Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Экологическое образование в системе учебного курса химии 10
1.1. Проблемы экологического образования в школьных учебных курсах 10
1.2. Структурная модель экологического образования в курсе органической химии 25
1.3. Система химических задач с экологическим содержанием 42
ГЛАВА 2. Содержание опытно - экспериментальной работы 61
2.1. Методика и результаты констатирующего эксперимента 61
2.2. Организация опытной работы по формированию экологических знаний 69
2.3. Анализ результатов опытно-экспериментальной работы 80
Заключение 89
Библиографический список 91
Приложения 103
- Проблемы экологического образования в школьных учебных курсах
- Структурная модель экологического образования в курсе органической химии
- Методика и результаты констатирующего эксперимента
Введение к работе
Развитие еовременной промышленности и сферы услуг приводит к возрастающему использованию ресурсов биосферы. Вытекающие из этого планируемые результаты изменения состава природной среды направлены на повышение качества жизни человека в техническом и социально-экономическом аспектах. Вместе с тем, увеличивающиеся материальные потребности имеют и оборотную сторону, характеризующуюся ухудшением состояния окружающей среды, обеднению природных ресурсов.
Оптимизация взаимоотношений природы и общества возможна в случае объединения усилий науки, техники и образования в направлении формирования культуры человека, новых нравственных качеств личности, осознающей единство с природой. Значимость экологического образования, приобретающего функцию обновления всего образования, в развитии цивилизации и преодолении глобального экологического кризиса становится очевидной.
В воспитаний экологической культуры людей немаловажна роль химических знаний, которая определяется тем, что экологические проблемы имеют в своей основе преимущественно химическую природу,- а в решении многих из них используют химические средства и методы. Кроме того, низкий уровень химической и экологической грамотности порождает угрозу безопасности человека и природы, хемофобию. Это подчеркивает необходимость усиления химического компонента в содержании экологического образования.
Химия как учебный предмет должна обеспечить учащихся основами химических и экологических знаний необходимых для повседневной жизни, производственной деятельности, продолжения образования,* правильной ориентации в поведении в окружающей среде. Учет современных проблем и состояния окружающей среды предполагает внесение изменений не только в содержание учебного курса химии, но и появление соответствующих изменений в методах и средствах обучения предмету.
Теоретическая база исследования и степень разработанности проблемы. Экологическое образование в нашей стране развивается относительно
недавно, однако оно уже оказало определенное влияние на формирование экологической культуры населения. Существенный вклад в исследование фило-софско-методологических проблем экологического образования внесли такие отечественные ученые, как Э.В. Гирусов, В.И. Данилов-Данильян, В.П. Казначеев, Н.Ф.Реймерс, А.Д. Урсул, Н.Н. Моисеев, А.В. Яблоков, Г.А.Ягодин и др.
Значительный вклад в развитие теории и практики школьного экологического образования внесли ученые-педагоги И.Д. Зверев, А.Н-Захлебный, И.Н. Пономарева, И.Т. Суравегина, Н.М. Чернова, Л.Н. Салеева, А.А. Плешаков, А.П.Сидельковский. Они предложили ряд концепций общего экологического образования, участвовали в разработке проектов стандартов общеобразовательной области «Экология», создали первые учебники для школьников и методические пособия для педагогов.
Различные аспекты экологического образования применительно к различным предметным областям и возрастным группам детей отражены в работах Г.Н. Каропы, Т.В. Кучер, Л.В. Моисеевой, Э.А.Турдикулова, В.Ф. Шолохо-вича и др.
Разработке содержания экологизированного курса химии средней школы посвящены работы В.М. Назаренко, Е.В. Куратовой и В.В. Сорокина, СБ. Шустова и Л.В. Шустовой и др. В последовательном раскрытии содержания курса ведущая роль отведена важнейшим теориям, законам и понятиям химии, современным экологическим проблемам, в решении которых необходимы химические знания.
Особенности экологического образования в учебных курсах химии профессионального и среднего образования рассмотрены в трудах Н.В. Важевой, И.Т. Гайсина, О.В. Ьвусяк, О.А. Ивановой, В.М. Назаренко, СС. Самохиной и др.
Однако необходимо признать сложившиеся противоречии между:
- высоким уровнем разработанности содержания школьного экологического образования, в том числе и в курсе химии, и низким уровнем
осознания выпускниками школы экологических проблем как лично-стно значимых;
- необходимостью подготовки человека, знающего сущность экологической проблематики, обладающего экологической культурой и слабой разработанностью этой проблемы в практико-технологическом аспекте.
Необходимость установить способы разрешения противоречий школьного экологического образования, определить направление процесса формирования экологических знаний через систему' учебных задач обусловливает теоретическую и практическую значимость исследования.
Решение задач является традиционным элементом теории и практики обучения. Понятие задачи находится в центре внимания психологов (Г.А. Балл, В.В.Давыдов, А.Н.Леонтьев, С.Л.Рубинштейн и др.), дидактов (И.Я. Лернер, Т.А. Ильина и др.). В частных дидактиках оперируют различными определениями через структуру изучаемого предмета. В методике преподавания химии Ю.В. Ходаков рассматривает учебную задачу как проблему в определении содержания и последовательности выполнения действий.
Вопросы оптимального использования системы учебных задач в процессе обучения отражены в работах Н.В. Богомоловой, Е.О. Ивановой, О.Р. Рози-кова, СВ. Яковенко и др.
Дидактические основы построения системы учебных задач по естественнонаучным дисциплинам (на примере физики) отражены в работах А.В.Усовой, Л.М.Фридмана, Г.Д.Бухаровой, С.Е.Каменецкого и др. В изученных нами работах методистов-химиков (Ю.В. Ходакова, Л.А. Цветкова, Г.М. Чернобельской) дидактические основы построения системы учебных задач специально не рассматривались, а сущность понятий «задача по химии», «химическая задача» являются предметом научных дискуссий.
В итоге возникает проблема: каков наиболее эффективный путь формирования экологических знаний при обучении химии? Каков необходимый ми-
нимум экологических знаний в курсе химии? Каковы оптимальные методы и средства формирования экологических знаний и умений при обучении химии?
Таким образом, необходимость разработки нового подхода к содержанию и организации экологического образования обусловили актуальность темы исследования:_«Учебная задача.как средство экологического образования в курсе органической химии».
Цель исследования; разработать систему задач, направленную на формирование экологических знаний школьников.
Объект исследования - экологическое образование школьников в курсе органической химии.
Предмет исследования -процесс формирования экологических знаний через систему учебных задач. '. .
Предмет исследования был ограничен курсом органической химии.
В основу диссертационного исследования была положена следующая гипотеза: учебная задача будет эффективным средством экологического образования в курсе органической химии, если
в основе содержания курса лежит структурная модель экологического образования, построенная на логической взаимосвязи экологических, химических и природоохранных понятий;
структурная модель реализуется в обучении посредством системы химических задач с экологическим содержанием;
решение химических задач с экологическим содержанием, направленных на конкретизацию, углубление и интеграцию перечисленных понятий, является элементом каждой темы курса.
Соответственно цели и гипотезе определены задачи исследования:
1. Проанализировать разработку в педагогической теории и практике пробле
мы организации экологического образования в школьных учебных курах.
2. Разработать структурную модель экологического образования в курсе орга
нической химии;
3. Разработать систему химических задач с экологическим содержанием.
Определить условия, обеспечивающие эффективность применения системы химических задач с экологическим содержанием.
Экспериментально проверить выдвинутые положения.
Методологической основой исследования является философия В.И.Вернадского, а также современных ученых, продолжающих разрабатывать концепцию, позволяющую реализовать экологические принципы и идеалы (А.Д. Урсул, Н.Н. Моисеев, Э.В. Гирусов, Н.М Мамедов, Н.Ф. Реймёрс).
Теоретическую основу исследования составили концептуальные подходы к организации экологического образования, разрабатываемые СВ. Алексеевым, И.Д. Зверевым, Л.В. Моисеевой, И.Н. Пономаревой, И. Т. Суравегиной, Г.Н. Каропой и др. Использованы теоретические положения психологии о закономерностях процесса решения задач (А.Н.Леонтьев, В.В.Давыдов и др.); положения о формировании ценностных ориентации (А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина и др.); общие положения дидактики (Ю.К.Бабанский, И.Я.Лернер, Г.И. Щукина и др.).
Методы исследования. В диссертации использовались теоретические (моделирование и др.) и эмпирические (наблюдение, описание, диагностирование, эксперимент и др.) методы исследования, а также методы, применяемые на теоретическом и эмпирическом уровнях: анализ, синтез, сравнение, обобщение, аналогия и др.
Методологическая основа и поставленные задачи исследования опреде-лили ход теоретико-экспериментального исследования, которое проводилось в три этапа.
На первом этапе (1996-1997) изучение и анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования; определение методологических основ и понятийного аппарата исследования.
Второй этап (1997-1998) был посвящен разработке теоретических положений, составляющих дидактическую основу использования учебных задач в экологическом образовании; разработке, апробации и внедрению в практику учебного процесса химических задач с экологическим содержанием.
Третий этап (1998-1999) был посвящен анализу и обобщению результатов педагогического эксперимента, формулированию выводов, оформлению диссертационного исследования, подготовке к его защите.
Научная новизна работы состоит в следующем.
Выделен-инвариантный компонент структуры экологического образования в курсе органической химии. Раскрыта взаимосвязь и взаимообусловленность химических, экологических и природоохранных понятий, на основании которых посіроена структурная модель экологического образования в курсе органической химии.
Разработана система химических задач с экологическим содержанием, посредством которой интегрируются, конкретизируются и обогащаются химические, экологические и природоохранные понятия.
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании использования системы химических задач с экологическим содержанием в качестве эффективного средства формирования экологических знаний и умений учащихся.
Практическая значимость работы состоит в том, что определены ус- , ловия, выполнение которых позволяет максимально использовать потенциальные возможности учебных задач для реалшации целей экологического образования.
Достоверность и обоснованность выводов исследования обеспечены -----логикой исследования; применением комплекса методов, адекватных природе исследуемого объекта; результатами количественного и качественного анализа данных, полученных в ходе педагогического эксперимента (метод корреляционного анализа с использованием расчетной формулы К.Пирсона и др.); повто-римостью и воспроизводимостью результатов исследования.
Апробация и впедрепие результатов исследования осуществлялись на базе Белоярской средней школы №3. Основные положения и результаты исследования обсуждались на заседаниях методического объединения учителей химии, физики и биологии (1997-1999). Материалы исследования были пред-
ставлены на научно-практических конференциях (Екатеринбург, Челябинск, 1998, 1999).
На защиту выносятся:
1)структурная модель экологического образования, являющаяся основой - экологизации курса органической химии;
2)система химических задач с экологическим содержанием как средство формирования экологических знаний учащихся.
Проблемы экологического образования в школьных учебных курсах
Проблемы экологического образования рассматриваются в нескольких аспектах: философско-методологическом, естественнонаучном, технологическом, психолого-педагогическом и других аспектах. В научной литературе осмысливаются вопросы статуса экологического образования и воспитания, структуры и функций экологического образования, соотношения и взаимодействия экологического сознания и мировоззрения, мышления, культуры.
В философии исследуются содержание экологического мировоззрения, экологического подхода (И.Д. Зверев, Н.Ф. Реймерс, С.Н. Глазачев и др.). Нарушение равновесия биосферы вследствие стихийной деятельности человека и превращение его в основную природопреобразующую силу планеты ведет к общепланетарному экологическому кризису. Его преодоление будет означать переход к состоянию коэволюции природы и общества, смысл и содержание которого раскрывается в трудах Н.Н. Моисеева(78,79).
Производственная деятельность людей, приведшая к загрязнению окружающей среды вследствие неэкологичности и неэкономичности, должна постепенно менять основу. Предстоит новая модернизация, которая будет ориентирована на создание производств, не разрушающих равновесного состояния биосферы, т.е. вписывающихся в ее биогеохимические циклы.
Преодоление экологического кризиса только техническими средствами невозможно. Тем более невозможно поддержание состояния равновесия, если общество, не дожидаясь критического состояния условий существования человечества, не будет преобразовывать себя путем формирования и введения в сознание такого идеала поведения, который бы не допускал эксплуатацию природы, был направлен на ее сохранение и развитие. «Человечество ожидает длительный и весьма трудный процесс совместного преобразования природы и общества, причем решающее значение в его деятельности будет иметь формирование цивилизации, отвечающей новым потребностям человека, согласованным с новыми реалиями окружающей природы» (80, с. 29).
Дальнейшее существование человечества на Земле возможно на новой технологической основе производственной деятельности людей, а также с опорой на глубокое понимание места человека в окружающем мире, без чего невозможно формирование новой нравственности, нового общественно необходимого поведения людей. Но человек не появляется на свет с гшовым набором знаний о природе и ответственным отношением к ней. Все знания, ценности и убеждения приобретаются в процессе образования(25). Именно поэтому формирование экологической культуры на основе знаний, убеждений, идеалов и личного опыта обуславливает потребность в экологическом образовании.
Вся система образования, по мнению А. Д. Урсула, должна претерпеть кардинальные изменения и реализовать новые функции: неогуманистическую (ориентация образовательного процесса на выживание и непрекращающееся развитие всего человечества) и экологическую (акцент на сохранение биосферы, обеспечение благоприятных экологических условий и достаточности вещественно-энергетических ресурсов)(130).
В настоящее время в нашей стране разработан ряд концепций экологического образования федерального и регионального уровней (16, 29,81,119,151), каждая из которых представляет собой обобщенное изложение сущности, ведущих принципов, основных направлений, целей и задач экологического образования. Экологическое образование рассматривается авторами как особая образовательная область, в которой высшей ценностью будут жизнь людей на Земле, причем не только ныне живущих, но и будущих поколений. «Экологическое образование - непрерывный процесс, направленный на формирование качественно нового осмысления окружающей природной среды, приобретение необходимых знаний, повышение компетентности, опыта, готовности квалифицированно действовать в интересах сохранения биосферы» (110, с.6).
В концепции общего и среднего экологического образования (И. Д. Зверев, И.Т. Суравегина) под экологическим образованием понимается «непрерывный процесс обучения, воспитания и развития личности, направленный на формирование системы научных и практических знаний и умений, ценностных ориентации, поведения и деятельности, обеспечивающий ответственное отношение к окружающей социально-природной среде и здоровью» (108, с.З). Целью экологического образования авторы концепции выдвигают становление нравственной культуры личности и общества как совокупности практического и духовного опыта взаимодействия человечества с природой, обеспечивающего его выживание и развитие, поскольку культура личности выступает регулятором отношений человека и природы.
Структурная модель экологического образования в курсе органической химии
Содержание экологического образования рассмотрено в исследованиях И.Т.Суравегиной (117), Г.Н.Каропы (52), Е.В.Куратовой и В.В.Сорокина (62). Анализ данного понятия приводит "к тому, что содержание экологического обра-зования представляет собой совокупность межпредметно-экологических идей, научных и нравственно-экологических понятий, интеллектуальных и практических умений и навыков, опыта творческой деятельности в области технологий экологической деятельности, опыта эмоционально-ценностного отношения к окружающей среде, основанного на понимании взаимосвязи общества и природы.
С.Д. Дерябо и В.А. Ясвин выделяют в содержании экологического образования несколько сфер: система адекватных экологических представлений, отношение личности к миру природы, стратегии и технологии взаимодействия с миром природы.
Содержание экологического образования включает в себя обобщенные формы знания (биологии, физики, химии, географии, геологии и др.) и рассматривает наряду с научными, эстетические (музыка, живопись), нравственные, правовые, практические стороны отношения общества и отдельного человека к природе, и может быть сгруппировано в четыре компонента: научный, ценностный, нормативный и деятельностный (ИДЗверев, И.Т.Суравегина). «В содержание школьного образования должны быть включены следующие элементы:
системы знаний о взаимодействии общества и природы, ценностной экологической ориентации, системы норм и правил отношения к природе, умений и навыков по ее изучению и охране»(128, с. 12).
Среди совокупности проблем, связанных с экологическим образованием школьников, важное- место принадлежит проблеме раскрытия естественнонаучного аспекта экологических знаний, который имеет большое значение в понимании целостности природы, формировании убеждений в необходимости защиты окружающей природной среды от физических, химических и биологических загрязнений, гармонизации отношений между природой и обществом. Все это предопределяется тем, что живая и «неживая» природа не существуют раздельно, жизнь без физической и химической среды невозможна, она зависит от физико-химического состояния среды.
Как показывает анализ литературы (2,60,112, 138) в систему экологических знаний учащихся целесообразно включать общие понятия о природе, о природной среде (литосфере, гидросфере, атмосфере, биосфере, космосе), факторах среды (биотических, абиотических, антропогенных) и об их закономерной связи; о губительных последствиях нарушения равновесия в природе, о путях рационального использования природных (энергетических и минеральных) ресурсов, об основных источниках загрязнения окружающей среды; о путях и средствах защиты окружающей среды (физических, химических, биологических).
Основа приобретения учащимися знаний, в том числе в области химии и экологии, - формирование и развитие научных понятий в процессе обучения. Теоретические основы формирования понятий отражают исследования А.В. Усовой, И.Г. Пустильника. Решение воспитательных задач также достигается посредством формирования системы понятий. А.В. Усова указывает на неразработанность основ методики формирования понятий общих для циклов учебных дисциплин и для интегративных учебных курсов, каким и является экология.
Эффективность формирования систем понятий в обучении находится в прямой зависимости от выбора и использования соответствующей методологии, которая представляет собой учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности (38). Н.Е. Кузнецовой доказано, что общенаучной основой формирования у учащихся теоретических систем химических-понятий служат системный, деятельностный подходы как соответствующие логико -гносеологической и дидактической природе этих знаний (59). Рассмотрим применимость данных подходов к формированию не только химических, но и экологических понятий в курсе органической химии.
Системный подход проявляется в системно - структурном и структурно -функциональном анализе понятий и их систем, при изучении сложных объектов как целостных формирований. Основными категориями системного подхода являются общенаучные понятия: «система», «состав», «элемент», «связь», «функция», «целостность» и т.д. Интегральное понятие этого подхода - «система». «Система - это совокупность элементов, взаимосвязанных между собой таким образом, что между ними возникает определенная целостность, единство» (57, с. 172). Целостность, структура, функции, взаимосвязь элементов - ее важнейшие характеристики.
Методика и результаты констатирующего эксперимента
Констатирующий эксперимент проводился в средней школе №3 г. Белояр-ского Тюменской области. В эксперименте участвовали 69 учащихся 10 - А, Б, В классов 1997-98учебного года, а также 96 учащихся 9-А, Б, В, Г классов.
В начале эксперимента мы посчитали необходимым выявить первоначальный уровень экологических знаний учащихся методом анкетирования, которое проводилось с использованием анкеты «Экое» (автор - СВ. Алексеев). Текст анкеты приведен в приложении 2. Проанализируем результаты анкетирования.
В каждом определении, даже в достаточно сложном, общем, многозначном есть ключевые слова, которые отражают сущность данного понятия. Например, термин «экология» в современной науке разными учеными трактуется по-разному, однако в большинстве определений есть общее - три ключевые слова: взаимодействие (взаимоотношение, взаимосвязь), живые системы, окружающая среда. Эти ключевые слова должны быть в логической взаимосвязи соотнесены. Если ключевых слов в определении нет, то определение считалось неверным. Например, при определении предмета экологии, мы считали неверными такие определения, как «экология - это наука, изучающая загрязнение окружающей среды» или «экология - это уничтожение животного и растительного мира человеком» и т.п. Около 75% учащихся понятие смешивают понятие экологии с понятием охраны природы, охраной окружающей среды. Лишь 1,8% опрошенных имели верное представление о том, что изучает экология.
При определении понятия антропогенного фактора, мы считали неверными такие определения, как «антропогенный фактор - это уничтожение животного и растительного мира» или «антропогенный фактор - это воздействие .человека на природу при авариях» и др. Только 18,2% участников опроса смогли примерно выразить сущность этого понятия примерно так: « антропогенный фактор - фактор воздействия человека на окружающую среду, изменение ее человеком».
Очень небольшое число учащихся знакомы с таким термином, как «мониторинг» (13% опрошенных).
На вопрос, связанный с проведением экологического учебного эксперимента, в результате которого, за счет загрязнения среды обитания (аквариума), погибают рыбки и растительность, наступает «замор рыб», большинство опрашиваемых отметили, что данный эксперимент имеет антигуманное проявление. Отрицательное отношение к проведению этого и подобного эксперимента в школе высказали 61% учащихся. Мы также считаем, что эксперименты на живых объектах в рамках общеобразовательной школы проводить не следует, тем более что есть возможности продемонстрировать полученный результат показом кинофильма, видеофильма, диапозитива или проведением мысленного эксперимента, заключающегося в моделировании в сознании возможного результата.
Среди ученых, работавших ранее или работающих сейчас в области экологии, был назван один Б.И, Вернадский. Его знают 6% учащихся, остальные затруднились кого-либо назвать. Гораздо более широко известна учащимся международная экологическая организация «Green Peace», ее назвали 90% участников опроса, российские экологические организации им незнакомы.
На вопрос о целесообразной форме изучения экологических проблем мнения учащихся разделились поровну: половина высказалась за отдельный курс экологии, а половина за разделы в разных предметах. Лишь 10% опрошенных затруднились ответить на этот вопрос.
48,5% учащихся высказали мнение о том, что им не хватает естественнонаучных знаний для того, чтобы квалифицированно ориентироваться в экологических проблемах современности. Действительно, нехватка знаний наглядно подтверждается качеством ответов учащихся на вопросы анкеты, в которых требовалось дать конкретные определения, казалось бы широко известных, понятий.
