Методика использования задач с экологическим содержанием при обучении геометрии в основной школе

Слово «экология» означает учение о доме. Каждый может составить свое представление об экологии, настолько многогранна эта наука. Попытка дать полное, всеобъемлющее определение экологии, на наш взгляд, обречена на провал, т.к. с момента введения соответствующего термина немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1866 году его смысловое значение не перестает уточняться и переосмысливаться.

Существующая структура современной экологии насчитывает около 40 разделов, но и она не может отразить всего многообразия этой бурно развивающейся науки. Экология тесно вплетена в другие науки, развиваясь, активно взаимодействует с различными областями человеческого знания.

В философском осмыслении вопросы взаимоотношений общества и природы внутренне связаны с проблемой Человека как части и общества, и природы. Эта проблема является центральной во всем комплексе глобальных проблем современного мира. Поэтому не может вызвать сомнений необходимость формирования экологической ответственности у подрастающего поколения. К сожалению, еще недостаточно практических шагов предпринято в этом направлении.

В этой работе будет сделана попытка дать методическое обоснование возможности знакомства учащихся с элементами экологических знаний в курсе математики основной школы через решение специально подобранных задач.

Первая попытка выделения экологии в самостоятельную науку была предпринята в конце 19 века. В последующем, развитие фундаментальных наук толкало ученых к созданию и осмыслению новых экологических теорий, объясняющих взаимосвязи в природе и зависимость человеческого бытия от состояния окружающей среды. Для разработки теоретических основ охраны окружающей среды особое значение имело выявление связей в природе, учение о природных комплексах, представленное впервые в конце 19 века Докучаевым В. В. в труде «К учению о законах природы». Фундаментальный вклад в развивающуюся науку внес Вернадский В. И., который явился основоположником современного учения о биосфере. Наши современники, ученые Моисеев Н. Н., Ябдсжов А. В., Реймерс Н. Ф., Большаков В. Н. много работают в области популяризации экологических проблем [ 98, 162].

Также важно отметить труды западных ученых-экологов Д. Медоуза, А. Печей, Ю. Одума [103]. Основная позиция этих ученых состоит в необходимости выработки системного взгляда на экологию, выделив при этом единицу, в которой мы живем, — экосистему. Выдвигается также проблема необходимости формирования новой базисной картины мира. Из решения данной проблемы и вытекают, по мнению этих ученых, цели и задачи современной экологической науки. Здесь же высказывается мнение, что образование также способствует созданию новой картины мира путем обновления и расширения предлагаемой суммы знаний за счет достижений научно-технического прогресса, в том числе и за счет развития экологической науки.

Очевидно, что все вышеперечисленные труды говорят о сформированности мировоззренческой позиции авторов. Ученые-психологи Моносзон Э. И., Фоминых Ю. Ф. [99] неоднократно указывали, что процесс формирования личности связан с выработкой определенного мировоззрения. Знакомство с экологией может активно влиять на установление идеалов, принципов, а также философских, научных, политических, нравственных и эстетических взглядов и убеждений человека, что и является основой мировоззрения.

Анализ трудов видных деятелей педагогической науки (Коменский Я.А., Руссо Ж. Ж., Песталоцци И.Г.) дает основание сделать вывод о том, что в истории педагогики большое внимание уделялось связи развития ребенка с природой самого человека и законами окружающего мира. Взаимосвязь обучения и развития является центральной проблемой педагогической психологии. Одним из путей ее разрешения является поиск связей обучения с жизнью.

Необходимо отметить, что связь обучения с жизнью всегда занимала одно из первых мест в теории и практике педагогической науки. Она также рассматривалась как средство формирования мировоззрения школьников (Э.И. Моносзон, Б. В. Гнеденко [32,99]), развития познавательной активности и самостоятельности (З.И. Слепканъ [129]). Содержание экологической науки дает прекрасную возможность показать связь между окружающим миром и изучаемым школьным предметом. Причем важно, что такие связи найдены для многих школьных предметов. Это подтверждают работы академика РАО Зверева И. Д., профессора Мамедова Н. М., профессора Суравегиной И. Т. и др. [62, 63, 134]. Изучение экологии также выделено и в отдельный школьный предмет.

Однако, существует множество проблем, связанных с экологическим образованием в школе. Все они являются следствием недостатка или отсутствия хорошо разработанных программ и учебников для отдельных учебных дисциплин. Традиционно много выделено экологического материала для преподавания биологии и химии. Остальные предметы страдают если не отсутствием, то недостатком такого материала. Важно помнить, что главной целью экологического образования в школе вообще является воспитание экологической культуры и нравственности, а это в свою очередь — составная часть мировоззрения человека.

Нужно также отметить, что, привлекая сведения из области экологии, мы можем успешно решать проблему повышения интереса к обучению и, как следствие, иметь повышение качества знаний учащихся.

Отметим ряд научных трудов, которые достаточно полно и объективно отражают затронутую проблему экологического образования в школе.

За последнее десятилетие выполнен ряд частно-методических исследований, направленных на внедрение экологического образования и распространение экологических знаний среди учащихся школы. Особое внимание обращается на формирование мотивов бережного отношения школьников к природе. Работа Юникова А. Ф. [161] посвящена природоохранной деятельности учащихся в связи с изучением природы родного края.

Методистами давно поставлен вопрос о прикладной направленности обучения в школе. Проблема связи школьного курса математики с жизнью широко освещена в диссертационных работах Рейнгарда И. А. [118], Серкутьева Г. В. [125], Скосырской И. А. [127], Юникова А. Ф. [161], Варданяна С. С. [15], Ахлимерзаева А. [5], Ахмед Омар Бин-Шахна [12], Любичевой В. Ф. [89], Раемова М. [117], Канекяна А. А. [70], Клапановой Н. В. [74], Бекбоева И. [9], Панкратова А. А. [104], Сергеевой АС. [124] и др. Все перечисленные работы затрагивают вопросы экологического математического образования в области поиска приложений математики к практической жизни, но конкретных методических исследований по данной проблеме не содержат.

Диссертационная работа Ходжамбердиева А. Ш. [145] по теме «Использование экологических знаний учащихся средних общеобразовательных школ в процессе обучения математике» преследовала цель определить конкретные пути использования экологических знаний и умений в процессе обучения математике в школе. Исходя из поставленной в работе цели и на основании анализа содержания этой работы, можно сделать вывод о том, что учащиеся должны иметь некоторую сумму знаний по экологии. Эти знания могут быть ими получены при изучении других школьных дисциплин. Таким образом, использование методики, предложенной автором, возможно лишь в том случае, когда имеется общая направленность обучения в школе на приобретение знаний по экологии, начиная с основной школы, что не всегда имеет место.

Однако, нельзя не отметить, что автором впервые выявлена возможность использования экологических знаний в процессе преподавания школьной математики. В рамках исследуемой проблемы была предпринята попытка реализации в сюжетных линиях текстовых задач экологической направленности, выделены разделы курсов математики и алгебры основной школы, а также курса алгебры и начал анализа старших классов, где есть конкретные возможности, по мнению автора, методически эффективно использовать задачи с экологическим содержанием в обучении математике.

На наш взгляд, такой подход имеет целью познакомить учащихся с экологией как наукой, указать тот математический аппарат, который может быть привлечен при решении некоторых экологических задач, а также популяризовать некоторые экологические проблемы и привлечь к ним внимание. Таким образом, автор придерживается принципа «от экологии к математике» .

Опубликовано много работ о прикладном значении курса математики на современном этапе. Это работы Колягина Ю. М., Маркушевича А. И., Усовой А. В., Монахова В. М., Семушина А. Д., Гусева В. А., Терешина Н. А., Масловой Г. Г., Фирсова В. В., Черкасова Р. С., Шапиро И. М. и др. Работы этих авторов также могут приблизить нас к решению поставленных в данном исследовании задач по установлению новых связей между экологией и школьной математикой.

В этих работах есть отражение интересующих нас вопросов, но в целом, остается открытой проблема выявления возможностей включения задач с экологическим содержанием в курс геометрии основной школы.

Таким образом, проблема исследования заключается в выявлении возможностей предоставления учителю методических ориентиров для работы в рамках внутренней экологизации школьного математического образования, определении способов подбора некоторого практического материала с экологической направленностью для использования в обучении геометрии в основной школе.

Актуальность исследования определяется:

— необходимостью усиления воспитания экологической культуры школьников и повышения их экологической ответственности;

— недостаточным количеством исследований, связанных с экологическим воспитанием школьников в процессе обучения математике;

— неглубокой разработанностью проблемы выделения и обработки элементов экологических знаний для дальнейшего использования в образовании школьников.

Цель исследования состоит в выявлении возможности построения системы геометрических задач с экологическим содержанием по отдельным темам курса геометрии основной школы и разработке методики использования такой системы на уроке и во внеурочное время.

Объектом исследования является учебная деятельность учащихся в процессе обучения математике в основной школе.

Предметом исследования является процесс обучения геометрии в основной школе с включением в него задач с экологическим содержанием.

Гипотеза исследования состоит в том. что использование элементов экологических знаний при обучении математике в основной школе может способствовать воспитанию у учащихся экологической культуры, а также положительно повлияет на повышение интереса школьников к математике, позволит формировать в сознании учащихся представление о целостной картине мира.

Предложенные в исследовании математические задачи с экологическим содержанием и методические разработки материала для проведения внеклассных занятий по геометрии могут быть органической частью школьного курса математики. А система геометрических задач с экологическим содержанием может быть последовательно использована на различных этапах и в различных формах учебно-воспитательного процесса, на уроке и во внеурочное время.

Поставленная цель, выдвинутые теоретические предпосылки и гипотеза исследования определили следующие задачи исследования:

1. Выделить набор знаний о природе, человеке, окружающем мире предметов и явлений, связанных с экологическими проблемами современности и выявить связь этих знаний с курсом математики основной школы.

2. Проанализировать имеющиеся классификации школьных математических задач и выявить основные признаки задач с экологическим содержанием.

3. Обосновать возможность построения системы геометрических задач с экологическим содержанием, предназначенной для использования на уроке и во внеурочное время.

4. Выделить основные принципы построения такой системы и разработать учебные материалы.

5. Дать конкретные методические рекомендации по использованию этих материалов.

6. Провести педагогический эксперимент с целью проверки основных положений диссертации.

На разных этапах работы над диссертацией использовались следующие методы исследования:

— анализ философской, психолого-педагогической, учебно-методической, научной литературы по проблеме исследования;

— изучение и анализ специальной литературы естественно-научной направленности;

— контент-анализ имеющихся сборников задач с практическим содержанием по математике и физике;

— проведение бесед со школьниками, учителями и студентами математических факультетов педвузов;

— педагогический эксперимент.

Научная новизна исследования состоит в том, что в нем:

— сформулированы требования к отбору и использованию задач с экологическим содержанием при обучении геометрии в основной школе;

— определена методика их включения в процесс обученияобоснована возможность построения системы таких задач, предназначенной для использования на уроке и во внеурочное время при изучении геометрического материала;

— выявлена возможность воспитания у учащихся экологической культуры при использовании системы задач с экологическим содержанием в обучении геометрии.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Психолого-педагогическое обоснование возможности использования элементов экологических знаний, связанных с решением математических задач с экологическим содержанием при обучении математике в основной школе.

2.Требования к отбору элементов экологических знаний и составлению задач с экологическим содержанием для их использования на уроках геометрии и во внеклассной работе.

3.Методика построения и использования системы задач с экологическим содержанием при обучении геометрии в основной школе и во внеклассной работе, направленная на формирование экологической культуры школьников и их научного мировоззрения в целом.

Практическая и теоретическая значимость исследования состоит в том, что обоснована возможность построения системы задач с экологическим содержанием для использования при изучении курса геометрии основной школы, выделены основные принципы построения такой системы и определена методика ее включения в процесс обучения. Разработанные в диссертации требования к отбору и использованию задач с экологическим содержанием могут быть использованы учителями математики в их практической деятельности с целью повышения качества и эффективности обучения, а также с целью усиления прикладной и практической направленности курса геометрии основной школы. Включение задач с экологическим содержанием в процесс обучения геометрии может способствовать воспитанию экологической культуры школьников.

Апробация работы.

Материалы и результаты исследования докладывались автором на научных сессиях по итогам научно-исследовательской работы за 1995, 1996, 2000 гг, опубликованы в сборнике научных трудов МПГУ за 1997, 2001 гг, в сборнике тезисов методической секции научно-практической конференции МПГУ в апреле 1997 г, в газете «Миллионер», № 18, 1996 г, в приложении «Математика» к газете «Первое сентября», № 42, 2000 г, в сборнике материалов по методике преподавания математики, 2001 г.

Основное содержание работы было использовано при подготовке и проведении занятий по предмету «Дисциплина по выбору» на IV и V курсах МГПУ в 1999/2000 учебном году и спецкурса по теме «Математика и экология» на II курсе магистратуры МПГУ в 2000/2001 учебном году.

Структура диссертации определена логикой и последовательностью решения задач исследования. Она состоит из введения, трех глав, вые> одое>, списка литературы и приложений.

выводы.

Задачи, определенные нами в начале исследования, полностью разрешены.

Гипотеза нашего исследования полностью подтверждается теоретическими и практическими результатами, полученными в ходе всех этапов педагогического эксперимента.

Выявлена возможность построения системы геометрических задач с экологическим содержанием и определена методика использования такой системы на уроке и во внеурочное время, что являлось целью нашего исследования.

В процессе теоретического и экспериментального исследования в соответствии с его целями и задачами получены следующие основные выводы и результаты:

1. На основе анализа философской, психолого-педагогической, методологической и методической литературы по теме исследования показаны возможности приложении элементов экологических знаний в преподавании геометрии. Выделен набор знаний о природе, человеке, окружающем мире предметов и явлений, связанных с экологическими проблемами современности.

2. Выявлены признаки задач с экологическим содержанием на основе имеющихся классификаций школьных математических задач.

3. Выделены общие принципы подбора фабулы задач с экологическим содержанием, а также указаны основные пути использования таких задач в обучении геометрии в основной школе, показаны дидактические функции этих задач в учебном процессе в целом.

4. Дано обоснование возможности построения системы геометрических задач с экологическим содержанием, предназначенной для использования на уроке и во внеурочное время, выделены основные принципы построения и использования такой системы и разработаны учебные материалы.

5. Разработанная методика использования задач с экологическим содержанием содержит конкретные рекомендации, которые помогут учителю в достижении цели воспитания экологической культуры учащихся.

6. Представлен материал для работы на внеклассных и факультативных занятиях, не только в виде задач, но и в виде кратких сведений по темам, имеющим общие положения и в геометрии, и в экологии.

7. Доказана необходимость и возможность включения задач с экологическим содержанием в школьное математическое образование вообще.

8. Теоретические исследования и педагогический эксперимент позволяет сделать вывод о том, что использование задач с экологическим содержанием в преподавании курса геометрии основной школы предоставляет возможность: -воспитания у учащихся экологической культуры:

— создания в их сознании целостной картины мира: -формирования представления о математическом моделировании: -выявления связей между геометрическими понятиями и окружающей реальностью:

— повышения интереса к предмету геометрии.