждого учебного предмета, в том числе и математики, и недостаточной разработанностью необходимых теоретических основ;
на научно-методическом уровне - между возможностью формирования экологической культуры школьников в процессе обучения математике и недостаточностью разработки современных средств обучения математике для ее развития.
Необходимость разрешения указанных противоречий обусловливает актуальность диссертационного исследования, а также определяет его проблему: как в процессе обучения математике формировать экологическую культуру обучающихся?
Актуальность проблемы послужила основанием для выбора темы нашего исследования - «Формирование экологической культуры школьников в процессе обучения математике».
Объект исследования - процесс обучения математике учащихся в основной общеобразовательной школе.
Предмет исследования - формирование экологической культуры учащихся в процессе обучения математике.
Цель исследования состоит в теоретическом обосновании, разработке и реализации методики обучения математике, применение которой обеспечит успешное формирование экологической культуры у учащихся основной школы.
Гипотеза исследования - в процессе обучения математике экологическая культура у школьников в основной школе будет формироваться успешно, если:
использовать математические задачи с экологическим содержанием, в том числе и отражающие региональные экологические проблемы, связанные с применением знаний в жизненных ситуациях;
ввести элективный курс по математике, который базируется на использовании информационных дистанционных ресурсов, содержащих экологиче-
ские знания (вопросы охраны природы, рационального природопользования) и достоверные сведения об экологических проблемах региона;
- во внеурочной работе по математике использовать проектный ме
тод и проведение экскурсий для ознакомления с работой специалистов, дея
тельность которых связана с математическими расчетами в профессиональ
ной экологической деятельности.
Критерий успешности процесса формирования экологической культуры при обучении математике:
-
сформированность компонентов экологической культуры у школьников;
-
достижение учащимися предметных, метапредметных и личностных результатов согласно ФГОС ООО по математике.
С учетом темы, цели, объекта и предмета исследования определены задачи исследования:
-
На основе анализа психолого-педагогической и методической литературы определить современное состояние проблемы развития экологической культуры и ее формирования у школьников в процессе обучения математике.
-
Выделить компоненты экологической культуры и разработать критерии их сформированности.
-
Разработать структурно-логическую модель формирования экологической культуры учащихся в процессе обучения математике.
-
На основе предложенной модели разработать методику обучения математике, использование которой повысит уровень экологической культуры школьников 5-6-х классов в процессе обучения математике.
-
Экспериментально проверить результативность разработанной методики в процессе обучения математике в основной школе.
Теоретико-методологические основы исследования составляют:
работы в области метапредметного подхода к организации учебного процесса (Н. В. Громыко, Ю. В. Громыко, А. В. Хуторской); культурологического подхода к обучению (И. Ф. Исаев, Т. И. Пороховская); личностно-ориентированного подхода к обучению (В. В. Сериков, И. С. Якиманская);
теория по экологическому образованию и воспитанию учащихся (Е. Н. Дзятковская, А. Н. Захлебный, Д. С. Ермаков, Л. В. Моисеева, И. Т. Суравегина);
труды по методике обучения математике (И. Г. Липатникова, А. Г. Мордкович, Г. И. Саранцев);
работы в области информационно-коммуникационных технологий (А. Г. Гейн, М. В. Лапенок, И. Г. Семакин);
теория педагогического эксперимента и статистической обработки результатов (А. С. Казаринов, Д. А. Новиков, Б. Е. Стариченко).
Для реализации цели и задач исследования использовались следующие методы исследования: теоретические (анализ научно-педагогической литературы, нормативных документов, педагогическое моделирование); эмпи-
рические (наблюдение, анкетирование, тестирование); статистические методы обработки экспериментальных данных.
Научная новизна исследования:
в отличие от ранее выполненных педагогических исследований, посвященных формированию экологической культуры у школьников в учебной деятельности при изучении профилирующего предмета (О. Н. Медни-кова) или в учреждениях дополнительного образования (С. Д. Коробков), в настоящей работе применен метапредметный подход и решена задача формирования экологической культуры школьников в процессе обучения математике в основной школе с учетом специфики учебного предмета;
разработана методика обучения математике, направленная на формирование экологической культуры учащихся, с учетом принципов региональности, целостности, системности, преемственности, метапредметности, культуросооб-разности и междисциплинарности. Реализация принципа региональности, как особо значимого для нашего исследования, предполагает связь школьного курса математики с решением экологических проблем окружающей природной среды;
разработан элективный курс «Экология в математике», реализуемый с использованием программного обеспечения информационно-образовательной среды «Moodle», который включает математические задачи, содержащие экологические знания (вопросы охраны природы, рационального природопользования) и официальные сведения об экологических проблемах региона.
Теоретическая значимость исследования:
-обоснована необходимость и возможность формирования экологической культуры школьников в процессе обучения математике на основе использования метапредметного подхода;
построена структурно-логическая модель формирования экологической культуры школьников в процессе обучения математике, основанная на принципах региональности, целостности, системности, преемственности, метапредметности, культуросообразности и междисциплинарности. Реализация принципа региональности позволит воспринимать учащимися экологические проблемы как личные, отражающиеся на их здоровье, качестве жизни, и побуждать у них желание принимать активное участие в их решении;
определены и научно обоснованы компоненты экологической культуры: когнитивный, мотивационно-ценностный, деятельностно-практический. Выделены уровни их сформированности (низкий, средний, высокий) с учетом разработанных показателей формирования экологической культуры (экологические знания о природе, мотивационно-ценностное отношение «человек-природа» и природосообразная деятельность).
Практическая значимость исследования состоит в том, что теоретические результаты доведены до уровня практического применения и внедрены в учебный процесс:
сборник математических задач с экологическим содержанием, составленный на основе фактических данных экологического портала Удмуртской Республики;
элективный курс «Экология в математике» с дистанционным ресурсом, разработанный с использованием программного обеспечения информационно-образовательной среды «Moodle»;
-методические рекомендации для учителей общеобразовательных учреждений по формированию экологической культуры обучающихся в процессе обучения математике.
Обоснованность и достоверность научных результатов и выводов обеспечиваются опорой на фундаментальные работы в области педагогики, теории и методики обучения математике в школе, внутренней непротиворечивостью логики исследования, использованием адекватных статистических методов обработки результатов педагогического эксперимента.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Материалы диссертационной работы обсуждались на научно-практических конференциях международного уровня: «Духовно-нравственное воспитание в современном образовательном пространстве» (Стерлитамак, 2011), «Теоретические и методологические проблемы современного образования» (Москва, 2011), «Традиционные и инновационные технологии воспитания в образовательном процессе» (Глазов, 2011), «Актуальные проблемы права в эпоху инновационного развития России» (Самара, 2013), «Wyksztalceniei nauka bez granic - 2013» (Прага, 2013), «Advances in Science and Technology» (Москва, 2017), «Экологическое образование, воспитание и просвещение» (Биробиджан, 2017); всероссийского уровня: «Развитие познавательной активности обучающихся в инновационной образовательной среде» (Киров, 2011), «Социально-правовые, экономические и психолого-педагогические аспекты формирования экологической культуры молодежи» (Москва, 2012), «Всероссийский молодежный форум «Я - молодой ученый»» (Уфа, 2013), «Инновационные технологии в профессиональном образовании» (Грозный, 2015); регионального уровня: «Научно-технические и социально-экономические проблемы регионального развития» (Глазов, 2012, 2013, 2014, 2015), «Республиканская научно-практическая конференция «Национально-региональное направление: инновации, исследования, опыт»» (Ижевск, 2013).
Основное содержание диссертационного исследования изложено в 18 публикациях, в том числе 4 в ведущих научных журналах и изданиях, включенных в реестр ВАК МОиН РФ.
Результаты исследования были использованы в учебном процессе общеобразовательных учреждений Удмуртской Республики: МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 4» (г. Глазов), МБОУ «Гимназия № 8» (г. Глазов), МКОУ «Кожильская средняя общеобразовательная школа сельскохозяйственного направления» (Глазовский район).
Организация и этапы исследования.
Исследование проводилось в три взаимосвязанных этапа с 2011 по 2017 годы.
На первом этапе исследования (2011 - 2012 гг.) в условиях констатирующего эксперимента проводилось изучение психолого-педагогической, научно-методической литературы, нормативных документов по проблеме исследования, были определены методологические основы исследования и разработаны основные теоретические положения, сформулирована гипотеза исследования.
На втором этапе (2013 - 2014 гг.) разрабатывались структурно-логическая модель формирования экологической культуры обучающихся в процессе обучения математике, методика формирования экологической культуры обучающихся 5-6 классах, средства формирования экологической культуры. Определены способы диагностики уровня формирования экологической культуры, фактический уровень формирования экологической культуры у учащихся 5-6 классов посредством входной диагностики.
На третьем этапе (2015 - 2017 гг.) был организован и проведен педагогический эксперимент, в ходе которого была проверена гипотеза исследования, обобщены результаты работы и сформулированы основные выводы.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Содержание предметной области «Математика» имеет свои специфические возможности и значительный дидактический потенциал для формирования экологической культуры школьников. Ее методы и средства позволяют осуществить количественный анализ реального состояния природных объектов и явлений, последствий практической деятельности человека в природном и социальном окружении. Математические задачи с экологическим содержанием позволяют формировать когнитивный, мотивационно-ценностный и деятельностно-практический компоненты экологической культуры учащихся.
-
Основой для построения методики обучения математике может служить структурно-логическая модель формирования экологической культуры, содержащая целевой, процессуально-содержательный и оценочный блоки и основанная на принципах региональности, целостности, системности, преемственности, метапредметности, культуросообразности и междисци-плинарности. При этом принцип региональности, являяясь особо значимым, предполагает связь школьного курса математики с экологией природной среды региона проживания учащихся.
-
Средствами процесса обучения математике на основе метапредмет-ного подхода, направленного на формирование экологической культуры учащихся основной школы, могут являться:
- математические задачи с экологическим содержанием, в том числе и отражающие региональные экологические проблемы, которые используются как для достижения предметных результатов обучающихся, так и для формирования представлений о математике как одной из составляющих общечеловеческой культуры, позволяющей описывать и изучать явления окружающей среды;
дистанционный ресурс для элективного курса «Экология в математике», который предназначен для формирования экологической культуры, содержит основные прикладные математические знания (использование математических расчетов при решении вопросов охраны природы, рационального природопользования) и достоверные сведения об экологических проблемах региона;
внеурочные мероприятия по математике (экскурсии, проектная деятельность и др.) с привлечением специалистов, работа которых заключается в математических расчетах в профессиональной экологической деятельности.
-
Применение методики обучения математике, разработанной на основе предложенной структурно-логической модели, позволяет повысить уровень сформированности компонентов экологической культуры учащихся основной школы.
-
В качестве показателей уровня формирования компонентов экологической культуры могут быть использованы экологические знания, мотива-ционно-ценностное отношение «человек-природа» и природосообразная деятельность. Они позволяют объективно осуществить диагностику сформированности у обучающихся когнитивного, мотивационно-ценностного и деятельностно-практического компонентов экологической культуры.
Структура и объем диссертации. Структура диссертации обусловлена логикой проведенного исследования и содержит введение, три главы и библиографический список.
Экологизация содержания школьного курса математики как средство формирования экологической культуры учащихся
Одним из первых термин «экологизация» определил академик Н.Н. Моисеев: « …экологическое мышление, представления об окружающей среде и месте в ней человека должны присутствовать во всех проявлениях его активности. Весьма эффективным средством реализации этого принципа и является экологизация образования. Она состоит в том, что практически все преподаваемые дисциплины школьного курса должны содержать экологический материал. Не только биология, химия, география, но и математика, литература. Все они могут стать средством получения экологических представлений и экологических знаний» [140, с. 25].
«Экологизация» в «Социально-экологическом словаре» – «понятие, раскрывающее процесс проникновения экологического подхода, экологических принципов в различные виды и сферы жизнедеятельности людей. Суть этого феномена в науке состоит в выявлении и обследовании связей, существующих между изучаемым той или иной естественнонаучной или социально-экономической наукой объектом и окружающей его средой» [174].
По мнению Е.Н. Дзятковской, «экологизация непосредственно связана с экологическим образованием, которое направлено на формирование экологического мышления, экологического сознания, экологической культуры и выполняет мировоззренческую, методологическую и аксиологическую функции» [59]. В образовании экологизация рассматривается в содержании школьных предметов при изучении вопросов рационального природопользования. «В сложившейся структуре содержания ряда учебных предметов, прежде всего, биологии и географии, экологический компонент присутствует изначально (биоэкология и геоэкология). Между тем, законы биоэкологии сами по себе еще не определяют направленность деятельности человека … Экологическое образование нельзя свести к преподаванию классической экологии из-за отсутствия в ней механизма превращения научных знаний и умений в определенные (ответственные) отношения, а их – в мотив и цель деятельности, осмысленное соотношение социокультурных и личностных ответственных отношений» [Там же].
Очевидно, именно здесь и лежит водораздел между современным экологическим образованием в его понимании международным сообществом и образованием в области классической экологии. Такая разнотипность экологического образования отразилась в требованиях ФГОС к предметным, метапредмет-ным и личностным результатам школьников, обнаруживая значимые недостатки в понимании сути «экологизации» школьных дисциплин.
В нашем исследовании термин «экологизация учебных предметов», согласно с Е.Н. Дзятковской [47], будем интерпретировать следующим образом: в процессе обучения математике при изложении программного материала следует решать задачи с экологическим содержанием, при этом выделять прикладную направленность теоретических знаний экологической ситуации с последующей интерпретацией.
Процесс формирования экологической культуры в условиях экологизации содержания школьного курса математики включает целевой, содержательный, и оценочный блоки. Установленная связь процесса формирования экологической культуры с образовательной средой образовательного учреждения позволяет сделать вывод, что процесс формирования экологической культуры может происходить при обучении математике в рамках экологизации содержания школьного курса математики. При этом учитель, раскрывая прикладной характер математической задачи, выполняет требования ФГОС основного общего образования. Процесс обучения математике, предусматривающий применение математических знаний для решения практических, учебно-воспитательных задач, необходим для того, чтобы содержание изучаемых наук – математики, физики, информатики, географии, экологии, биологии и всей совокупности изучаемых дисциплин – выступало в целостной структуре обучения и отвечало прикладным требованиям. При этом полученные результаты обучения учащимися будут являться основной для формирования математической компетентности выпускника школы и залогом его успешной будущей профессиональной деятельности.
Отметим, что требования к уровню подготовки выпускников сформулированы в ФГОС ООО. Анализ возникающих в повседневной жизни ситуаций показывает, что перечень необходимых для этого предметных умений невелик (вычислять, применять формулы при решении практических задач для получения результатов, анализировать информацию, представленную в наглядной форме). Указанные выше умения формируются в 5 – 6-х классах. В то же время профессиональная деятельность людей предполагает овладение более сложными математическими методами, которые изучаются уже в старшей школе.
В организации обучения математике, нацеленной на достижение каждым учащимся определенного уровня предметного результата, наиболее уместна разработка практико-ориентированных задач с экологическим содержанием. Текстовые алгебраические задачи пронизывают школьный курс математики, начиная с первого класса и вплоть до одиннадцатого, что позволяет использовать эффект преемственности. Их можно использовать не только для того, чтобы учащиеся овладели техникой решения, но и для того, чтобы показать, что между математикой и экологией можно установить связь. Тогда в нестандартной формулировке текстовых задач ученики должны увидеть типовые задания, которые были достаточно хорошо отработаны ранее на уроках, точную формулировку содержания экологических проблем и получить конкретные результаты. Таким образом, вопросы экологического воспитания могут использоваться в той или иной форме при изучении различных тем по математике, при этом, не теряя своей актуальности. Все это направлено на разрешение одной из важнейших целей современного образования - развитие экологического самосознания учащихся, причем не только на уровне восстановления и сохранения природы, а на более высоком уровне, выражающемся в гармоничном, едином развитии человека, общества с природой.
При обучении математике можно использовать знания о живых существах и растениях на уроках при изучении темы «Симметрия». В этом случае уместно показать учащимся виды симметрий в живой природе: поворотная симметрия (в биологии аксиальная, у листа плюща, у медузы Aurelia insulinda), переносная симметрия (можно пронаблюдать на веточках акации, рябины), зеркальная симметрия (в биологии двусторонняя, или билатеральная, встречается, например, у рака, бабочки, листа растения), логарифмическая симметрия (расположение листьев на стебле, расположение листьев в побегах вьющихся растений, расположение семян в шляпке подсолнечника), одномерная симметрия (молекулы ДНК, в вирусах табачной мозаики), двумерная симметрия (чешуя рыб).
Этим учитель внесет учащимся описательность, ясность, убедительность в том, что все находится рядом с нами. При этом познание окружающего мира школьниками строится при активном участии различных анализаторов: зрительном, слуховом, осязательном и двигательном.
Таким образом, на доступном для учащихся языке раскрываются действительные взаимосвязи содержания математики не только с окружающим миром, но и с другими науками. С другой стороны, усилится значение симметрии, изучаемой в школьном курсе математики, в познании природы, окружающей действительности. Окружающая природная среда школьника будет познаваться ими в многообразии и единстве, поскольку зачастую предметы школьного цикла, направленные на изучение отдельных явлений этого единства, не дают представления о целом явлении, дробя его на разрозненные фрагменты.
Экологизация содержания школьного курса математики позволяет учащимся получать знания об окружающей среде региона проживания школьника и его экологических проблемах, при этом осуществляется процесс мотивации школьников к учебной деятельности, к изучению математики, её роли в решении экологических проблем: умение видеть эту проблему, владеть возможными способами решения и добиваться успеха.
Итак, познание окружающего мира в процессе обучения математике уже на региональном уровне действительно является основой для формирования экологической культуры, при этом предметные результаты учащегося способствует адекватному применению их для решения возникающих в повседневной жизни проблем. В этом случае достигаемый образовательный результат по математике будет соответствовать, с одной стороны, традиционной академической направленности школьного курса, с другой - возможности свободного использования математических приемов, методов на практике. А это и есть один из основных элементов метапредметного содержания образовательных стандартов.
При отборе содержания экологических знаний и умений учащихся в процессе обучения математике мы опирались на работы А.Н. Захлебного [94] и выделили в качестве основы следующие ориентиры:
- обеспечение целостных представлений о биосфере;
- раскрытие связей между деятельностью человека и природой;
- ознакомление с возможными путями оптимизации системы «человек -природа - общество».
Структурно-логическая модель формирования экологической культуры учащихся в процессе обучения математике
Для разработки методики обучения математике, направленной на формирование экологической культуры учащихся, должна быть создана теоретическая основа, которой может явиться структурно-логическая модель.
В основе общих теоретических положений и структуры сконструированной нами структурно-логической модели формирования экологической культуры учащихся лежат модели методических систем, выделяющие целевой, содержательный, процессуальный и результативный компоненты [162].
Моделирование является обязательным атрибутом научно педагогического исследования, которому отводится важное место наряду с такими методами познания, как наблюдение и эксперимент. Именно моделирование, по мнению М.С. Можарова [139], выводит педагогические исследования на уровень общенаучной методологии.
С помощью моделирования педагогического процесса создается возможность более глубокого изучения сущности объекта исследования. Г.В. Сухо-дольский [181] определяет моделирование в виде иерархической структуры, в которой каждый уровень реализуется соответствующими методами и средствами.
Моделирование в педагогике имеет специфический характер, так как весь педагогический потенциал связан с человеческими судьбами. Поэтому в теоретических положениях о подобии модели и объекта, как основы моделирования, представлены общенаучные, познавательные функции моделирования.
Вместе с тем моделирование несет в себе и формирующую функцию, отражающую прообраз будущего состояния моделируемого объекта. Основные принципы моделирования - это системность, наглядность, определенность и объективность. Принципы моделирования определяют тип модели и ее функции в исследовании.
Специфическими особенностями моделирования являются:
- рассматриваемый процесс обладает свойством целостности;
- возможное выделение элементов в моделируемом процессе, связей между ними;
- исследование изучаемого процесса до его практической реализации.
Необходимо отметить сложность изучения педагогического объекта в отличие от объектов другой природы, поскольку исследование прямо или косвенно отражает умственную деятельность обучающегося, проявление которой, в большинстве случаев, носит косвенный характер и не всегда выступает в явном виде.
Н.В. Кузьмина [41] педагогическую деятельность рассматривает как объект, требующий моделирования. Деятельность педагога оценивается в непосредственном взаимодействии с деятельностью учащихся: успешность педагогической деятельности учителя зависит от многих факторов, контроль над которыми является затруднительным. Поэтому при планировании реального процесса обучения необходимо создание некоторой идеальной модели.
Педагогическое моделирование - это метод, при котором изучается какой-либо педагогический процесс или явление. Главным понятием метода моделирования является модель. По А.Н. Дахину, модель - это «искусственно созданный объект в виде схемы, физических конструкций, знаковых форм или формул, который будучи подобен исследуемому объекту (или явлению), отображает и воспроизводит в более простом и огрубленном виде структуру, свойства, взаимосвязи и отношения между элементами этого объекта» [52, с. 59].
Несколько иное определение модели дает В.А. Штофф: «Такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает новую информацию об этом объекте» [204, с.95].
В своих научных трудах В.В. Краевский [124] замечал, что основные зависимости между элементами исследуемого процесса, выделение его основных характеристик и его представление в реализации возможно с использованием модели. В нашем исследовании конструирование структурно-логической модели заключается в аналитическом и графическом представлении процесса обучения в системе общеобразовательного учреждения, направленного на формирование экологической культуры. В педагогическом исследовании ценность модели определяется ее адекватностью объекту, его изучаемых сторон, а также тем, насколько полно учтены на этапах построения модели основные принципы обучения.
Для более полного представления структурно-логической модели формирования экологической культуры учащихся в процессе обучения математике раскроем понятие «формирование». Согласно энциклопедическому словарю педагога [174], в педагогической практике «формирование» (с лат. «formo» - создаю, строю, придаю форму) означает применение приемов и способов (методов, средств) воздействия на личность учащегося с целью создания у него системы определенных ценностей и отношений, знаний и умений, склада мышления и памяти. В контексте этого термина мы понимаем под «формированием» законченность, управляемость, подготовленность учителя сотрудничать со школьниками в данном процессе. Применительно к личности «формирование» [174] обозначает придать ей окончательную форму, развитие в конечном виде за определенный период времени.
Изучение, анализ и обобщение научной литературы позволяют констатировать отсутствие универсальной модели формирования экологической культуры учащихся в процессе обучения математике. Цель моделирования в нашем исследовании есть создание модели неделимого процесса обучения математике и формирования экологической культуры школьников 5 – 6-х классов.
При анализе педагогического процесса необходимо учесть по возможности все условия, обстоятельства, средства, которые будут оказывать действие на него, выявить связи и схематично изобразить в виде, соответствующем поставленной цели. Это позволяет выделить наиболее существенные особенности процесса формирования экологической культуры школьников и рассматривать его как сложную многоуровневую педагогическую систему. При построении любой модели образовательного процесса его необходимо разделить на составляющие элементы и выделить существующие между ними связи. При этом И. Г. Липатникова [135] считает, что в модели на каждом этапе могут быть выделены проблема, цель и задачи, вариант решения, моделирование и реализация проекта, процессуальность, рефлексия, результат.
Разработанная нами структурно-логическая модель формирования экологической культуры учащихся в процессе обучения математике состоит из трех блоков (рисунок 1): целевой, процессуально-содержательный и оценочный.
Целевой блок. Цель, планируемые предметные результаты (предметные, метапредметные, личностные) и задачи обучения математике были подробно раскрыты в параграфе 1.1.,1.2. Согласно ФГОС ООО, актуальным для процесса обучения является проблема формирования экологической культуры школьников. Поэтому необходимость введения воспитательной задачи обучения математике при формировании экологической культуры школьников является очевидной.
Рост экологической напряженности в мире вызвал к жизни объективную необходимость учета экологического фактора при переходе на модель устойчивого развития, которая, имея значительную научно-познавательную ценность, важна и с точки зрения прикладных аспектов её реализации. В соответствии с Федеральным Законом «Об образовании», образование – это единый целенаправленный процесс воспитания и обучения. Поэтому именно образование является важнейшим в обеспечении устойчивого развития природы и общества. Идеи образования в интересах устойчивого развития, которые содержатся в международных документах ЮНЕСКО, сформулированы в требованиях Федерального образовательного стандарта основного общего образования к разным предметным областям, в том числе и математике, на всех уровнях общего образования через урочную и внеурочную деятельность. С другой стороны, приоритетность экологического образования в структуре общего образования в России не подкреплена введением учебного предмета «Экология» в обязательную часть учебного плана (предмет находится в региональной компетенции).
Применение дистанционного ресурса для реализации элективного курса «Экология в математике»
В соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом основного общего образования (раздел требований к условиям реализации основных образовательных программ) образовательный процесс обучения должен сопровождаться ресурсами информационно-образовательной среды. Как отмечает Борисов С.С.: « Информационная среда призвана обеспечить взаимодействие между участниками образовательного процесса (как правило, дистанционно с использованием глобальной сети Интернет), в ходе которого происходит фиксация хода и результата образовательного процесса, размещение и сохранение материалов (дидактических материалов педагога и работ учащихся)» [17]. Отметим, что в настоящее время умение учащихся использовать информационно-коммуникационные технологии в процессе обучения является одним из метапредметных результатов обучения.
В обеспечение этих важнейших требований ФГОС ООО в российском глобальном секторе Интернета активно развиваются образовательные порталы: Федеральный портал «Российское образование» (http://www.edu.ru/); Российский общеобразовательный портал (http://www.school.edu.ru/default.asp); Официальный информационный портал единого государственного экзамена (http://www.ege.edu.ru/); Портал «Информационно-коммуникационные технологии»: http://www.ict.edu.ru/, а также информационные среды различных образовательных учреждений. Одним из наиболее популярных открытых и свободно распространяемых программных средств для организации работы в информационно-образовательной среде и наполнение ее образовательным контентом является информационная среда дистанционного обучения «MOODLE» («Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment, в переводе с англ., модульная объектно-ориентированная динамическая учебная среда» [158]), имеющая простой, ненагруженный интерфейс. Данную среду для дистанционного образования используют многие государственные образовательные учреждения и на территории Удмуртской Республики, в том числе Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Глазовский государственный педагогический институт имени В. Г. Короленко».
Преимущества информационной среды дистанционного обучения «MOODLE» заключается в следующем:
- привлекательность и современность интерфейса программы;
- удобная структура среды для создателя ресурса при наполняемости содержательного компонента образовательного ресурса;
- поддержка для загрузки автором мультимедийных файлов с указанием уровня доступа;
- возможность для организации системы контроля;
- наличие обратной связи (возможность общения по электронной почте, в чате, в форуме).
Нами был создан элективный курс «Экология в математике» для учащихся 5-х классов с использованием программного обеспечения информационно-образовательной среды «MOODLE». Целью курса является углубление предметных знаний по математике и формирование экологической культуры школьников.
Представим календарно-тематическое планирование элективного курса «Экология в математике» (таблица 9). Курс рассчитан на 68 ч.
Элективный курс «Экология в математике» предусматривает аудиторную и внеаудиторную работу учащихся. Работа учащихся на уроке представлена решением математических задач с экологическим содержанием, при решении которых школьники могут использовать специально созданный дистанционный ресурс для реализации этого элективного курса.
Этот ресурс включает математические задачи, содержащие экологические знания (вопросы охраны природы, рационального природопользования) и официальные сведения об экологических проблемах региона.
Внеаудиторная работа учащихся предполагает самостоятельную работу при выполнении домашнего задания с применением дистанционного ресурса, при этом школьники имеют возможность обмениваться результатами своей работы, консультироваться с учителем и др.
Этот дистанционный ресурс обладает следующими качествами:
1. Технологичность или кросс-браузерность. Интерфейс ресурса и организация работы в нем не зависит от выбранного браузера.
2. Эргономичность. Навигация по ресурсу удобная не только для учителя, но и ученика. Ученику не стоит постоянно прокручивать колесо манипулятора в начало страницы, а затем в ее конец, так как по странице расположена активная панель навигации (в виде гиперссылок).
3. Читаемость. Используемые шрифты хорошо воспринимаются на фоне страницы. Цветовое оформление страницы, как и должно быть, спокойное и не вызывает утомляемость глаз участников образовательного процесса.
4. Оригинальность. Дизайн курса, графика, размещенная на нем - авторские.
Одной из особенностей дистанционного ресурса курса «Экология в математике», что в его содержание включаются прикладные математические знания (вопросы охраны природы, рационального природопользования) и достоверные сведения об экологических проблемах региона. В процессе обучения математике, направленной на формирование экологической культуры, учитель может по необходимости не только рассказать, но и показать тот нормативный документ, который предоставляет достоверные данные. Для подобного случая среда «MOODLE» позволяет организовать любое количество гиперссылок на соответствующие источники информации.
Интерфейс разработанного дистанционного ресурса для элективного курса «Экология в математике» позволяет перейти на экологический портал Удмуртской Республики (рисунок 6) и воспользоваться его ресурсами, в том числе – данными о фактическом состоянии экологии в регионе (рисунок 7), а также – нормативными документами по охране окружающей среды (рисунок 8).
Формирование экологической культуры учащихся во внеурочной деятельности по математике
Внеурочная деятельность, как отмечал К. Муздыбаев [148], является приоритетной в воспитании школьников, их умений и личностных качеств. Она обладает значительным потенциалом для выбора учащимся той практической деятельности, где можно успешно реализоваться согласно своим ценностным установкам.
В соответствии с ФГОС ООО, внеурочная деятельность является необходимой частью образовательного процесса в школе, в том числе и при обучении математике.
В исследовании под внеурочной деятельностью будем понимать такую образовательную деятельность, которая осуществляется в форме, отличной от классно-урочной, и направлена на формирование деятельностно-практического компонента экологической культуры учащихся.
Согласно ФГОС ООО, формирование экологической культуры является одним из приоритетных направлений развития личности обучающегося и организуется как через урочную и внеурочную деятельность. Рассматривая внеурочную деятельность как одно из средств формирования экологической культуры школьников, отметим следующее:
- внеурочная деятельность должна быть организована так, чтобы условия ее осуществления были направлены на реализацию поставленных целей и задач;
- должна быть обеспечена добровольность участия школьников во внеурочной деятельности;
- при организации внеурочной деятельности необходимо учитывать позитивный опыт учащегося.
В нашем исследовании для формирования деятельностно-практического компонента экологической культуры учащихся разработаны и организованы внеклассные мероприятия по экологической тематике, в том числе с привлечением специалистов, работа которых заключается в математических расчетах экологических показателей в профессиональной экологической деятельности.
На уроках учитель в большей мере связан программным материалом, ему необходимо обеспечить овладение математическими знаниями и умениями, что ограничивает возможности отводить много времени на ознакомление учащихся с вопросами взаимосвязи проблем обучения математике и экологии. Во внеурочное же время целесообразно не только сообщить учащимся определенную сумму математических знаний, но и развивать умения использовать их при решении экологических проблем, в том числе и в практической деятельности.
Во время внеклассного мероприятия, например экскурсии на экологические объекты, у учащихся появляется желание более подробного изучения полученных экологических и математических знаний, при этом у них имеется возможность использовать другие источники информации. Поэтому решение учащимися задачи, в содержании которой используется информация, полученная при проведении экскурсии, способствует развитию мотивационно-ценностного отношения учащихся к природной окружающей среде и природо-сообразной деятельности. Одно из требований к содержанию внеурочной деятельности по математике, связанной с использованием экологических знаний, является ознакомление учащихся с дополнительным материалом на занятиях во внеурочное время, доступность содержания внеклассных занятий, мероприятий. Условием проведения внеурочной деятельности, связанной с использованием экологических знаний будет применение разнообразных форм проведения занятий во внеурочное время должны быть направлены на повышение интереса к изучению математики и решению экологических проблем.
Поскольку внеурочная деятельность, согласно ФГОС ООО, реализуется по основным направлениям развития личности, то результат внеучебной деятельности состоит в том, что обучающийся не только и даже не столько должен узнать, сколько научиться действовать, уметь интерпретировать полученные знания и на их основе принимать решения.
С точки зрения возрастных и психологических особенностей у учащихся 5-6-х классов начинает формироваться свое мировоззрение и отношение к окружающей действительности. Поэтому важно, чтобы ребята были заинтересованы не только в теоретических знаниях, но и готовы участвовать в природоохранных мероприятиях, вести пропаганду по охране природы и привлекать к своей работе учеников других классов, родителей.
Рассмотрим использование различных видов внеурочной деятельности по математике в процессе формирования экологической культуры:
- экскурсии по экологической тематике с привлечением специалистов, работа которых заключается в математических расчетах экологических показателей в профессиональной экологической деятельности;
- внеклассные мероприятия, объединённых тематикой «Математический мир экологии»;
- проектная деятельность по математике, связанная с экологической тематикой.
Отбор содержания внеклассных мероприятий, в том числе и для экскурсий, производился с учетом программной реализации процесса обучения математике. На уроках для изложения материала рассматривались и решались задачи с экологическим содержанием. Полученные результаты у школьников вызывали интерес к их достоверности в практических ситуациях. Поэтому у них появлялось желание в более глубоком их изучении непосредственно в экологической деятельности.
При решении задач во внеурочное время учащиеся могут воспользоваться соответствующей дополнительной литературой или обратиться к дистанционному ресурсу (параграф 2.2). Несомненно, учащиеся в такой работе получают конкретные математические и экологические знания. Поэтому эта работа учитывалась при подведении итогов и выставлении общей оценки по математике в конце четверти, учебного года.
1. Рассмотрим пример проведения экскурсии по экологической тематике с привлечением специалистов, работа которых заключается в математических расчетах экологических показателей в профессиональной экологической деятельности.
Экскурсия была организована Юговой Галиной Григорьевной, учителем математики МКОУ «Кожильской средней общеобразовательной школы сельскохозяйственного направления» для учащихся 5 - 6-х классов этой же школы. Экскурсоводом была Арасланова Ольга Анатольевна, эколог, ведущий инженер по охране окружающей среде ООО УМЦ «Компас» (г. Глазов).
Основная цель экскурсии заключалась в практическом применении и демонстрации математических расчетов специалистами в экологической деятельности.
Сначала перед ребятами выступил мастер-технолог Р.А. Третьяков. Он рассказал учащимся про деятельность специалистов на очистных сооружениях, этапы очистки воды. Затем учащимся были показаны специальные емкости для очистки воды, где они наблюдали за каждым этапом ее очистки.
Во время экскурсии дети увидели реальный процесс очистки воды на каждом этапе: от грязной, сильно пахнущей до кристально чистой. Также школьники познакомились с работой специалистов, профессиональная экологическая деятельность которых связана с математикой.
Л.А. Салтыкова, эколог МУП «Водоканал г. Глазова», озвучила следующие экологические сведения с действительными данными: « В день в канализационную систему утекает 22 тысячи кубических метров загрязненных сточных вод». Она предложила ребятам рассчитать: сколько нужно железнодорожных вагонов, чтобы разместить эту воду, или определить толщину слоя покрытия футбольного поля стадиона этими загрязненными водами?.
В ходе дискуссии детьми было высчитано: нужно примерно 2000 железнодорожных вагонов или бы покрыто футбольное поле стадиона 3-х метровым слоем. Также учащимися с помощью математических вычислений были получены экологические показатели. Например, разность объема воды, поступившей на очистные сооружения, и чистой, после очистки, количество ила для очистки воды, концентрации активного ила для биологической очистки стоков определенного объема. Отметим, что исходные данные для решения этих задач озвучивались экологом и мастером-технологом во время показа учащимися соответствующего этапа очистки воды.