Моделирование на уроках окружающего мира

1. Понятие «моделирование»

2. Моделирование как метод познания

3. Классификация моделей

3.1 Классификация моделей по области использования

3.2 Классификация моделей по фактору времени

3.3 Классификация моделей по отрасли знаний

3.4 Классификация моделей по форме представления

4. Классификация процесса моделирования

5. Эффективность использования моделей на уроках окружающего мира Заключение Список литературы

Актуальность проблемы исследования. Начальная школа — принципиально новый этап в жизни ребенка: начинается систематическое обучение в образовательном учреждении, расширяется сфера его взаимодействия с окружающим миром, увеличивается потребность в самовыражении.

Центральной линией развития младшего школьника является формирование интеллектуальной деятельности. На начальном этапе необходимо развитие словесно-логического мышления, произвольной смысловой памяти, внимания, интеллектуальных операций (анализ, сравнение, классификации и др.), а также организационных умений, способности к реализации внутреннего плана действий. Этому способствует построение моделей на уроках.

Работа по описанию и представлению результатов наблюдений и опытов в виде шкал, диаграмм, графиков и т. д., формирует способности воображения и образно-символического мышления ребенка. Это позволяет учителю в последующем поставить перед собой задачу дальнейшего развития мышления ребенка, а именно способности выстраивать сложные гипотезы, проверяя их логичность и объяснительную силу.

Это проблеме уделяют внимание следующие авторы: Е. В. Чудинова, Е. Н. Букварева, А. А. Плешаков, З. А. Клепинина и другие.

На основании актуальности проблемы нами сформулирована тема исследования: «Моделирование на уроках окружающего мира».

Перед нами поставлены следующие задачи:

· изучить литературу по проблеме использования метода моделирования на уроках окружающего мира;

· сравнить точки зрения различных педагогов на использование моделирования;

· Систематизировать материал; наметить план для дальнейшей работы.

В ходе изучения данной проблемы мы будем использовать следующие методы теоретического исследования:

1. Исследование точек зрения разных специалистов в области изучения этого вопроса;

2. Отбор нужного материала по проблеме;

3. Обобщение и систематизация отобранного материала.

1. Понятие «моделирование»

Моделирование — исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя. [2]

Модель — это упрощенное подобие объекта, которое воспроизводит интересующие нас свойства и характеристики объекта-оригинала или объекта проектирования.

Примеры. Моделью Земли служит глобус, а звездного неба — экран планетария. Чучело животного есть его модель, а фотография на паспорте или любой перечень паспортных данных — модель владельца паспорта.

Моделирование связано с выяснением или воспроизведением свойств какого-либо реального или создаваемого объекта, процесса или явления с помощью другого объекта, процесса или явления. [6, с. 8]

Процесс моделирования включает три элемента:

· субъект (исследователь),

· объект исследования,

· модель, определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

По отношению к объектам часто употребляется понятие «простой предмет», «сложный предмет». Сложный предмет состоит из множества простых. Кирпич — простой объект, здание — сложный; рама, руль, колесапростые, велосипед — сложный объект. Каждый объект состоит из других объектов, т. е. представляет собой систему.

Система — сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов). Всякая система имеет определенное назначение (цель).

Кроме того, всякая система определяется не только составом своих частей, но и порядком и способом объединения этих частей в единое целое, т. е. структурой.

Структура — совокупность связей между элементами системы. Структура систем зависит от поставленной цели. [3]

А.А. Самарский выделает четыре этапа построения модели:

«Первый этап построения модели предполагает наличие некоторых знаний об объекте-оригинале. Познавательные возможности модели обусловливаются тем, что модель отображает (воспроизводит, имитирует) какие-либо существенные черты объекта-оригинала. Вопрос о необходимой и достаточной мере сходства оригинала и модели требует конкретного анализа. Очевидно, модель утрачивает свой смысл как в случае тождества с оригиналом (тогда она перестает быть моделью), так и в случае чрезмерного во всех существенных отношениях отличия от оригинала. Таким образом, изучение одних сторон моделируемого объекта осуществляется ценой отказа от исследования других сторон. Поэтому любая модель замещает оригинал лишь в строго ограниченном смысле. Из этого следует, что для одного объекта может быть построено несколько «специализированных» моделей, концентрирующих внимание на определенных сторонах исследуемого объекта или же характеризующих объект с разной степенью детализации.

На втором этапе модель выступает как самостоятельный объект исследования. Одной из форм такого исследования является проведение «модельных» экспериментов, при которых сознательно изменяются условия функционирования модели и систематизируются данные о её «поведении». Конечным результатом этого этапа является совокупность знаний о модели.

На третьем этапе осуществляется перенос знаний с модели на оригинал — формирование множества знаний. Одновременно происходит переход с «языка» модели на «язык» оригинала. Процесс переноса знаний проводится по определенным правилам. Знания о модели должны быть скорректированы с учетом тех свойств объекта-оригинала, которые не нашли отражения или были изменены при построении модели.

Четвёртый этап — практическая проверка получаемых с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобразования или управления им".

Моделирование - циклический процесс. Это означает, что за первым четырёхэтапным циклом может последовать второй, третий и т. д. При этом знания об исследуемом объекте расширяются и уточняются, а исходная модель постепенно совершенствуется. Недостатки, обнаруженные после первого цикла моделирования, обусловленные малым знанием объекта или ошибками в построении модели, можно исправить в последующих циклах. [6, с. 12]

2. Моделирование как метод познания

Моделирование в научных исследованиях стало применяться еще в глубокой древности и постепенно захватывало все новые области научных знаний: техническое конструирование, строительство и архитектуру, астрономию, физику, химию, биологию и, наконец, общественные науки. Большие успехи и признание практически во всех отраслях современной науки принес методу моделирования ХХ в. Однако методология моделирования долгое время развивалась независимо отдельными науками. Отсутствовала единая система понятий, единая терминология. Лишь постепенно стала осознаваться роль моделирования как универсального метода научного познания.

Главная особенность моделирования в том, что это метод опосредованного познания с помощью объектов-заместителей. Модель выступает как своеобразный инструмент познания, который исследователь ставит между собой и объектом и с помощью которого изучает интересующий его объект. Именно эта особенность метода моделирования определяет специфические формы использования абстракций, аналогий, гипотез, других категорий и методов познания.

Необходимость использования метода моделирования определяется тем, что многие объекты (или проблемы, относящиеся к этим объектам) непосредственно исследовать или вовсе невозможно, или же это исследование требует много времени и средств.

Часто бывает неудобным и невозможным рассмотрение реального объекта, процесса или явления, ведь они бывают иногда многогранны и сложны. Тогда лучшим способом их изучения и становится построение модели, отображающей лишь какую-то грань реальности, потому более простой. И многовековой опыт развития науки доказал на практике плодотворность такого подхода.

Так, например, в курсе географии первые представления о нашей планете Земля ученики получают, изучая ее модель — глобус; в химии при изучении строения вещества используют модели молекул; в биологии используют муляжи овощей и фруктов, чтобы наглядно продемонстрировать особенности их сортов.

Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежей невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме. [4]

3. Классификация моделей

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является таблица, которая состоит из строк и столбцов. В ней отображен ряд объектов, обладающих наборами свойств. Обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств — в других столбцах.

Таблица является примером таблицы типа «объект — свойство». Каждому дню соответствует свои характеристики.

Иногда используется другой вариант размещения данных в табличной модели, тип «объект — объект». Такие таблицы отражают взаимосвязь между различными объектами.

Более наглядно табличная модель будет выглядеть, если ее визуализировать. Добиться этого можно через построения табличной модели в виде графика или диаграммы.

Нас окружает множество различных объектов, каждый из которых обладает определенными свойствами. Однако некоторые группы объектов имеют одинаковые общие свойства. Тогда для систематизации объектов используют иерархическую структуру, т. е. строят иерархическую информационную модель. В этой информационной модели объекты распределены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня. Такая структура называется графом, вершины графа — элементы системы. [5, с. 110]

Ученый Л.Г. Семушина дает следующую классификацию моделей:

«1) по области использования;

2) по фактору времени;

3) по отрасли знаний;

4) по форме представления

3.1 Классификация моделей по области использования

По области использования модели делятся на:

— Учебные модели — используются при обучении. Это могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы;

— Опытные модели — это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик.

Например, модель корабля исследуется в бассейне для изучения устойчивости судна при качке, модель сооружения используется для привязки здания к конкретной местности и т. д.;

— Научно — технические модели - создаются для исследования процессов и явлений. К таким моделям можно отнести, например, прибор для получения грозового электрического разряда;

— Игровые модели — это военные, экономические, спортивные, деловые игры. Эти модели воспроизводят поведение объекта в различных ситуациях, проигрывая их с учетом возможной реакции со стороны конкурента, союзника или противника;

— Имитационные модели не просто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперименты с моделей проводят при разных исходных данных. По результатам исследования делаются выводы. Такой метод подбора правильного решения получил название «метод проб и ошибок». Например, для выявления побочных действий лекарственных препаратов их испытывают в серии опытов над животными.

3.2 Классификация моделей по фактору времени

По фактору времени модели делятся на:

— Статические — модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту);

— Динамические - модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций.

При строительстве дома рассчитывают прочность его фундамента, стен, балок и устойчивость их к постоянной нагрузке. Это статическая модель здания. Но надо так же обеспечить противодействие ветрам, движению грунтовых вод, сейсмическим колебаниям и другим изменяющимся во времени факторам. Эти вопросы можно решить с помощью динамических моделей.

Таким образом, один и тот же объект можно охарактеризовать и статической и динамической моделью.

3.3 Классификация моделей по отрасли знаний

Классификация по отрасли деятельности человека: математические, биологические, химические, социальные, экономические, исторические и т. д.

3.4 Классификация моделей по форме представления

Материальные — это предметные (физические) модели. Они всегда имеют реальное воплощение. Отражают внешнее свойство и внутреннее устройство исходных объектов, суть процессов и явлений объекта-оригинала. Это экспериментальный метод познания окружающей среды. Примеры: детские игрушки, скелет человека, чучело, макет солнечной системы, школьные пособия, физические и химические опыты

Абстрактные (нематериальные) — не имеют реального воплощения. Их основу составляет информация. это теоретический метод познания окружающей среды. По признаку реализации они бывают: мысленные и вербальные; информационные

Мысленные модели формируются в воображении человека в результате раздумий, умозаключений, иногда в виде некоторого образа. Это модель способствует сознательной деятельности человека. Примером мысленной модели является модель поведения при переходе через дорогу. Человек анализирует ситуацию на дороге (какой сигнал подает светофор, как далеко находятся машины, с какой скоростью они движутся и т. п.) и вырабатывается модель поведения. Если ситуация смоделирована правильно, то переход будет безопасным, если нет, то может произойти дорожно-транспортное происшествие.

Вербальные — мысленные модели, выраженные в разговорной форме. Используется для передачи мыслей.

Чтобы информацию можно было использовать для обработки на компьютере, необходимо выразить ее при помощи системы знаков, т. е. формализовать. Правила формализации должны быть известны и понятны тому, кто будет создавать и использовать модель. Поэтому наряду с мысленными и вербальными моделями используют более строгие — информационные модели.

Информационные модели — целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта". [7, с. 147]

4. Классификация процесса моделирования

Наиболее часто в методической литературе встречается следующая классификация видов моделирования на уроках окружающего мира:

Моделирование, раскрывающее существенные признаки изучаемого объекта природы. Сюда можно отнести построение обобщенных моделей различных групп растений, животных.

К этому типу можно отнести раскрывающие экологические связи при изучении сезонных изменений в природе, связи живых организмов со средой обитания (приспособления к условиям жизни в воде, на земле, под землей, приспособления для защиты от врагов), пищевые связи.

Моделирование, выявляющее особенности функционирования, роста, развития организма и другие процессы в природе. В качестве основы для моделирования такого типа можно использовать традиционно включаемые в учебники естествознания схемы, характеризующие развитие растений из семени, круговорот воды в природе, смен дня и ночи, времен года, сезонные изменения в жизни деревьев.

Представляют интерес обобщенные модели процесса изменения изучаемого объекта в сторону его:

Увеличения Уменьшения Разрушения или дробления на части

Моделирование, отражающее способы деятельности (трудовой или исследовательской) с природными объектами. Элементами моделирования трудового процесса могут быть схематические рисунки его этапов, предметы, необходимые для его выполнения, изображение объекта до начала работы с ним и после. [1, с. 69]

5. Эффективность использования моделей на уроках окружающего мира

моделирование урок окружающий мир В современном обучении моделирование используется для целей активной познавательной деятельности учащихся (приобретение новых знаний, закрепление их), для усвоения его как метода познания окружающей действительности, а также оперирования приемами мышления. [6, с. 3]

Академик Р. С. Гайсина в своей статье утверждает: «В отличие от работы с готовыми моделями, моделирование предполагает совместные действия учителя и учащихся по построению и изучению модели исследуемого природного объекта или явления. Моделирование как особый вид познавательной деятельности представляет собой процесс создания учащимися под руководством учителя образа изучаемого объекта, включающего наиболее существенные его характеристики, с отвлечением от незначимых и второстепенных. Например, для выбора способа удаления пыли с растений важно выделить такие признаки, как количество листьев и характер поверхности. Безразличны несущественные для данной деятельности их цвет и форма. Абстрагироваться от этих признаков представляет возможность моделирование». [1, с. 68]

Моделирование относится к группе практических методов обучения. Сами учащиеся под руководством учителя в процессе рассуждений создают такие модели: чертят план местности, строят простейшие графики и диаграммы по результатам наблюдений за погодой, чертят схемы всевозможных связей, изготавливают их из глины, песка, картона, бумаги и т. д. С учетом того, что учащимся начальных классов в значительной степени ещё свойственно конкретно-образное мышление, наиболее часто осуществляется предметное, образное и знаковое моделирование, реже — мысленное.

Обучение моделированию желательно начинать с готовыми моделями, тогда учащимся в доступной форме поясняется, что модель — это предмет, заменяющий реальный объект изучения в том случае, если он недоступен для непосредственного исследования, или имеет большие размеры, или сложен для изучения с абсолютно всеми его признаками. [1, с. 71]

Использование метода моделирования способствует развитию логического мышления, учит рассуждать, последовательно излагать материал, повышает наглядность и практическую направленность обучения естествознанию. [6, с. 4]

Заключение

В данной работе мы познакомились с понятием «модель» и «моделирование», рассмотрели классификацию моделей, возможности их применения на уроках, что вполне соответствует поставленным изначально задачам исследования.

Приоритетной целью современного образования является воспитание творческой, умеющей широко мыслить, мобильной личности. Поэтому, моделирование оказывается безусловно эффективным методом в обучении окружающему миру.

Моделирование глубоко проникает в теоретическое мышление. Более того, развитие любой науки невозможно без предварительной модели исследуемого объекта. Использование моделей позволяет быстро и точно изучить различные свойства явлений и объектов.

Метод моделирования на уроках позволяет учащимся изучить свойства и функции явления или объекта, выявляя только главные черты, не акцентируя внимание на второстепенных признаках.

В перспективе в курсовой работе мы планируем продолжить изучение данной проблемы и исследовать возможности применения этого метода.

1. Гайсина, Р. С. Моделируя — познаем мир: воспитание и обучение/ Р.С. Гайсина// Начальная школа. — 2006. — № 9. — с. 67−71.

2. Моделирование [Электронный ресурс]: Свободная энциклопедия «Википедия» — Режим доступа: http:// ru/Wikipedia/org/. — 20.04.2012.

3. Пакулова, В. М. Методика преподавания природоведения: учебник для студентов пед. ин-тов/ В. М. Пакулова, В. И. Кузнецова — М.: Просвещение, 1990. — 191 с.

4. Самарский, А. А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры/ Самарский А. А., Михайлов А. П. — М.: Наука, 1997. — 320 с.

5. Семушина, Д. Г. Содержание и технологии обучения в средних специальных учебных заведениях: учебное пособие для преподавателей сред. проф. образования/ Д. Г. Семушина, Н. Г. Ярошенко — М.: Мастерство, 2001. — 270 с.

6. Чудинова, Е. В. Естествознание: методич. пособие по экспериментальному курсу/ Е. В. Чудинова, Е. Н. Букварева — М.: Интор, 1996. — 51 с.