Формирование естественнонаучной картины мира в период обучения в школе

Обновлено: 02.07.2024

В современном понимании содержание естественнонаучной направленности дополнительного образования детей включает в себя формирование научной картины мира и удовлетворение познавательных интересов учащихся в области естественных наук, развитие у них исследовательской активности, нацеленной на изучение объектов живой и неживой природы, взаимосвязей между ними, экологическое воспитание, приобретение практических навыков в области охраны природы и природопользования.

Д.В. Моргун,
директор ГБОУДО МДЮЦ ЭКТ,
кандидат биологических и философских наук

По существу, такой подход к качественной стороне дополнительного естественнонаучного образования и экологического воспитания школьников официально закрепляет сложившуюся практику полидисциплинарного характера учебной, проектной и исследовательской деятельности учащихся и предоставляет дополнительные возможности осуществления самостоятельных проектов, выполняемых учащимися. Если принять во внимание тенденции развития современной науки, то включение эколого-биологического дополнительного образования детей в состав естественнонаучной направленности выглядит вполне закономерным. Ведь биология является одной из естественных наук и на современном этапе, как и другие естественные науки (химия, физика, астрономия, науки о Земле, экология, медицина) все более смыкаются в своем развитии.

Ведущей целью дополнительного естественнонаучного образования становится развитие естественнонаучной грамотности обучающихся. В соответствии с принятыми трактовками (PISA), естественнонаучная грамотность – способность использовать естественнонаучные знания, выявлять проблемы, делать обоснованные выводы, необходимые для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека, и для принятия соответствующих решений. Данные положения требуют от естественнонаучно грамотного человека следующих компетентностей: аргументированно (научно) объяснять явления, оценивать и планировать исследования, обоснованно интерпретировать данные и доказательства.

Развитие естественнонаучной грамотности средствами дополнительного образования предполагает повышение уровня в рамках принятой классификации: от порогового, стартового (учащиеся начинают демонстрировать наличие умений, которые позволяют им активно использовать полученные в школе знания в различных жизненных ситуациях, связанных с естествознанием и технологией) до высшего уровня (учащиеся могут применить естественнонаучные знания и знания о науке во многих сложных жизненных ситуациях, дать объяснения и аргументацию на основе критического анализа рассматриваемой проблемы; связать информацию и объяснения из различных источников и использовать их для обоснования различных решений; демонстрируют готовность использовать свои знания для обоснования решений, принимаемых в незнакомых научных и технических ситуациях).

Построение образовательной траектории в данном направлении учитывает, что образовательный процесс должен способствовать формированию таких умений, как объяснение явлений, выдвижение и проверка гипотез, прогнозирование событий, постановка вопросов и планирование основных этапов исследования, анализ данных, представленных в разной форме, обоснование и обсуждение результатов экспериментов.

Методический инструментарий должен содержать компетентностные задания, экспериментальные работы исследовательского типа, анализ первичных научных данных. Так, образовательные задачи в данных программах должны быть сконструированы таким образом, чтобы формировать у обучающихся умения: объяснять явления с научной точки зрения; разрабатывать дизайн научного исследования; интерпретировать полученные данные и доказательства с разных позиций и формулировать соответствующие выводы. Применяемый инструментарий для оценки данных компетентностей включает не типичные учебные задачи по физике, химии или математике, характерные для российской школы, а близкие к реальным проблемные ситуации, связанные с разнообразными аспектами окружающей жизни и требующие для своего решения не только знания основных учебных предметов, но и сформированности общеучебных и иных умений. Применяемые кейсы предполагают продемонстрировать учащимися компетенций в определенном ситуационном контексте, что обуславливает исключительно практико-ориентированный характер образования в целях повышения естественнонаучной грамотности.

Международное понимание естественнонаучной грамотности (по материалу «Основные результаты международного исследования образовательных достижений учащихся PISA-2006 // Центр оценки качества образования ИСМО РАО, 2007) включает в себя ряд умений, или компетентностей, которые, в свою очередь, находятся в полном соответствии с требованиями ФГОС к образовательным результатам. Согласно профессору А.Ю. Пентину (2009), компетентности естественнонаучной грамотности и метапредметные образовательные результаты ФГОС характеризует новое обобщенное качество по сравнению с чисто предметными знаниями и умениями, поэтому и достижения этих результатов можно ожидать как системного эффекта при использовании общих подходов к преподаванию естественнонаучных предметов. В свою очередь, владение метапредметными естественнонаучными умениями (применять исследовательские процедуры, объяснять явления с помощью моделей, делать выводы на основе анализа данных) позволяет успешно реализовать их на любом предметном материале.

Основными концептуальными установками повышения естественнонаучной грамотности в сфере дополнительного образования детей предполагаются следующие:

формирование и развитие естественнонаучного мировоззрения, целостной научной картины мира в области окружающей среды, положения человека в современной картине мира;
расширение компетентностных практик, ориентация на решение конкретных ситуационных проблем в области взаимодействия человека и окружающей среды;
совершенствование педагогических технологий в сфере дополнительного образования детей естественных наук и их прикладных направлений, связанных с природопользованием, охраной природы и охраной здоровья человека;
расширение сферы дополнительного естественнонаучного образования детей за счет межведомственного взаимодействия со сферами науки, культуры, сельского и лесного хозяйства, со службами экологического контроля, с общественными организациями и детскими общественными объединениями, со сферой неформального образования.

В настоящее время в рамках естественнонаучной направленности реализуются дополнительные общеобразовательные общеразвивающие программы разнообразной тематики, которые условно можно разделить на три тематических цикла.

Эколого-биологический тематический цикл включает в себя весь объем прежней эколого-биологической направленности (биология, экология, а также прикладные направления, связанные с биологией, в том числе медицинская тематика).
Физико-географический тематический цикл включает в себя, помимо собственно физической географии, весь комплекс наук о Земле, сочетающий изучение объектов неживой и живой природы в географическом пространстве.
Физико-химический тематический цикл включает в себя физику, астрономию, химию – в аспекте изучения природных явлений и решения экологических проблем.

В число приоритетных задач реализации плана повышения естественнонаучной грамотности в сфере дополнительного образования детей входит:

формирование устойчивой системы реализации программ, оценивания и коррекции образовательных результатов, характеризующих уровень естественнонаучной грамотности в рамках диагностируемых компетенций (на оценку понимания содержания естественнонаучных предметов – знание содержания; на оценку знания методов получения естественнонаучных знаний – знание процедур; на оценку понимания обоснованности этих процедур и их использования – методологические знания) [согласно методике PISA];
предпрофессиональная ориентация учащихся на освоение профессий, востребованных в научных отраслях и в экономике страны;
социализация учащихся с целью формирования конкурентоспособной личности, способной взаимодействовать с окружающим миром;
интеграция исследовательской и практической деятельности учащихся в области естественных наук, сельского и лесного хозяйства, охраны природы и природопользования с деятельностью заинтересованных государственных служб в целях обеспечения экологической и продовольственной безопасности страны;
формирование экологического мировоззрения и экологически ответственного поведения.

Основные методологические принципы развития естественнонаучной грамотности в сфере дополнительного образования детей:

В контексте перехода к компетентностной модели достижения естественнонаучной грамотности необходимо учесть, что естественнонаучная грамотность включает в себя следующие компоненты:

Таким образом, в оцениваемые параметры естественнонаучного грамотности как ключевого результата дополнительного естественнонаучного образования должны быть включены следующие умения учащихся:

использовать естественнонаучные знания в жизненных ситуациях;
выявлять вопросы, на которые может ответить естествознание;
выявлять особенности естественнонаучного исследования;
делать выводы на основе полученных данных;
формулировать ответ в понятной для всех форме.
уметь описывать, объяснять и прогнозировать естественнонаучные явления;
уметь интерпретировать научную аргументацию и выводы, с которыми они могут встретиться в средствах массовой информации;
понимать методы научных исследований;
выявлять вопросы и проблемы, которые могут быть решены с помощью научных методов.

Методологической основой перехода на новое концептуальное понимание объема естественнонаучной направленности дополнительного образования является компетентностный подход, а в трактовке целевых установок – понимание значимости метапредметных и личностных результатов наряду с традиционными специальными предметными знаниями и умениями.

Специфическими результатами, характеризующими естественнонаучную направленность, является комплекс указанных ниже знаний, умений, навыков, компетенций. Необходимо подчеркнуть, что, представленные раздельно, они не будут характеризовать исключительно естественнонаучное образование, однако в совокупности они описывают сферу результатов, формируемых средствами дополнительного образования естественнонаучной направленности.

Самостоятельный поиск, системный анализ, обобщение и критическое осмысление естественнонаучной и иной информации. Обработка эмпирических данных, полученных в процессе учебного исследования. Статистическая обработка данных. Выделение наиболее значимых результатов. Верификация данных дополнительными исследовательскими средствами. Проведение учебного исследования, проекта (эксперимента): постановка цели и задач, определение гипотезы, проблемы, структурирование собственной деятельности, формулирование выводов и практических рекомендаций. Самостоятельное планирование научного эксперимента. Готовность к работе в команде, к восприятию выделенной социальной роли. Работа в команде, коммуникативность, готовность к компромиссу, принятию решения. Способность к формированию альтернативных подходов к решению проблемы, методологическая лабильность (открытость).

Эмпатийность к восприятию природных объектов. Сформированность ценностных ориентаций в отношении к природе, природным объектам; основы экологической культуры. Выражение собственных мыслей, культура речи. Способность критически относиться к результатам деятельности. Социальная пластичность, толерантность в отношении к результатам чужой деятельности. Адекватная само- и взаимооценка. Способность к творческому осмыслению и к корректировке результатов деятельности. Самостоятельное осознание результатов поведения по отношению к природе, соотнесение деятельности и экологического императива. Прогнозирование способов аналогичного поведения в природе в будущем.

Предметное знание естественнонаучных понятий, терминов, законов, методов. Владение определенным объемом информации о задачах, методах естественнонаучной проектно-исследовательской деятельности, компонентов среды, технологий оценки качества среды, структуры и функции природных систем. Владение естественнонаучным лабораторным оборудованием, технологиями исследования природных явлений, процессов и объектов. Оценка состояния объектов окружающей среды. Прогнозирование ближайших вероятных последствий антропогенного влияния на среду. Использование количественных показателей оценки качества окружающей среды. Анализ экологической ситуации, выявление причин и экологических последствий. Представление и владение технологиями ресурсосбережения, оценка стратегии природопользования.

Для создания необходимых условий достижения нового уровня естественнонаучной грамотности средствами дополнительного образования детей в Москве разрабатывается практико-ориентированная парадигма конкретных организационно-управленческих действий, предусматривающая:

обновление содержания и педагогических технологий на основе разработки вариативных модульных междисциплинарных программ в области естественных наук, рассчитанных на широкий возрастной диапазон, стимулирующих творческую и исследовательскую деятельность;
формирование пакета примерных программ, дифференцированных для 4 уровней дополнительного образования в городе Москве, контрольно-измерительных материалов к ним;
создание эколого-развивающей среды в образовательной организации;
расширение спектра долгосрочных дополнительных образовательных программ углубленного уровня, создающих условия для предпрофессиональной подготовки в области естественных наук;
использование сетевых, дистанционных, очно-заочных форм обучения, в том числе для детей, находящихся в трудной жизненной ситуации;
организация профильных естественнонаучных смен и выездных мероприятий в каникулярный период;
создание условий для обучения по индивидуальным образовательным траекториям (в режиме тьюторского сопровождения естественнонаучной проектно-исследовательской деятельности).

Формирование направленности, ее предметного поля и целей развития, имеет крайне динамичный характер, что связывается с активным научным прогрессом, резким технологическим прорывом, активной модернизацией материально-технической базы системы образования.

Учитывая особо острый общественный заказ, а также широкие профессиональные дискуссии о концептуальных основах, границах предметов и методологии естественнонаучной направленности в дополнительном образовании, представляется важным следование указанным конкретным практическим установкам.

В современном мире самые различные сферы человеческой деятельности преимущественно основывается на достижениях науки. Перспективы решения глобальных проблем, возникших сейчас перед обществом, связаны также с дальнейшим развитием науки. В настоящее время речь идет о становлении новой информационно- экологической цивилизации, наука в котором будем определять основу мировоззрения и ценностной ориентации общества. Однако в связи с этим сама наука претерпевает существенную трансформацию. В ней происходит переход от фрагментного, мозаичного познания действительности, к целостному, системному познанию.

Переход к системному этапу познания окружающего мира диктует также все более грозными явлениями в глобальной экосистеме – биосфере, связанными с непредвиденными последствиями научно-технического прогресса – загрязнениями окружающей среды, истощением ресурсов, возникновением новых заболеваний и т.д. Курс носит межпредметный характер. Объединение физики, химии, экологии в одном курсе продуктивно, во-первых, неразрывной связью этих важнейших составных частей естествознания; во-вторых, глубоким проникновением открытий этих наук в повседневную жизнь.

Новизна:

Задача современного школьного образования – формирование у учащихся целостного представления об основных изучаемых наук, их теоретических и прикладных аспектах. Химия и физика как учебные предметы в числе других задач призвана давать учащимся представления о научно обоснованных правилах и нормах использования веществ и материалов, физические знания раскрывают физическую сущность процессов, происходящих в природе в результате хозяйственной деятельности человека, а совместно с другими естественно научными предметами – формировать основы здорового образа жизни и грамотного поведения в природе. Учебные программы по различным предметам обладают большими потенциальными возможностями для экологического образования учащихся. Однако недостаточно лишь насыщать различный материал экологическим содержанием. Необходимо создать условия для активного овладения учащимися экологическими знаниями и умениями в процессе их учебной деятельности. Решению этой задачи может способствовать предлагаемая программа элективного курса “Естественнонаучная картина мира”, которая учитывает актуальность экологических понятий в обучении молодого поколения.

Основная идея курса

Показать учащимся, что окружающий мир представляет собой совокупность большого числа сложноорганизованных, взаимодействующих друг с другом, постоянно эволюционирующих систем; что эволюция биосферы и развитие человеческого общества подчиняются одним и тем же законам; что единственным условием возможного выживания человечества как биологического вида являются коэволюция человечества и биосферы.

Цель курса:

Сформировать у учащихся основы естественнонаучной картины миры, а на ее основе заложить фундамент для формирования личного мировоззрения у каждого учащегося.

Формирование у учащихся целостной картины взаимодействия человека и окружающей среды.
Развитее устойчивого познавательного интереса к идеям современной физики и химии при объяснении процессов и явлений в окружающем мире.
Формирование умений самостоятельно оценивать экологические ситуации и принимать правильное решение.
Выявление способностей учащихся к целенаправленной работе и с информацией и техническими средствами обучениями.
Формирование коммуникативных способностей учащихся, умение работать в группах и парах сменного состава.
Развитие способности к созидательной деятельности, толерантности, терпимости к чужому мнению, умение вести диалог, выступать перед коллективом.
Содействие выбору профессии естественнонаучного цикла.
Углубить расширить знания учащихся по физике и химии.
Развивать навыки проектной и исследовательской работы.

Повышение мотивации к изучению экологии, химии, физики.
Расширение кругозора.
Участие учащихся в конкурсах, олимпиадах, НПК по данным предметам.
Определение дальнейшего обучения на естественнонаучном направлении, профориентационное определение.

Элективный курс “естественнонаучная картина мира” рассчитан на 32 часа (1 час резервного времени). Курс предусматривает практические занятия, теоретические занятия, итоговые занятия после каждого раздела, деловые и ролевые игры.

Словесный (беседа, лекции, рефераты, доклады).
Наглядный (П\Р).
Практический (решение задач).

Повышение познавательного интереса учащихся к предметам естественнонаучного цикла.
Участие в конкурсах, олимпиадах, НПК.
Совершенствование навыков экспериментальной работы.

Сравнивать, находить общие черты и различия в разнообразных способах отражения окружающего мира.
Применять знания физических и химических законов для объяснения экологических процессов.
Проводить опыты с помощью учителя и самостоятельно.
Работать в группах.
Писать рефераты, придерживаясь определенной структуры.
Анализировать свою индивидуальную и коллективную деятельность с точки зрения влияния на окружающую среду.

Общие свойства систем.
Основные типы физических систем и их характеристики.
Особенности химической картины мира.
Особенности влияния человеческого общества на биосферу.
Глобальные проблемы стоящие перед человечеством.

Система оценивания:

Предполагается текущий и итоговый контроль.

Итоговый контроль в форме защиты проектов или рефератов (по желанию учащихся). Результаты обучения оцениваются по пятибалльной системе. В течение всего периода обучения предполагается самооценка и оценка преподавателя. Итоговая оценка преподавателя согласуется с самооценкой учащихся.

Содержание курса

Часть 1. Мир с точки зрения физики (1 час).

Цель: Показать, что изучение выводов отдельных наук не может гарантировать глубоко понимания процессов, происходящих в окружающем мире и требует синтеза знаний, полученных отдельными науками.

Физика и экология.

Часть 2. Электромагнитные явления. (5 часов).

Цель: Сформировать знания об электрическом токе, напряжении, ознакомить учащихся с действие электричества на организм человека и на окружающий мир. Закрепить полученные знания практически.

Электрический ток как направленное движение заряженных частиц. Напряжение как условие возникновения электрического тока. Последовательное и параллельное соединения проводников. Ионизация воздуха и атмосферное электричество. Здоровье человека и электромагнитные поля. Молния. Электричество и растения. Энергетика: вчера, сегодня, завтра. П\Р: “Исследование электрических цепей”, “Электрические заряды и растения”. Решение задач.

Часть 3. Физические процессы в атмосфере, гидросфере и их влияние. (3 часа).

Цель: Сформировать знания об атмосферном давлении, ознакомить учащихся с основными физическими процессами в атмосфере.

Атмосферное давление, факторы влияющие на величину атмосферного давления, измерение атмосферного давления, барометр. Испарение, относительная влажность, облака, ветер, погода. Перемещение воды.

П\Р: “Очистка промышленных стоков электрическим током”.

Часть 4. Тепловые явления. (4 часа).

Цель: Сформировать знания об механизмах, механической работе, тепловых двигателях и двигателях внутреннего сгорания и их влиянии на окружающую среду.

Простые механизмы и их использование в машинах. Механическая работа. Энергия. Источники энергии, значение солнечной энергии для жизни на Земле. Электростанции. Роль электроэнергии в жизни общества. Тепловые двигатели и двигатели внутреннего сгорания и охрана природы. Парниковый эффект и глобальное потепление климата.

П/Р: “знакомство с альтернативными источниками энергии”, “Знакомство с простыми механизмами”, “Вычисление механической работы”.

Решение задач.

Часть 5. Мир с очки зрения химии. (1 час).

Химия и экология.

Часть 6. Основные классы неорганических соединений и их физико – химические свойства. ( 4 часа).

Цель: Сформировать знания об основных классах неорганических соединений. Рассмотреть их влияние на окружающую среду.

Оксиды, соли, кислоты, основания. Кислотные дожди. Минеральные удобрения. Оксиды углерода, серы и азота и их влияние на окружающую среду. Решение задач с экологическим содержанием.

Часть 7. Химические процессы в гидросфере. (4 часа)

Цель: Сформировать знания об экологии гидросферы, ознакомить учащихся с основными видами загрязнителей гидросферы.

Физико-химические свойства воды. Вода как растворитель. Природные воды. Жесткость воды. Способы очистки воды.

П/Р: “определение пригодности воды для питья”, “Приготовление растворов с заданной концентрации”, “Удаление жесткости воды”.

Часть 8. Химические процессы в атмосфере.(4 часа).

Цель: Сформировать знания об экологии атмосферы, ознакомить учащихся с экологическими проблемами загрязнения воздуха.

Образование водорода, озона, кислорода и их круговорот. Экологические проблемы загрязнения воздуха. Озоновый слой и экологическая проблема его сохранения. “Парниковый эффект” как экологическая проблема. Экологический мониторинг воздуха. (практическое занятие).

Часть 9. Презентация работ учащихся. (4 часа).

Цель: Подведение итогов работы курса.

Защита работ учащихся. (Презентации, рефераты, проекты.)

Выводы:

Элективный курс “Естественнонаучная картинна мира” воспитывает у учащихся бережное отношение к природе, учит экологической культуре жизни. Дидактические, ролевые, деловые экологические игры способствуют формированию экологических знаний при изучении предметов естественнонаучного цикла. Применение их на занятиях позволит в активной форме провести проверку уровня усвоения экологических знаний, а также обеспечить путь получения учащимися новых знаний. Физические знания раскрывают физическую сущность процессов, происходящих в природе в результате хозяйственной деятельности человека. Экологические знания характеризуют человека и последствия его деятельности, и определяет параметры пределов вмешательства человека в ход естественных процессов. В связи с этим учебные задания для старшеклассников являются в большей степени количественными. Практическая часть курса позволяет организовать деятельность учащихся в рамках нетрадиционных методов и приемов обучения, таких как: экологическое прогнозирование, конструирование, моделирование, исследование и изучение свойств веществ. Такие сведения важны для учащихся.

Тематическое планирование элективного курса “Естественнонаучная картина мира”

Всего 32 часа (1 час резервного времени).

Учебно-методическое обеспечение

А) История открытия законов электричества.
Б) история развития электрической техники.
В) История климата Земли.
Г) Основные источники энергии на Земле.
Д) Проблемы современной энергетики.
Ж) Энергетические процессы в живых организмах.
И) Вода и жизнь.
К) Экологические проблемы современности.
Л) “Парниковый эффект”: споры и проблемы.
М) Экология и автомобиль.
Н) Круговорот веществ в биосфере.

А) Облака.
Б) Климат.
В) Погода.
Г) Ветер.
Д) Имеет ли вода память?
Е) Вода в космосе.
Ж) Кислотные дожди.
И) Удобрения и плодородие почвы.

тепы проектных работ.

А) анализ проб воды в различных районах города.
Б) Мое представление о городе будущего.
В) Слайд – презентация “Моя любимая планета”.
Г) Нитраты – в продуктах питания.
Д) Современная модель двигателя внутреннего сгорания.
Е) Современные тепловые двигатели.
Ж) Экологические катастрофы.
И) Необходимость экономии природных ресурсов и использование новых технологий.

Главная задача естественно-научного образования заключается в том, чтобы обеспечить школьникам возможность успешно овладевать основами тех знаний, которые накоплены современными науками о неживой и живой природе. Так как накопление это весьма богато, то за период обучения в средней школе его невозможно познать в полном объеме, поэтому содержание программ и учебников каждой школьной дисциплины естественно-научного цикла охватывает лишь главные факты, понятия, теории и методы соответствующей науки, а вместе с тем отражает исторический путь научных исследований и освещает их теоретическое значение с позиций диалектического материализма на доступном школьникам уровне научности. В статье показана роль межпредметных связей в формировании естественно-научных знаний учащихся общеобразовательных школ. Отмечается, что овладение учащимися системой естественно-научных знаний во многом зависит от методов обучения, реализуемых учителем, а также от методов учения, реализуемых самими учащимися. Использование межпредметных связей в процессе обучения прививает учащимся культуру умственного и физического труда и учит их самостоятельно трудиться, продуктивно и с интересом подходить к достижению поставленной цели.

2. Воробьева О.В. О роли автономии как образовательной цели в овладении иностранным языком // Мир педагогики и психологии. – 2016. – № 4. – С. 12-15.

4. Матрусов И.С. Учителя географии о методах обучения и воспитания школьников : сб. статей по материалам Шестых всесоюз. педчтений. Кн. для учителя / И.С. Матрусов, М.В. Рыжаков. – М. : Просвещение,1985. – С. 10.

5. Соловова Е.Н. Интегративно-рефлексивный подход к формированию методической компетенции преподавателя иностранного языка в системе непрерывного профессионального образования : автореф. дис. . док. педагог. наук (13.00.02) / МГУ им. М.В. Ломоносова. – М., 2004. – С. 17-18.

6. Федорова В.Н. Межпредметные связи естественно-математических дисциплин. Пособие для учителей. – М. : Просвещение, 1980. – С. 12-27.

7. Хизбуллина Р.З., Саттарова Г.А. Использование статистического метода в преподавании географии в школе : учебно-методическое пособие для учителей географии и студентов вузов естественно-географических направлений. – Уфа : БГПУ, 2016. – С. 70.

В развитии современного образования наблюдается тенденция объединения знаний из разных научных областей, так как лишь на стыке нескольких направлений формируется целостное представление об окружающем мире, открываются новые горизонты познания. Данный процесс интеграции также является необходимым компонентом школьного образования и реализуется через использование принципа межпредметных связей в обучении.

Современные естественно-научные дисциплины включают огромный пласт знаний, которые раскрывают сущность природных явлений. К сожалению, эти знания не всегда понятны учащимся общеобразовательной школы. Это объясняется тем, что в школьных программах они представлены в виде:

отдельных научных фактов;
понятий;
законов.

Они изучаются в рамках разных учебных дисциплин: окружающего мира, биологии, географии, физики, химии. Непосредственно с этими учебными предметами связано и математическое образование, позволяющее использовать систему математических знаний и умений для анализа, прогнозирования и моделирования различных природных явлений и процессов [6].

Главная задача естественно-научного образования заключается в том, чтобы обеспечить школьникам условия для освоения основ тех знаний, которые накоплены на сегодня науками о Земле. Так как накопление это весьма богато, то за период обучения в средней школе его невозможно познать в полном объеме, поэтому содержание программ и учебников каждой школьной дисциплины естественно-научного цикла охватывает лишь главные факты, понятия, теории и методы соответствующей науки, а вместе с тем отражает исторический путь научных исследований и освещает их теоретическое значение с позиций диалектического материализма на доступном школьникам уровне научности.

Освоение системы естественно-научных знаний происходит на основе методов обучения, а также на основе методов учения, реализуемых учащимися. Учитель использует как (стандартно принятые в школе) словесные методы обучения (рассказ, объяснение, лекция, работа с текстом учебника и др.), так и практические методы обучения (практика наблюдения за различными объектами, процессами и явлениями, проведение учебных экспериментов, постановка и решение разнообразных расчетных задач, моделирование, построение графиков, составление аналитических таблиц и т.д.). Наблюдения в большей степени стимулируют чувственное познание; эксперименты, моделирование, графики, задачи и задания математического характера возбуждают все процессы познавательной деятельности школьников и особенно усиливают абстрактное мышление.

Требования ФГОС к предметным результатам освоения также предполагают владение умениями проведения наблюдений за отдельными объектами, процессами и явлениями, их изменениями в результате природных и антропогенных воздействий, владение умениями анализа и интерпретации разнообразной информации. Для познания и сравнения различных природных и социально-экономических объектов, процессов и явлений, оценки степени природных, антропогенных и техногенных изменений, поиска и анализа цифровой информации можно использовать статистический метод обучения, главными задачами которого являются формирование умения выбирать различные статистические данные и рассчитывать необходимые показатели, их понимание и объективная интерпретация. Применение статистического метода предполагает наличие компетенций, формирующихся при изучении математики. Конечно, в первую очередь речь идет об умении работать с численной информацией, представленной в таблицах, на диаграммах, графиках, о навыках устных, письменных и инструментальных вычислений, построения различных графиков. Часто при проведении наблюдений и исследований требуется лаконично представить выводы с использованием специфической терминологии, приведением логических обоснований и доказательств.

При изучении курса школьной географии востребованы различные показатели, позволяющие объяснить, сравнить, проанализировать многие природные и социально-экономические процессы:

1) абсолютные показатели, показывающие объем, площадь, длину и другие величины изучаемых объектов и явлений (объем добычи полезных ископаемых, площадь территории, протяженность границ, численность населения, годовое количество осадков и т.д.). Как правило, они выражаются в натуральных и стоимостных единицах измерения (м3, км2, км, чел., мм и т.п.). Выбор единицы измерения определяется сущностью объекта и его величиной;

2) относительные показатели, представляющие собой результат соотношения двух показателей в цифровой мере (показатели структуры, динамики, сравнения, интенсивности). Результат может быть выражен в долях, процентах, промилле, именованных единицах измерения (чел./км2, руб./чел., мм/м2);

3) средние величины, характеризующие типичный уровень какого-либо показателя (среднемесячные температуры, среднегодовая численность населения, средняя урожайность).

В контрольно-измерительных материалах ЕГЭ по географии требуется проанализировать динамику производства в субъектах РФ, оценить и сравнить ресурсообеспеченность стран мира, оценить роль различных видов деятельности в экономике, определить коэффициент естественного прироста и миграционный прирост в субъекте РФ за определенный год. Расчет и интерпретация представленных показателей предполагает владение умениями и навыками, приобретенными на уроках математики и закрепленными на уроках географии.

Для эффективного применения статистических показателей надо придерживаться следующих правил [7]:

используемые статистические данные должны служить аргументами определенных теоретических положений;
количество и содержание рассчитываемых статистических показателей должно соответствовать целям и задачам исследования;
соблюдать правила составления и оформления таблиц и графиков;
используемые статистические данные должны соответствовать критериям конкретности (Specific), исчисляемости (Measurable), территориальной определенности (Area-specific), реалистичности (Realistic) и определенности во времени (Time-bound) – эти требования принято обозначать аббревиатурой SMART.

Использование массива различных данных о различных явлениях и процессах позволяет оценить их размер, уровень развития. Применение всего этого разнообразия методического богатства учителями в действии не только расширяет и углубляет естественно-научные знания школьников, но и развивает их мыслительную активность, наблюдательность, память, воображение.

Отметим, что решение такого рода задач помогает ученикам обрести самостоятельность в принятии решения, то есть усиливает автономию учащегося. У школьников вырабатываются [2]:

способности к самостоятельному приобретению знаний и умений;
основы критического мышления;
самостоятельность мыслительной деятельности, которая позволяет им приходить к определенным выводам, решениям, рекомендациям.

Такой процесс предполагает особенную форму обучения: у учащихся есть свобода выбора объема, темпа освоения материала и т.д. Данная модель обучения накладывает обязательства и на преподавателя, которому необходимо [3; 5]:

сделать содержание учебных программ, форм обучения и контроля открытым и доступным для учащихся;
отказаться от роли единственного источника информации;
выступать в роли помощника и консультанта учебной деятельности;
обеспечивать необходимыми учебными материалами и технологиями работы с ними;
стимулировать умения в само- и взаимоконтроле достигнутых результатов.

Воспитательная сила естественно-научного образования прежде всего заключается в его диалектической сущности и научном богатстве, в органических связях с природой и различными общественными сферами, в его влиянии на чувства, ум и сознание учащихся. По этой причине оно является для школьников мощным источником знаний, обеспечивает их идейно-нравственную закалку, стимулирует жажду к познанию природы и стремление к активному участию в труде на производстве после окончания школы.

Интересные точки соприкосновения можно найти между программами разных предметов, все зависит от желания и возможностей учителей-предметников – на стыке этого взаимодействия могут возникать новые знания, новые области знания, познания, применения. Приведем в качестве примера изучение связи между математикой и географией (а точнее разделом географии – морфометрией).

Наиболее важные математические понятия и навыки формируются в течение достаточно длительного времени. Это позволяет учащимся на разных ступенях обучения последовательно усваивать важнейшие понятия, умения и навыки и способствует углубленному изучению программы в целом.

Своевременное овладение математическим аппаратом обеспечивает подготовку учащихся к изучению физики, химии, биологии посредством математических методов и с позиций современной математической теории, в частности теории множеств и теории математической логики.

Зарождение геометрии связывают с измерениями земной поверхности, а морфометрия, представляющая собой приложение геометрии к изучению современного состояния рельефа, появилась задолго до геоморфологии, изучающей происхождение и развитие рельефа. Трудности математического описания происхождения и развития рельефа исключили на некоторое время из поля зрения геоморфологов математические методы исследования. Но практические нужды по-прежнему требовали точных данных о формах рельефа и их изменениях во времени, и получением этих данных вынуждены были заняться инженеры. Современные приложения математики к изучению рельефа являются в значительной мере заслугой геодезистов, гидротехников, путейцев, строителей, мелиораторов, инженеров-геологов, геофизиков.

Изначально морфометрия и картометрия развивались благодаря анализу рельефа по топографическим картам, но потом их стали обширно использовать в океанологии, экологии, геологии, ландшафтоведении, планетологии, экономической географии и географии населения. В итоге сформировалась тематическая морфометрия. Разделы и объекты исследования тематической морфометрии отображены на рисунке [1].

Разделы и объекты тематической морфометрии

В заключение отметим, что сегодня учитель должен активизировать учебный процесс, вызвать у ученика потребность трудиться, трудом добывать знания: самостоятельно или под руководством учителя. Многие проблемы, возникшие перед школьной образовательной системой, связаны с быстро увеличивающимся объемом человеческих знаний. Облегчить усвоение и применение этих знаний школьниками можно через использование межпредметных связей. Проблема использования межпредметных связей в обучении не новая, но очень актуальная, ибо она позволяет [6]:

Бесплатное участие. Свидетельство СМИ сразу.
До 500 000 руб. ежемесячно и 10 документов.

Естественнонаучная картина мира - это система важнейших принципов и законов, лежащих в основе функционирования и развития мира Природы, проверенные и доказанные представления об устройстве мира. Цель естествознания — познание окружающего нас мира и формирование непротиворечивых умозрительных моделей объектов нашего познания. Построенные модели доказывают свою адекватность реальности тем, что позволяют нам более эффективно пользоваться этой реальностью в своих интересах. Поэтому конечная цель естествознания - наиболее эффективное использование мира в интересах человека. Важнейшие концепции естествознания служат основой научных представлений об общей картине природы, поскольку в них формулируются фундаментальные понятия, принципы и законы естествознания в каждую историческую эпоху его развития. Именно они составляют научную основу картины природы в целом и поэтому в значительной степени определяют научный климат эпохи. В теснейшем взаимодействии с развитием наук о природе, начиная с XVII в., развивалась математика, которая создала для тогдашнего естествознания такие мощные математические методы, как дифференциальное и интегральное исчисления, а также дальнейшие их ответвления. Цементирующей основой картины природы и мира в целом служили мировоззренческие и философские идеи о строении мироздания, законы его изменения и развития. Человек всегда стремился понять окружающий его мир и свое место в нем. Поэтому уже на ранних этапах цивилизации возникают мифологические и религиозные представления о мире, которые со временем вытесняются научными взглядами на него. Однако без учета результатов исследования экономических, социальных и гуманитарных наук наши знания о мире в целом будут заведомо неполными и ограниченными. Человек не только природное существо, он теснейшими узами связан с обществом, в котором протекает вся его деятельность. Фундаментальные понятия и принципы жизнедеятельности общества составляют вторую, дополнительную часть целостной научной картины мира. Поэтому следует различать естественнонаучную картину природы, которая составляет первую часть общей картины мира и формируется из результатов исследований и достижений наук о природе. Общая же научная картина мира представляет собой синтез фундаментальных понятий, принципов и закономерностей естествознания и обществознания.

Читайте также: