Формирование экологической культуры учащихся на уроках физики в средней школе средствами информационных технологий

Литература

Варенова, Л.И. Рейтинговая интенсивная технология модульного обучения / Л.И. Варенова, В.Ж. Куклин, В.Г. Наводнов. М.: ИПЦ МГАП, 1993. 67 с.

Module and rating system of control of the student’s achievements while teaching Physics in the professional colleges

The problem of control of the student’s achievements in the process of teaching Physics in professional colleges is studied. The model of module and rating control and evaluating of the results system is given. The matter and basic principles of the module approach to education are studied, as well as the basic elements of module programme, the advantages of module and rating control system of the results of education are justified.

Key words: module education, rating control of students ’ achievement, teaching Physics in colleges.

A.B. ПЕРЕВАЛОВ

ФОРМИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ УЧАЩИХСЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ СРЕДСТВАМИ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИЙ

Рассматриваются межпредметные связи физики с дисциплинами гуманитарного цикла, способствующие формированию экологической культуры школьников в контексте применения современных информационных технологий.

Ключевые слова: физика, история физики, экология, экологическая культура, педагогика, межпредметные связи, литература.

Приоритетный национальный проект «Образование», ставящий своей целью повышение качественного уровня подготовки учащихся, предусматривает реализацию комплекса мер по формированию экологической культуры, «под которой понимают весь комплекс навыков бытия в контакте с окружающей природной средой» [20:485]. В первую очередь эта зада-

ча возложена на физическое образование, ведь именно физика - «натуральная философия», по определению Ньютона, наука о природе, ее устройстве, механизмах, законах, управляющих ее действиями [6:33]. Особенное значение приобретает физика атомного ядра, достижения которой всего за одно столетие кардинально изменили облик цивилизации и характер взаимоотношений человека и природы. Реалии современного мира, пережившего в XX в. ужасы техногенных катастроф, делают необходимой «гуманитарную экспертизу» (В.И. Данильчук) каждого экономического нововведения.

Формирование экологической культуры учащихся становится одной из приоритетных задач современной образовательной системы, решаемой в контексте гуманизации и гуманитаризации естественнонаучных дисциплин. Ученые-методисты в своих работах, посвященных вопросам формирования экологической культуры молодого поколения, подчеркивают общественную необходимость воспитания экологически ориентированного мировоззрения. Так, Л.В. Тарасов делает акцент на том, что «сейчас антропогенная нагрузка на природу возросла настолько, что фактически приблизилась к критической черте, когда возможен необратимый непредсказуемый переход всей биосферы в качественно новое состояние» (скорее всего, непригодное для обитания людей) [18:272]. Вот почему и сегодняшний школьник - не «сторонний наблюдатель, анализирующий окружающий его мир по частям», он «включается теперь в исследуемый мир в качестве важнейшего фактора, определяющего дальнейшую эволюцию этого мира» (Там же). А.В. Хуторской, обобщая свой педагогический опыт (он работал учителем физики), заключает: «'“Возвращение к естеству!” - такой природосообразный лозунг я предложил бы в качестве альтернативы существующей в школе ориентации на усвоение основ наук или достижений очень популярного когда-то научно-технического прогресса» [19:63]. Отстаивая востребованную современным обществом личностную ориентацию образования, В.В. Сериков убеждает: школа должна давать такие знания, «которые могут быть эффективно использованы для утверждения интересов чело-

© Перевалов A.B., 2009

века, оптимизации его отношений с миром природы, техники и познания» [16:74].

В.И. Данильчук, размышляя об основных направлениях гуманитаризации естествен -нонаучных дисциплин, останавливается и на «развитии общетеоретических знаний, которые будут способствовать формированию экологической культуры учащихся, расширению их представлений о проблемах охраны окружающей среды и роли физической науки в этом процессе» [4:67].

Поскольку экологическая культура рассматривается как часть общечеловеческой культуры, то ей свойственны все функции этого сложного феномена - «второй природы»: «закреплять, транслировать, передавать и генерировать программы социальной жизни людей» [5:49], с тем лишь уточнением, что в центре ее «программы» -спасение жизни на Земле. Требуется еще одно уточнение: некоторые современные ученые (С.Н. Глазачев, И.В. Кристя и др.) склонны рассматривать экологическую культуру как «основу, базис общей культуры, сердцевину новой, гуманистически-технологической культуры XXI века» [10: 10]. Разработанная нами теоретическая модель формирования экологической культуры учащихся 11-х классов может быть представлена в виде полифункцио-нальной структуры, объединяющей четыре взаимосвязанных компонента (мотивационный, когнитивный, рефлексивно-деятельностный и эмоционально-ценностный), каждый из которых обладает своей спецификой.

Мотивационный компонент экологической культуры направлен на формирование потребности учащихся в овладении физико-экологическими знаниями, умениями и навыками природосообразного поведения, осознания ими жизненной необходимости освоения экокультурных знаний, готовности к их применению в будущей профессии и практической деятельности. Основу когнитивного компонента экологической культуры составляют «физико-экологические знания» (К.А. Юрьев) - система научных фактов, характеризующих развитие представлений физической науки о структуре микромира и влияние этих представлений на человека, природу, историю и современное состояние общества. Рефлексивно-деятельностный компонент экологической культуры предполагает заинтересованность школьников в постоянном усвоении и присвоении экологических знаний, соот-

носимых с собственными способами деятельности. Связанное с психологическими механизмами рефлексии стремление к экологически ориентированным формам деятельности неотделимо от понятия «экологические ценности». Аксиологизация предметного содержания научно-образовательной деятельности, расширение эмоциональной сферы личности, «пропускающей через себя» экологические проблемы, формирование готовности к созиданию составляют содержание эмоционально-ценностного компонента экологической культуры учащихся.

В современной школе развитию всех этих компонентов на уроках физики способствуют информационные технологии, обеспечивающие реализацию межпредметных связей физики с дисциплинами гуманитарного цикла, прежде всего - с историей и литературой, неизменно рассматривающей «человека в пейзаже». Разработан -ный нами электронный образовательный ресурс состоит из трех модулей, каждый из которых является завершенной дидактической структурой, раскрывающей и «культурообразующую функцию науки» (М.К. Мамардашвили). Так, применение 1-го блока программы, ориентированного на изучение вводных тем раздела «Основы атомной и ядерной физики», предполагает опору на знание учащимися курса «История Древнего мира». Это вполне объяснимо: с точки зрения общественных функций «образование - средство социальнокультурной наследственности, передачи социального опыта последующим поколениям» [2: 33]. Компьютерная программа напомнит: понятие «атом» школьникам встречалось еще на уроках по истории Древней Греции 8 в. до н.э. Им будет интересно узнать, что античный философ Демокрит, основоположник учения атомизма, считал: «... в бесконечном пространстве в различных направлениях беспорядочно носятся атомы. Они разнообразны по форме» (цит. по: [18: 24 - 25]). Важнейшие - «гладкие атомы». Это они при попадании в глаз дают ощущение белого цвета, а попав на язык - сладкий вкус. Ну а если «гладкие атомы» оказываются в носу - человек ощущает благовоние. Эта занимательная информация, способствующая формированию мотивационного компонента экологической культуры, дополняется сведениями о том, что именно с атомами Демокрит и его последователи связывали представление о «сущности прекрасного, заключающейся в

симметрии, мере, гармонии частей, в определенных количественных соотношениях» [13: 57]. Это положение можно продемонстрировать с помощью включенной в первый модуль электронного образовательного ресурса трехмерной модели строения материи по представлениям Демокрита -своего рода «паззл Демокрита», складывающийся из множества разнородных элементов. «Виртуальное» путешествие в историю органично дополняется незаменимым жанром - словом учителя, воспитывающим в современных подростках «уважение к минувшему» (А.С. Пушкин): «Мыслители Древней Греции четко различали “физис” - природу и “технос” - дело рук человека. Физис - природа в Древней Греции - повсеместно почитался весьма высоко. Соответственно этому общему принципу древнегреческая цивилизация находилась в гармонии с природой. Насилие над природой было сведено к минимуму, а поощрялись только такие технологии, которые вписывались в природу» [11: 16]. Такая поучительная параллель с историей, воздействуя на мотивационную сферу личности, экологизирует сознание сегодняшних школьников и дарит открытие: в умозрительных построениях античных философов - предвидение различных сторон современной научной картины мира, хотя многие из древних догадок получили подтверждение только в конце XIX - начале XX в., когда арсенал научных приборов смог обеспечить высокую точность и корректность сложных экспериментов. Сведения об исследованиях в области строения атома, проводившихся на рубеже XIX - XX вв. блестящими учеными-экспериментаторами Дж. Томпсоном, Ф. Содди, Э. Резерфордом и др., составляют основу второго модуля разработанного электронного образовательного ресурса, формирующего когнитивный компонент экологической культуры. Этот модуль расширяет представления о роли науки в формировании «интеллектуального климата эпохи» (Т. Астахова), что особенно отчетливо проявляется в случае обращения школьников к произведениям художественной литературы, которые также отражены в программе. Сочетание интересных исторических сведений с литературными примерами помогает «раскрытию красоты теорий и интеллектуальных прорывов, систематизации жизненных наблюдений, рефлексии учащимися логики изложения, рассказу об истории научных ре-

волюций и художественных озарениях» [16: 135]. Появление на экране портрета А. Белого - выдающегося поэта Серебряного века - свидетельствует о том, что «строгая физика» (А. Белый) и связанные с ней открытия творчески ассимилировались русскими художниками. Поэт - выпускник естественного отделения физико-математического факультета Московского университета, наделенный эрудицией и широтой интересов, «говорил о Боре и Резерфорде, когда

о них знали только узкие специалисты» (Т.Ю. Хмельницкая). Так, А.Белый в своей поэме «Первое свидание» (1921) заговорил и о чудовищной силе атомной энергии, словно предвидя возможные разрушительные последствия: «Мир - рвался в опытах Кюри // атомной, лопнувшею бомбой...» [1: 619]. В 1937 г., живя в Чехии, на «родине радия», открытого М. Кюри, М.И. Цветаева познакомилась с книгой ее дочери -Э. Кюри, поведавшей о жизни и научном подвиге великого ученого. Мучительно переживая за Чехию, не сумевшую выдержать натиска фашистских сил, М. Цветаева вдохновляется образом гениальной женщины, которая «своим открытием осветила весь мир» [15: 29]. Знакомство с такими материалами позволяет использовать «неявное, через косвенные процессуальные способы включение обучаемого в эмоционально-ценностное восприятие и переживание изучаемого» с помощью «приемов контекстуаль-ности, парадоксальности, диалогичности, дидактической игры» [4: 58]. Один из «биографических парадоксов» может быть раскрыт учителем на уроке физики: «Мария Кюри дожила до 77 лет, хотя постоянно экспериментировала с ампулой, в которой был запаян 1 г радия, выделенного ею вместе с мужем из урановой руды. Чтобы оценить, какую чудовищную дозу радиации получила Мария Кюри и тем не менее дожила до весьма почтенного возраста, надо учесть, что радиоактивность всего топлива (70 т урана), загружаемого в современный реактор, составляет 12 Ки» [12: 9]. Учитель напоминает классу о том, что этот парадокс только подчеркивает то жизненно важное для всех правило, которое установила международная комиссия по радиационной защите: предельно допустимая поглощенная доза излучения для людей, работающих с радиацией, не должна превышать 0,05 гр за год. Экологически значимой представляется информация о том, что в память о научном подвиге супругов Марии и Пьера Кюри была

названа внесистемная единица активности радиоактивных изотопов: 1 кюри означает активность изотопа, в котором за 1 с происходит 3.7* 1010 актов распада:

1 кюри =3,7-1010 Бк. (беккерелей).

Третий блок электронного образовательного ресурса, оказывая мощное влияние на формирование рефлексивно-деятельностного компонента экологической культуры, выдвигает на первый план вопросы философии физики, о которой академик А.Б. Миг-дал сказал: «В наши дни воспитание чувства ответственности и нравственной чистоты становится вопросом жизни и смерти, не менее важным, чем сама наука и ее приложения» [13:27]. Важно, что по времени проведения уроки по атомной физике приходятся на апрель, напоминая современникам об апрельских днях 1986 г., когда произошедшая в четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС авария разделила историю человечества на «до» и «после». Предусмотренные в ходе работы с 3-м модулем предлагаемого образовательного ресурса компьютерное решение физических задач на определение оптимальных веществ-поглотителей определенных видов ионизирующих излучений, расчет безопасных для здоровья человека доз облучения, виртуальные экскурсии на АЭС позволяют школьникам разумно относиться к самому понятию «радиация», вырабатывать навыки природосообразного поведения в новой экологической реальности и помогать в этом окружающим.

Рассматриваемый фрагмент разработанного электронного ресурса, способствующий формированию эмоционально-ценностного компонента экологической культуры, содержит сведения о том, что эта самая крупная из экологических катастроф вызвала к жизни целый ряд художественных произведений, которые расширяют эмоционально-ценностную сферу личности. Среди них «Чернобыльская молитва» А. Алексеевич, «Последняя пастораль» А. Адамовича и др. Опора на межпредметные связи с историей и литературой помогает учителю физики «очеловечить» свой предмет, заставить класс вслушаться в голос профессионального физика В.А. Легасова, одного из руководителей ликвидации катастрофы на ЧАЭС: «Чернобыль взрывается оттого, что нынешние “гении техники” стоят не на плечах Толстого и Достоевского, а на плечах таких же “технарей”, как и они сами» (цит. по: [22]). В 3-й модуль образовательного ресурса

вмонтированы и фрагменты доклада Международной комиссии по атомной энергетике, где отмечено: «Трагедия на Чернобыльской атомной станции 26 апреля 1986 года сделала необходимым создание международного правого поля в области безопасного и мирного использования атомной энергии» [21]. Разумеется, эти проблемы не разрешимы без помощи отечественных ученых, ряды которых в скором времени пополнят и нынешние учащиеся. Такая перспектива оказывается особенно ценной в контексте современного личностно ориентированного подхода к построению образовательного процесса, «направленного на освоение социальных норм и культурных ценностей общества, на проявление активности, на стремление к саморазвитию и самореализации в информационном обществе» [9:28]. Благодаря компьютерной поддержке уроков по атомной физике школьники не только воспринимают яркий, зрелищный материал для уточнения представлений об основных понятиях этого раздела, но и получают эмоционально насыщенную характеристику тех исторических периодов, которые связаны с развитием атомной физики - от ее первых шагов до экологически безопасной ядерной энергетики с полным замыканием цикла.

Литература

1. Белый, А. Стихотворения и поэмы / А. Белый. Л.: Сов. писатель,1966.

2. Борытко, Н.М. Общие основы педагогики: учеб. для студ. пед. вузов / Н.М. Борытко, И.А. Соловцова. Волгоград, 2006.

3. Гельман, З.Е. История науки и культуры в общеобразовательной школе / З.Е. Гельман // Педагогика. 1999. №5.

4. Данильчук, В.И. Гуманитаризация физического образования в средней школе» (личностно-гуманитарная парадигма) / В.И. Данильчук. Волгоград, 1996.

5. Данильчук, Е.В. Информатизация образования как приоритетное направление его модернизации в условиях информационного общества / Е.В. Данильчук // Изв. Волгогр. гос. пед. унта. Сер.: Филологические науки. 2002. №1.

6. Дуков, В.М. Экологическое образование в школьном курсе физики / В.М. Дуков, А.В. Дуков // Педагогика. 2005. №3.

7. Ершова, С.К. Структура современного образования / С.К. Ершова, М.П. Груздев // Информатика и образование. 2005. №1.

8. Загвязинский, В.И. Теория обучения: современная интерпретация / В.И. Загвязинский. М., 2006.

9. Коротков, А.М. Теоретико-методическая система подготовки учащихся к обучению в компьютерной среде / А.М. Коротков. Волгоград, 2004.

10. Кристя, И.В. Формирование экологической культуры в процессе образования и воспитания: автореф. ... канд.пед.наук / И.В. Кристя. М., 1997.

11. Магаршак, Ю.Б. Девять муз и баланс человека с природой / Ю.Б. Магаршак // Экология и жизнь. 2007. №7.

12. Мартыненко, Б.В. О радиации - беспристрастно / Б.В. Мартыненко, М.В. Михалева // Химия в школе. 2008. №4.

13. Мигдал, Б. Физика и философия / Б. Миг-дал // Вопр. философии. 1990. №1.

14. Овсянников, М.Ф. Эстетика в прошлом, настоящем и будущем: из истории эстетической мысли / М.Ф. Овсянников. М.,1988.

15. Саакянц, А. К 100-летию М. Цветаевой. Последняя Франция / А. Саакянц // Вопр. лит. 1992. Вып. III.

16. Сериков, В.В.Образование и личность. Теория и практика проектирования педагогических систем / В.В. Сериков. М.,1999.

17. Скатов, Н.Н. Погружение во тьму. Русская классика сегодня / Н.Н. Скатов // Лит. газ. 2003. 19 - 25февр.

18. Тарасов, Л.В. Современная физика в средней школе / Л.В. Тарасов. М.,1990.

19. Хуторской, А.В. Методика личностно ориентированного обучения. Как обучать всех по-разному? / А.В. Хуторской. М.,2005.

20. Передельский, Л.В. Экология: учебник/ Л.В. Передельский, В.И. Коробкин, О.Е. При-ходченко. М., 2007.

21. International Nuclear Law in the Post-Chemobyl Period (2006) [Electronic resource]. Режим доступа: www.iaea.org/Publications/Booklets/ Chernobyl/inl_postchernobyl.html

22. Щербак, Ю. Чернобыль / Ю. Щербак // Фантом: сборник документальных и художественных произведений о трагических событиях на Чернобыльской АЭС. М., 1989. С.165.

Forming of ecological culture of students at the physics classes in middle school by means of informational technologies

The inter-subjective relations of physics with disciplines of humanistic cycle, which facilitate the formation of ecological culture of pupils at the context of modern use of informatics, are shown.

Key words: physics, history of physics, ecology, ecological culture, pedagogy, inter-subjective relations, literature.

А.А. АКСЕНОВ

РОЛЬ СОСТАВЛЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ В ОБУЧЕНИИ ШКОЛЬНИКОВ ПОИСКУ ИХ РЕШЕНИЯ

Рассматривается проблема составления математических задач школьниками. Показано, что систематическое составление задач учащимися средних школ способствует формированию у них умения выполнять поиск решения математических задач, а не только аналогичных тем, которые они составляют.

Ключевые слова: задача, поиск, составление, решение, обучение.

Обучая школьников решению задач, важно учесть, что значительную помощь в обучении поиску их решений может оказать составление различных математических задач. Имеется в виду предельно общая ситуация: если в процессе обучения математике школьники систематически составляют задачи, то они на более высоком уровне умеют выполнять поиск решения любых задач, а не только аналогичных тем, которые они составили. В данной статье выявим причины, по которым составление задач учащимися способствует более успешному решению любых других задач.

Выделим диаметрально противоположные ситуации, имеющие место в составлении математических задач школьниками. Во-первых, можно формально составлять задачи, аналогичные уже решенным. Здесь имеется в виду аналогия только с внешним строением задачи, которая в общем случае может привести к тому, что, начиная с некоторого этапа в решении задач, наблюдается существенная разница, которая приводит к принципиально разным ответам. Часто это имеет место в составлении уравнений, но и здесь может получиться полная аналогия. Особенно ярко это выражено в сюжетных задачах, которые решаются в несколько действий (при этом не нужно производить вычитание и деление). Разумеется, дидактическая ценность составления таких задач невелика. Этот прием можно применять в начальных и младших клас-

© Аксёнов А.А., 2009