Реализация принципа системности в построении и изучении курса «Мониторинг окружающей среды»

Содержание экологического образования призвано формировать сознание нового типа и экологическое мировоззрение, которое включает ценности и идеалы, убеждения и принципы, способы познания и деятельности, нормы и требования экологического и нравственного императивов, ответственность человека за сохранение благоприятной социоприродной среды.

Общенаучный принцип системности, определяя системный подход в решении проблемы, ставит перед необходимостью пересмотра целей, содержания и методов организации экологического образования в школе и вузе.

Цель экологического образования трактуется большинством авторов как формирование экологического сознания и экологической культуры личности (Андреева Н.Д., Ситаров В. А., Пустовойтов В.В.). При этом, экологическая культура характеризуется как совокупность практического и духовного опыта взаимодействия человека с природой, обеспечивающая его наиболее полноценное выживание (Суравегина И.Т., Зверев И. Д., Сапунов В. Б., Легков В. В., Соломин В.А.).

Обосновывается новая теоретическая концепция образования: для всестороннего развития личности необходимы интегрированные знания, системное видение мира. Эта концепция представлена в работах Г. С. Батилева, И. Ю. Алексашиной, А. Г. Спиркина, Э. Д. Днепрова и других.

Из нее вытекает положение, что формирование интегрированного знания потребует максимального приближения к миру природы, причастности к познавательной и природоохранительной деятельности. Необходимо освоение системного мышления, позволяющего оперировать разноплановыми, нелинейными процессами, идущими одновременно на разных уровнях организации биосферы и общества.

Именно системностью как полнотой образованности человека определяются целесообразность и культуросообразность его деятельности в личностном, общественно-политическом и социально-производственном пространствах.

Формирование и развитие системных экологических знаний и способов деятельности в процессе подготовки будущего учителя стало актуальной дидактической проблемой. Для понимания учащимися всей важности решения экологических проблем, необходимо подготовить учителя, способного осуществлять организацию самостоятельной творческой деятельности.

Мы исходим из того, что цели и задачи экологического образования наиболее полно реализуются в процессе развивающего обучения, создающего условия для формирования и развития системных обобщенных знаний и способов деятельности, общих (интеллектуальных), специальных и творческих способностей обучаемых, положительной мотивации учения.

Структура и процесс формирования и развития системных обобщенных знаний и способов деятельности учащихся исследованы в работах Г. Д. Кирилловой, С. Н. Горычевой, Л. А. Исаевой, Н. Ю. Лейкиной, Л. В. Семеновой, Т. Г. Феофиловой, И. Н. Саталкина.

Педагогическая практика подтверждает высказываемую многими учеными мысль о том, что уровень экологического образования в школе продолжает оставаться низким. Правомерно утверждение, что причиной этого является односторонняя подготовка учителей в педагогических вузах и университетах: пробелы в раскрытии значимых мировоззренческих проблем при дублировании в изучении менее важныхразрозненность теоретических знаний, их узкая практическая направленность. Деятельность учителя требует самостоятельного преобразования полученных знаний: систематизации, объединения вокруг определенной проблемы, имеющей многосторонний и целостный характер, превращения в средство решения реальных практических задач. Кроме того, осознавая в целом сущность и роль исследовательской деятельности в области экологии, большинство учителей не могут выделить ее конкретные задачи, определить ее содержание и структуру.

В связи с этим возникают противоречия:

— между природой экологического знания и процессом его формирования;

— между требованиями времени формировать у студентов взаимосвязанные, системные знания и обобщенные способы деятельности и их фактической разобщенностью;

— между потребностью в учителе, способном к организации творческой исследовательской деятельности по проблемам экологии, и неготовностью выпускника вуза к реализации такой деятельности.

Необходимость разрешения этих противоречий обусловила выбор темы исследования, целью которого стало выявление и создание педагогических условий, обеспечивающих реализацию принципа системности в построении и изучении курса «Мониторинг окружающей среды».

Объект исследования — системный подход в экологическом образовании.

Предмет исследования — реализация принципа системности в построении и изучении курса «Мониторинг окружающей среды».

В основу исследования положена гипотеза, согласно которой принцип системности в построении и изучении курса реализуется, если:

— содержание теоретического и практического разделов курса, отражают единство фундаментальных законов экологии и способа изучения состояния экосистем — метода системного анализа;

— студенты включаются в процесс развивающего обучения, обеспечивающего формирование системных обобщенных знаний и способов деятельности;

— теоретические знания имеют практическую направленность, которая осознается в процессе рефлексии и самоконтроля;

— используются приемы, выявляющие системную сущность учебного материала как основы развития обобщенных способов деятельности (натурные наблюдения, эксперимент, схематизация, моделирование, прогнозирование);

— применяется система познавательных задач, отражающих основные этапы осуществления метода системного анализа окружающей среды, изучаемого в лекционном курсе;

— определены и обоснованы критерии оценки успешности формирования системных обобщенных знаний и способов деятельности студентов.

Задачи исследования:

1. Теоретически обосновать основные признаки системности как ведущего принципа фундаментальной экологии, организации подготовки современного специалиста в вузе и построения содержания учебной информации.

2. Проанализировать противоречия, тенденции и перспективы системы школьного экологического образования.

3. Разработать модель учебного курса «Мониторинг окружающей среды», обобщающего и систематизирующего содержание фундаментальной экологии.

4. Выявить зависимость между процессом формирования системных обобщенных знаний и развитием познавательной самостоятельности студентов, их способностью к продуктивной рефлексии.

5. Определить показатели результатов обучения студентов в условиях системного моделирования содержания экспериментального курса и его реализации.

Методологические основания: положения о диалектическом единстве человека, его деятельности и природы и представления о том, что законы организованности биосферы станут законами деятельности людей (Вернадский В.И., Гирусов Э. В., Тихонов А.А.) — представление о системе как о научном понятии, дисциплине мышления, способе познания и деятельности (Паск Г., Дружинин В. В., Анохин П. К., Черняк Ю. А., В. А. Карташев Ю.А.) — проблемы взаимодействия человека и окружающей среды (Гирусов Э.В., Бессонова А. А., Леонтьев А. Н., Резвицкий И. И., Юдин Э.Г.) — педагогические аспекты взаимодействия человека и природы (Герасимов Н.Н., Тюмасева З. И., Четакова А. А., Шварц J1.H.) — система' развивающего обучения (Кириллова Г. Д., Кулюткин Ю. Н., Рубинштейн C. JL) системный подход в экологическом образовании (Реймерс Н.Ф., Алексашина И. Ю., Андреева Н. Д., Зверев И. Д., Чернова Н.М.) — взаимосвязь экологических знаний и экологических умений, навыков, норм, ценностей (Моисеев Н.Н., А. Н. Захлебный Н.Н., Александрова Н. М., Алексеев С. В., Пономарева И.Н.).

В ходе работы применялись следующие методы педагогического исследования:

— изучение и анализ современной философской, психолого-педагогической и естественнонаучной литературы по избранной проблеме;

— целенаправленное наблюдение за деятельностью студентов в процессе обучения;

— выполнение студентами самостоятельной исследовательской работы творческого характера;

— педагогический эксперимент, направленный на моделирование педагогических условий, способствующих формированию системных обобщенных знаний и способов деятельности;

— анализ полученных данных.

Экспериментальная база:

Опытно-экспериментальная работа проводилась со студентами 5 курса дневного отделения факультета естествознания, географии и туризма Ленинградского государственного университета им. А. С. Пушкина (специальность «Биология») в процессе разработки и апробации авторского курса «Мониторинг окружающей среды».

Этапы исследования:

Исследование проводилось в период с 1999 по 2004 год и включало в себя три основных этапа.

На первом этапе (1999;2001 гг.) — определялись цель и задачи исследования, осуществлялся анализ литературы по проблемам экологического образованияизучалась степень разработанности проблемы системного подхода в философской, педагогической, психологической и естественнонаучной литературеразрабатывалась концепция экспериментальной работы.

На втором этапе (2000;2003 гг.) проводился формирующий эксперимент и проверка гипотезы исследования, анализ эмпирических данных.

На третьем, обобщающем, этапе работы (2003;2004 гг.) систематизировались и обобщались результаты исследования, корректировались и уточнялись теоретические выводы, оформлялась рукопись диссертации.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

— обобщены результаты философских и психолого-педагогических исследований по проблеме системного подхода в экологическом образовании;

— определены основные признаки системности, определяющей уровень понимания предмета и явления и средство познания его сущности, как ведущего принципа организации подготовки современного специалиста в вузе и системного построения содержания учебной информации;

— применена концепция развивающего обучения по формированию системных обобщенных знаний и способов деятельности в вузовском преподавании;

— обоснована зависимость между формированием системных обобщенных знаний и развитием исследовательских умений студентов, их способностью к продуктивной рефлексии.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что:

— обоснована модель построения учебной дисциплины на основе принципа системности;

— определены педагогические условия, которые обеспечивают формирование обобщенных системных знаний и способов деятельности в процессе изучения экологии в вузовском преподавании.

— выявлена зависимость между сформированностью системных обобщенных знаний, составляющих основу экологического миропонимания, и развитием творческой самостоятельности студентов;

— определена роль системных обобщенных знаний и способов деятельности в профессиональном становлении учителей, ориентированных на перспективы школьного экологического образования.

Практическая значимость исследования состоит в том, что:

— определены условия, обеспечивающие реализацию принципа системности в построении и изучении курса «Мониторинг окружающей среды" — разработана и апробирована система познавательных задач, позволяющая программировать исследование, оценивать и прогнозировать состояние элементов окружающей среды;

— предложены критерии оценивания результатов обучения студентов в условиях системного моделирования курса «Мониторинг окружающей среды» и его реализации;

— материалы и рекомендации, опубликованные по результатам исследований, внедрены в практику подготовки специалистов в Ленинградском государственном университете им. А. С. Пушкина и отражены в содержании авторских программ:

Проблемы экологического образования и воспитания", для студентов 5 курса заочного отделения (специальность «Биология») — «Мониторинг окружающей среды», для студентов 5 курса дневного отделения факультета естествознания, географии и туризма (специальность «Биология») — «Общая экология», для студентов небиологических специальностей.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Принцип системности как основа построения курса «Мониторинг окружающей среды» способствует раскрытию сущности изучаемого учебного материала, обеспечивает повышение научности и мировоззренческой значимости содержания, его практическую направленность и развитие способности к системному анализу.

2. Включение студентов в процесс формирования обобщенных системных знаний и способов деятельности достигается в том случае, если обеспечивается взаимосвязь между изучением теоретических проблем и выполнением самостоятельной практической работы, основывающейся на изучении, осмыслении и применении метода системного анализа.

3. Системные обобщенные знания и способы деятельности формируются в процессе развивающего обучения в силу того, что оно обеспечивает раскрытие ведущих идей, общих принципов и закономерностей изучаемого учебного материалатворчество, свободу выбора, самостоятельность в принятии решенийшироту применения знаний и способов деятельностиразвитие мотивации успеха и рефлексии.

4. Формирование системных обобщенных знаний и способов деятельности в результате изучения курса «Мониторинг окружающей среды» способствует подготовке учителя, ориентированного на перспективы развития школьного экологического образования.

Достоверность результатов исследования определяется опорой на философские, социально-психологические и педагогические подходы в определении ведущих идей исследованияприменением методов исследования, адекватных предмету, целям и задачам исследованияопытно-экспериментальной работой, направленной на решение системы исследовательских задач.

Апробация результатов исследования осуществлялась посредством: публикаций соответствующих материалов в межвузовских сборниках научных трудовв ходе обсуждения результатов исследования на заседаниях кафедры педагогики им. А. С. Пушкинав процессе преподавательской деятельности на факультете естествознания, географии и туризма Ленинградского государственного университета им. А. С. Пушкина.

Структура диссертации: содержит введение, две главы, заключение, список литературы, четыре приложения, семь таблиц и двенадцать рисунков.

Выводы по второй главе.

1. При построении курса «Мониторинг окружающей среды» осуществляется опора на широкий спектр естественнонаучных знаний, полученных студентами ранее.

2. «Мониторинг окружающей среды» определяет систему знаний и соответствующие ему способы действий, строится с учетом установления взаимосвязи структурных и функциональных характеристик экологической системы, позволяющих определить степень ее устойчивости.

3. Особенности предлагемого курса заключаются в реализации цели: включение студентов в изучение метода системного анализа через установление системных связей между биотической, абиотической и антропогенной составляющей элемента окружающей среды, который дает возможность использовать экологические знания в качестве универсального инструмента при исследовании конкретного объекта мониторинга.

4. Метод системного анализа дает возможность исследовать состояние любой экологической системы.

5. Взаимосвязь содержательной и оперционально-деятельностной сторон при изучении мониторинга окружающей среды осуществляется путем взаимозависимости раскрытия теоретических проблем в лекционном курсе и соответствующих ей этапам в развитии творческой самостоятельной работы студентов.

6. Поэтапное изучение теоретического материала во взаимосвязи с практической деятельностью, обеспечивает единство формирования обобщенных системных знаний и способов деятельности.

7. Применение обобщенных знаний обеспечивает студентам свободу выбора в постановке проблемы и анализе конкретного объекта исследования.

8. Моделирование учебного предмета и создание оптимальных условий для усвоения системных обобщенных знаний и способов деятельности реализуется в условиях развивающего обучения в силу того, что оно обеспечивает раскрытие ведущих идей, общих принципов и закономерностей изучаемого материалатворчество, свободу выбора и принятия решенийшироту применения знаний и способов деятельностиразвития мотивации успеха и рефлексии.

9. Педагогические условия, свойственные развивающему обучению, дают возможность при выполнении самостоятельной творческой работы:

— определить структурно-функциональные характеристики экосистемы, индикаторы ее состояния и ключевые факторы воздействия;

— построить программы натурных наблюдений и лабораторных экспериментов;

— создать модель экосистемы, позволяющую прогнозировать ее состояние в будущем;

— оценить адекватность модели экосистемы, что дает возможность студентам контролировать принимаемые решения и корректировать собственную деятельность.

10. Результативность достижений студентов свидетельствует:

— о зависимости между системой знаний и системой познавательных действий;

— о характере решения познавательных задач каждого из этапов самостоятельной работы на репродуктивном, препродуктивном и творческом уровнях;

— об успешности прохождения этапов выполняемой самостоятельной творческой работы и степени сформированности системных обобщенных знаний и способов деятельности на полном уровне — 64%, относительно полном — 23%, частичном — 11% и на нулевом уровне -3%.

11 .Результаты проведенного исследования свидетельствуют о целесообразности на завершающем этапе обучения вводить учебные курсы, систематизирующие и обобщающие проблемы учебного предмета или цикла учебных дисциплин.

Заключение

.

Выполнено теоретико-экспериментальное исследование, в результате которого:

— определены методологические основы реализации принципа системности, соответствующего сущности экологического знания, обеспечивающего выявление его содержательных компонентов и связей, синергетических процессов;

— проанализированы философские, психологические и педагогические исследования в аспекте интеграции содержания экологического образования, что способствует становлению миропонимания с позиций системного подхода, при котором главной безусловной ценностью становится человек, его деятельность, направленная на сохранение природы;

— обосновывается, что принцип системности позволяет конструировать учебный предмет, исходя из его сущности, и формировать в единстве содержательную, деятельностную и мотивационную стороны экологического знания;

— показано существование объективной зависимости между формированием системного, целостного знания, обобщенных способов деятельности и способностью к самостоятельной творческой деятельностизнания, усвоенные на уровне осмысления структурно-функциональной организации природных систем, могут быть использованы в качестве способа изучения этих систем, а так же для решения познавательных задач конструктивного и творческого характера;

— изучены концептуальные подходы к раскрытию содержания экологии, определяющие системообразующую проблему экологического образования — проблему человека и его отношения к миру и стратегическую цель образования — формирование экологического мировоззрения, основу которого составляют научные знания, экологическая культура и этикаединству природы должно соответствовать единство знаний о природе и человекеопределяющим компонентом в этой системе должно стать знание фундаментальных экологических законов;

— мы исходим из того, что познание и осмысление единства концептуальных подходов к проблемам экологии возможно только при использовании целостного, системно-синергетического подхода в организации экологического образования;

— определено, что система в субъект — объектном отношении выступает как двойственная категория, следовательно, цели экологического образования объединяя информационную сущность науки и отношение к ней, работают на формирование экологического сознания, экологической культуры, экологической этики и экологической ответственности.

— показано, что принцип системности обеспечивает системную организацию экологического образования на базе всех его компонентов: цели, задач, содержания, методов, форм, педагогических технологий, средств обучения, различных видов экологической деятельности.

— проанализированы противоречия, тенденции и перспективы системы школьного экологического образования, определяющие принципиальные подходы к подготовке учителя биологии, обладающего не только высокой культурой, глобальным уровнем мышления, но и владеющего системой знаний и исследовательских умений, способного организовывать учебный процесс так, чтобы ученики могли получать опыт социально значимой, экологически оправданной деятельности;

— авторская позиция состоит в признании необходимости построения в системе вузовского экологического образования обобщающего курса, отражающего сущностные проблемы и связи науки и определяющего способы действий, соответствующих системному знаниюрешение такой задачи может осуществляться посредством целенаправленной системной организации образовательного процесса, повышения познавательной активности студентов, возрастания роли экспериментальных методов;

— определено, что системное изучение учебного материала как основа развития обобщенных способов деятельности осуществляется в процессе системного конструирования учебного предмета, при формировании в единстве содержательной, деятельностной и мотивационной сторон процесса обучения;

— установлено, что моделирование учебного предмета и создание оптимальных условий для усвоения системных обобщенных знаний и способов деятельности реализуется в условиях развивающего обучения в силу того, что оно обеспечивает раскрытие ведущих идей, общих принципов и закономерностей изучаемого материалатворчество, свободу выбора и принятия решенийшироту применения знаний и способов деятельностиразвития мотивации успеха и рефлексии;

— обосновано, что при формировании системных обобщенных знаний и способов деятельности в особом систематическом курсе, единство структурно-информационной и функциональной сторон обучения приобретает двойное значение:

— во-первых, осуществляется осмысление механизмов развития, присущих системному знанию;

— во-вторых, осмысление структуры системного знания становится основанием технологии его изучения, действий, которые должны осуществить преподаватель и студенты для достижения поставленной цели.

Представлены результаты опытно — экспериментальной работы, подтвердившие положения о том, что:

— курс «Мониторинг окружающей среды», организованный как целостный образовательный процесс «работает» прежде всего, на формирование естественнонаучной картины мира как системного образа природы, созданного путем синтеза естественнонаучных знаний на основе фундаментальных законов природы;

— «Мониторинг окружающей среды» определяет систему знаний и соответствующие ему способы действий, строится с учетом установления взаимосвязи структурных и функциональных характеристик экологической системы, позволяющих определить степень ее устойчивости;

— экспериментальный курс «Мониторинг окружающей среды» интегрирует многоаспектные экологические знания, приобретенные студентами при изучении фундаментальных и прикладных разделов экологии и раскрывает их системную сущность через усвоение метода системного анализа;

— отбор содержания для изучения в лекционной части курса обусловлен необходимостью раскрытия общих закономерностей фундаментальной экологии, отображающих синергетические свойства экосистем, достаточных для освоения метода системного анализаизучения основных принципов экологического нормирования, позволяющих оценить и прогнозировать состояние экологических систем, а также реальными возможностями процесса обучения;

— теоретическая часть курса представляет собой систему взаимосвязанных,. взаимообусловленных разделов по изучению состояния экологической системы;

— единство структурно-информационной и функциональной сторон процесса обучения осуществляется через единство объекта изучения (экологическая система) и метода изучения, в основу которого положен метод системного анализв качестве системообразующего фактора при построении содержания курса рассматривается экосистема (элемент окружающей среды);

— взаимосвязь содержательной, оперционально-деятельностной и мотивационной сторон при изучении мониторинга окружающей среды осуществляется путем взаимозависимости раскрытия теоретических проблем в лекционном курсе и соответствующих ей этапам в развитии самостоятельной творческой работы студентов;

— обосновывается взаимосвязь содержательной, операционно-деятельной и мотивационной сторон учения как условие развития системного мышления и положительной мотивации включения в активную деятельность в процессе формирования системных обобщенных знаний;

— педагогические условия, отражающие основные принципы системы развивающего обучения, предполагают взаимную обусловленность в изучении теоретической и практической частей курсавыполнение самостоятельной творческой работы параллельно с изучением содержания лекционного курсаиспользование теоретического обобщения в качестве способа анализа и ориентира системы действий, проектировочной основы при изучении новых вопросов и темизучение методов системного анализа, позволяющего студентам самостоятельно выстроить алгоритм исследования конкретного объекта мониторинга с использованием приемов, выявляющих зависимости обобщенных знаний (алгоритмизация, натурные наблюдения, эксперимент, схематизация, моделирование, прогнозирование);

— педагогические условия, свойственные развивающему обучению, дают возможность при выполнении самостоятельной творческой работы:

— определить структурно-функциональные характеристики экосистемы, индикаторы ее состояния и ключевые факторы воздействия;

— построить программы натурных наблюдений и лабораторных экспериментов;

— создать модель экосистемы, позволяющую прогнозировать ее состояние в будущем;

— оценить адекватность модели экосистемы, что дает возможность студентам контролировать принимаемые решения и корректировать собственную деятельность;

— метод системного анализа дает возможность исследовать состояние любой экологической системывладея в достаточной степени системными знаниями и универсальным способом анализа, студент получает возможность в своей будущей профессиональной деятельности свободно оперировать приобретенными знаниями и, интегрируя межпредметные связи, организовывать исследовательскую деятельность школьников в области экологии;

— реализация успешного освоения предлагаемой модели курса обусловлена последовательной взаимозависимостью этапов изучения содержания теоретической части курса и этапов самостоятельной творческой работы и связана с возможностью выполнения студентами видов деятельности, заданных объективной логикой процесса обучения;

— на основании поэтапного выполнения самостоятельной творческой работы и анализа результатов каждого этапа, формируются обобщенные способы деятельности, в процессе применения универсального метода всестороннего анализа окружающей среды;

— результативность достижений студентов, свидетельствует о сформированности системных обобщенных знаний и способов деятельности, при этом анализировались творческий, препродуктивный и репродуктивный уровни решения познавательных задач на каждом из этапов творческой исследовательской работы и, кроме того, оценивалась успешность продвижения студентов в процессе ее выполнения, что позволило выделить работы выполненные на полном, относительно полном, частичном и нулевом уровнях системности.