автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методические условия изучения агроэкосистемы в общеобразовательной школе. IX - X класс

Автореферат диссертации по теме "Методические условия изучения агроэкосистемы в общеобразовательной школе. IX - X класс"

РГБ ОД

1 7 ОКТ ЬУЬ

На правах рукописи

Воробьёв Андрей Николаевич

Методические условия изучения агроэкосистемы в общеобразовательной школе. IX - X класс

13.00.02 - Теория и методика обучения биологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Институте общего среднего образования Российской академии образования

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор, академик Российской экологической академии И.Т. Суравегина

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Груздева Л.П., кандидат педагогических наук Самкова В.А.

Ведущее учреждение: Институт среднего образования Министерства образования Российской Федерации

Защита состоится " 27 " сентября 1996 года в 10 часов на заседании Диссертационного совета К 018.06.01 в Институте общего среднего образования Российской академии образования по адресу: 119903, г.Москва, ул. Погодинская, д. 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " 26 " августа 1996 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования обусловлена социальной значимостью средней общеобразовательной школы в воспитании ответственного отношения учащихся к окружающей среде и агроэко-системам как ее компонентам.

Будущее человечества зависит от того, насколько грамотно и рационально с экологической точки зрения современный человек сможет в полной мере удовлетворить свои жизненные и социальные потребности, сохранив при этом окружающую природную среду (Рио-де-Жанейро, 1992).

Человек как природное существо может обеспечить свои витальные потребности в энергии и питательных веществах только за счет потребления пищи. Поэтому продовольствие является основополагающим элементом жизни, имеющим первостепенное значение для выживания каждого жителя планеты. Производство пиар приобрело характер процесса в биосфере, в пределах которой существует агроефера. Учение об агроэкосистеме сложилось о теорию (Вернадский В.И., 1938; Ацци Дж., 1959; Тишлер В., 1971; Браун Л., 1972; ОдумЮ.П., 1980; ЖученкоА.А.. Урсул А.Д., 1983; ГШментел Д., 1983; Злобин Ю.А., 1986; Вудменси Р.Г., 1987; Миркин Б.М..Наумова Л.Г., 1988; Марьин Г.С., ШоринВ.М., 1990; Ивонин В.М., 1991 и др.)

Необходимость осознания зависимости обеспечения потребностей человека в продовольствии от состояния агроэкосистем и воспитания у молодежи культуры потребления обусловливает обязательность включения знаний об агроэкосистеме в структуру экологического образования школьников.

Каждая из существующих общеобразовательных областей (биология, география, химия, история, технология) вносит свой вклад в создание представлений об агроэкосистеме. Однако ни в одной предметной области, ни на факультативных занятиях, ориентированных на прикладные отрасли сельскохозяйственного производства, не предполагается изучения агроэкосистемы как целостности особого рода, компоненте биосферы, создаваемой деятельностью человека для удовлетворения потребностей в агропро-дукцни.

До настоящего времени были осуществлены педагогические исследования по проблеме формирования агроэкологических знаний политехнического характера в связи с реализацией идеи межпредметных связей (Пономарева И.Н., 1979; Зверев И.Д., Максимова В.Н., 1981; Загрекова Л.В., 1985; Суравегина И.Т., 1986; Чуйкова Л.С., 1994 и др.). Однако вопросы, связанные с усвоением учащимися общеобразовательных школ знаний об агроэкосистеме, не были решены методической наукой.

Несмотря на то, что элементы агроэкологического содержания присутствуют в программных документах общеобразовательной школы (1), в полной мере возможности школьного образования не реализуются.

В значительной степени ото связано с тем, что учение об агроэкосистеме не включено в состав целей и содержания общеобразовательной школы, не сложилось единого представления об уровне усвоения знаний об агроэкосистеме, не определены приемы успешного овладения ими, фрагменты знаний сообщаются не последовательно, а бессистемно, не разработаны программы изучения агроэкосистемы как компонента окружающей среды.

, Проблема научно-педагогического исследования заключается в ¿ложившемся противоречии между современным учением об агроэкосистеме и производством пищи как процессе в биосфере и узкобиологическим подходом к изучению понятия "агрозкосистема" в общеобразовательной школе. Разрешение названного противоречия предполагает обоснование методических условий, способствующих развитию у школьников знаний об агроэкосистеме как личностно значимых на основе широких экологических подходов.

Целью исследования является определение методических условий развития знаний об агроэкосистеме в процессе обучения старших школьников.

Объектом служит процесс формирования у учащихся общеобразовательных школ знаний и умений, связанных с понятием "агрозкосистема".

1. Программы для средних общеобразовательных учебных заведений. Биология. - й.:Просвещение, 1993; Программы средней общеобразовательной школы. География. - М.: ПросвещениеД990; Программы для средних общеобразовательных учебных заведений. Химия. - М.:Просвещение, 1993.

Предмет: конструирование методической системы обучения учащихся 1Х-Х классов, которая обеспечивает достижение базового уровня знаний об агроэкосистеме.

Гипотеза исследования: понятие "агроэкосистема" будет усвоено учащимися, если будут соблюдены следующие методические условия:

- разработана система целей обучения, включая базовый уровень требований к его результатам;

- определены этапы развития знаний об агроэкосистеме;

- обоснованы формы организации, а также теоретические и практические виды деятельности учащихся.

Задачи исследования:

1) обосновать цели изучения агроэкосистемы и базовый уровень требований к результатам обучения;

2) разработать учебное содержание понятия "агроэкосистема" и определить этапы его изучения;

3) разработать программы факультативной и модульной форм подготовки учащихся по агроэкологии;

4) определить взаимосвязи теоретической и практической видов деятельности учащихся, направленной на достижение требований базового уровня подготовки.

Решение поставленных задач выполнялось с учетом ряда основополагающих концепций:

- учения об экосистемном строении биосферы и агроэкосистеме как единице агросферы, создаваемой в результате сельскохозяйственной деятельности человека;

- психологической теории учебной деятельности;

- концепции и стандарта общеобразовательной области "Экология".

Для выполнения поставленных задач была использована система методов.

1. Теоретические - анализ и обобщение философской, научной, психолого-ледагогической и учебно-методической литературы по проблеме исследования с целью установления степени отражения знаний об агроэкосистеме в науке и практике школьного образования.

2. Эмпирические - авторское преподавание (школы И 889, 1046 г.Москва; экспериментальное обучение (Пушднская экспериментальная средняя школа, Рыбненская сельская школа Дмит-

ровского района Московской области); прямое и косвеное наблюдение как целенаправленное восприятие педагогического процесса; статистическая обработка полученных данных.

3. Социологические - анкетирование и опрос учащихся с целью определения степени их заинтересованности и обнаружения характерных затруднений в изучении агроэкосистемы; беседы с учителями для выяснения наиболее эффективных методических приемов реализации учебного содержания понятия "агроэкосистема".

Поставленные задачи определили логику и обозначили этапы проведения исследования.

На первом этапе (1989 - 1991 г.г.) изучалась психолого-педагогическая, научная и популярная литература по проблеме исследования, формировалась гипотеза исследования, разрабатывались учебные программы факультатива "Сельскохозяйственная экология - IX" и модуля "Агроэкосистема - X".

На втором этапе (1992 - 1994 г.г.) были определены исходный уровень знаний, степень заинтересованности учащихся в изучении агроэкосистемы, осуществлялось экспериментальное обучение по программам факультатива и модуля.

На третьем этапе'(1995 - 1996 г.г.) проводились статистическая обработка и анализ полученных в ходе эксперимента данных, были сформулированы выводы и завершено оформление диссертации.

Новизна результатов исследования состоит в разработке методических условий изучения старшими школьниками понятия агроэкосистемы, которые включают:

уровень предъявления учебного содержания, определяемый числом понятий, которые функционально полно описывают особенности агроэкосистемы как социоприродной;

- требования к усвоению понятия "агроэкосистема" в общеобразовательной школе, предполагающие знание описания агроэкосистемы, умение описывать связи компонентов агроэкосистемы и объяснять принципы ее функционирования, умение оценивать состояние агроэкосистемы по предложенным данным;

- этапы развития понятия, задаваемые логикой анализа агроэкосистемы как неделимой единицы агросферы;

- программы факультативного и модульного изучения агроэкосистемы;

- виды деятельности учащихся, определяемые требованиями к

общеобразовательной подготовке и содержанием каждого этапа изучения агроэкосистемы.

Теоретическая значимость исследования состоит в обосновании общеобразовательного значения понятия агроэкосистемы, определяемого его связями с потребностями, мотивами и жизнедеятельностью каждого человека, в разработке комплекса методических условий, каждое из которых необходимо для понимания агроэкосистемы как компонента окружающей среды и основного производителя продовольственных ресурсов.

Практическая значимость исследования состоит в разработке требований к общеобразовательной подготовке учащихся по агроэкологии и программ факультативного курса "Сельскохозяйственная экология - IX" и модуля "Агроэкосистема - X", •которые могут быть использованы учителями общеобразовательных и специализированных школ с углубленным изучением экологии и агроэкологии.

Обоснованность и достоверность результатов диссертационного исследования определяется использованием системы методов, адекватных цели, гипотезе и задачам исследования, вариативным экспериментом, подтвердившим достижение учащимися базовых требований к усвоению понятия агроэкосистемы.

На защиту выносятся методические условия изучения агроэкосистемы старшими школьниками, включающие общеобразовательное содержание понятия; базовые требования к усвоению знаний об агроэкосистеме; этапы изучения агроэкосистемы как одного из видов экосистем биосферы в условиях факультативного или модульного обучения.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновываются актуальность темы и проблема исследования, определяются его цель, объект, предмет, выдвигается гипотеза и методологические основы исследования, характеризуются методы и содержание каждого этапа исследования, определяются новизна, научная и практическая значимость, раскрываются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе - "Концепция агроэкосистемы в науке и в содержании общего среднего образования" - рассматриваются вопросы, относящиеся к формированию в сознании школьников научных представлений об агроэкосистеме как социоприродной экосистеме, которая создается в биосфере Земли в результате сельскохозяйственной деятельности людей и нуждается в постоянном притоке вещества и энергии, а также раскрываются два методических условия - уровень предъявления учебного содержания и комплекс базовых требований к усвоению понятия "агроэкосистема".

Анализ философской литературы позволил установить общеобразовательное значение понятия "агроэкосистема", определяемое его .включенностью в состав научной картины мира и практической значимостью для человека как потребителя продовольствия.

Изучение структуры понятия "агроэкосистема" в научной, справочной и учебной литературе показало, что оно является сложным по содержанию и включает следующие положения:

1) агроэкосистему как целостность особого рода образует совокупность компонентов - агроценозов, экотопа и сельскохозяйственной деятельности человека, функционально связанных между собой;

2) антропогенное происхождение обязательных элементов агроэкосистемы (сельскохозяйственных организмов) и необходимость внесения в агроэкосистему дополнительных количеств связанной энергии (мускульной энергии человека и животных, топлива для техники, удобрений) обусловливает пространственно-временные ограничения ее существования;

3) специализация продуктивности агроэкосистемы зависит от потребностей человека в получении агропродукции определенного количества и качества;

4) разомкнутость круговоротов веществ за счет удаления урожая и скопления отходов сельскохозяйственного производства требует антропогенного управления ее функционированием;

5) низкий уровень экологической устойчивости агроэкосистемы обусловлен доминированием в видовом составе сельскохозяйственных организмов и упрощением цепей питания.

Совокупность перечисленных признаков позволяет отличить агроэкосистему от естественной экосистемы.

Требования к усвоению школьниками знаний об агроэкосистеме определялись на основе матрицы, разработанной И.Т. Суравеги-

ной'и Н.М. Мамедовим, которая включает в себя описание:

1) уровня предъявления учебного содержания, раскрываемого с помощью пяти классов понятий (экокомпоненты, эко-взаимодействия, экопротиворечие, экоразвитие, экоустойчи-вость), позволяющих функционально полно исследовать экосистему любого вида;

2) уровня требований к усвоению базовых знаний по экологии.

Подобный подход создает условия для одноззначного понимания требований всеми участниками учебного процесса.

Обосновано учебное содержание понятия "агроэкосистема" (первое методическое условие), все элементы которого в совокупности позволяют школьникам функционально полно усвоить аг-. рбэкологическую информацию (таблица 1).

Признавая тот факт, что для осознания зависимостей человечества от состояния современных агроэкосистем и для обеспечения возможностей продолжения образования понадобится не вся совокупность знаний о них, был определен минимально необходимый (базовый) уровень агроэкологической подготовки, рассматриваемый нами как второе методическое условие развития знаний об агроэкосистеме (таблица 2). В него вошли только те компоненты зйаний и умений, которые необходимы выпускникам общеобразовательной школы для достижения основной цели изучения агро-экосистемы - становление личности учащихся, способной осознавать связи с агроэкосистемами, овеществленными в потреблении агропродукции, и соизмерять свои поступки и действия в отношениях с преобразованной окружающей средой, сохраняя ее от разрушения.

Достижение учащимися данного уровня свидетельствует об ,удовлетворительном усвоении изученного материала.

Анализ учебно-методической литературы для средней школы позволил установить, что определение методических условий изучения агроэкосистемы в условиях обязательного школьного образования приобретает особое значение, так как до настоящего времени формирование у учащихся этих знаний осуществлялось тремя способами:

- отчасти в процессе естественнонаучного образования (ведущую роль имеет школьный курс биологии);

- на кружковых и факультативных занятиях, ориентированных на решение конкретных вопросов сельского хозяйства;

Таблица 1. Уровень предъявления учебного содержания понятия "агроэкосистема"

Элементы агроэкологических знаний Уровень предъявления учебного содержания

Агроэкосистема -экологическая единица агросферы Компоненты агроэкосистемы: агроценозы, экотоп, сельскохозяйственная деятельность человека. Агроценоз: видовая и пространственная структура. Монокультура, смешанные посевы.

Экологические взаимодействия Связи компонентов: пищевые, пространственные, временные. Круговорот веществ и потоки энергии в аг-роэкосистеме. Продуктивность валовая энергетическая, урожайность. Вынос энергии с урожаем. Дополнительные затраты энергии, неполный возврат вещества. Плодородие почвы. Закон убывающего плодородия почв.

Экопротиворечие Возрастающая численность населения планеты и ограниченные возможности агросферы в обеспечении его продовольствием как фундаментальное противоречие. ••

Экоразвитие Управление круговоротом веществ и потоками энергии в агроэкосистеме: агротехника, севообороты, смена агроценозов. Динамика продуктивности агроэкосистемы. Оздоровление агроценозов.

Экологическая устойчивость Сельскохозяйственная деятельность человека как фактор устойчивости агроэкосистемы.

- 11 -

Таблица 2. Требования к общеобразовательной подготовке учащихся по агроэкологии

Требования, предъявляемые к учащимся Базовый уровень знаний и умений по агроэкологии

Знать - термины и понятия:агроэкосистема, агроце-ноз, урожайность, продуктивность агроэкосистемы; - разомкнутостъ биотического круговорота

Уметь - описывать связи компонентов агроэкосистемы; продовольственную проблему как глобальную; - объяснять принципы функционирования агроэкосистемы и зависимость здоровья человека от состава и качества продовольствия; - оценивать состояние агроэкосистемы (по предложенным данным)

- на занятиях сельскохозяйственного труда в рамках трудового обучения сельских школьников.

При этом возможности раскрытия идеи зависимости жизни каждого человека от состояния агроэкосистем как компонентов агросферы в практике школьного образования в настоящее время реализуются слабо.

В первой главе описаны результаты констатирующего эксперимента (111 учащихся 9-11 классов), подтвердившие низкий уровень знаний учащихся об агроэкосистеме (коэффициент усвоения понятия не превысил 47 %).

Во второй главе - "Методические условия формирования понятия агроэкосистемы в общеобразовательной школе" - раскрыты третье, четвертое и пятое методические условия, обеспечивающие усвоение понятия "агроэкосистема", а также представлены результаты экспериментального обучения.

- 12 -

Обосновано поэтапное изучение агроэкосистемы: значение агроэкосистемы в жизни человека — компоненты агроэкосистемы и их взаимосвязи — экологические противоречия и проблемы, связанные с развитием агроэкосистемы — устойчивость агро-косисгеш.

Дана характеристика двух вариантов изучения агроэкосистемы:

1/ факультативный курс "Сельскохозяйственная экология-1Х";

2/ модуль "Агроэкосистема" (X класс).

Программа факультатива включает "Введение", четыре темы ("Агрофитоценоз", "Почва как компонент агроэкосистемы", "Агро-зооценоз", "Сельскохозяйственные продукты и здоровье человека") и сельскохозяйственную практику.

Программа модуля включает в себя 5 занятий, рассчитанных на 10 учебных часов (таблица 3).

Доказано, что модульное изучение агроэкосистемы имеет ряд преимуществ: .обеспечение комплексного исследования агроэкосистемы и экологических проблем, связанных с ее существованием и развитием, значительная экономия учебного времени. К особенностям модульного изучения агроэкосистемы были отнесены:

*."• 1) основные признаки и свойства агроэкосистемы раскрываются после изучения фундаментального противоречия между возрастающей численностью населения Земли и ограниченными возможностями агросферы в обеспечении его продовольственных потребностей;

2) деятельность учащихся по оптимизации реальной агроэкосистемы может включать проведение мониторинговых наблюдений за состоянием агроэкосистемы, обнаружение действия лимитирующего фактора и определение способов его устранения, установление потребностей культурных растений в питательных веществах и способов их удовлетворения, пропаганду идей оптимизации сельскохозяйственной деятельности человека.

Основаниями, определившими выбор видов и приемов учебной деятельности, стали требования к общеобразовательной подготовке учащихся по агроэкологии, содержание этапа изучения агроэкосистемы и психолого-педагогическая специфика возраста старших школьников. Установлено, что ведущее значение в развитии знаний об агроэкосистеме имеет реальная деятельность учащихся.

•> Таблица 3. Цикл занятий учебного модуля "Агроэкосистема" (X класс)

N Тема занятия Форш организации учебной деятельности Количество часов

1 Продовольствие -условие благополучия человека Беседа 1

2 Пища: потребности человека, качество и нормы потребления Самостоятельная работа с источниками информации, семинар 2

3 Агроэкосистема: структура, эковза-имодействия Лекция, самостоятельная работа, семинар 3

4 Развитие и устойчивость агроэкосистемы Лекция, самостоятельная работа, практическое исследование факторов экото-па 2

5 Оптимизация агро-экосистем (на примерах) Практикум 2

которая задавалась рядом приемов (таблица 4).

В этой главе представлены результаты исследования степени личной заинтересованности школьников в овладении знаниями об агроэкосистеме. В анкетировании приняли участие 224 ученика девятых классов, 108 десятиклассников, 162 учащихся 11 классов. В результате анализа анкет учащихся было выяснено следующее:

- явный интерес к изучению агроэкосистемы проявили 56 % опрошенных городских и 74 % сельских старших школьников;

- 14 -

Таблица 4. Учебная деятельность на разных этапах усвоения понятия "агроэкосистема"

Этап познания Учебная деятельность школьников

Компоненты агроэкосистемы наблюдение, различение и классификация видов агроценоза, зооценоза, сравнение состава природной и агроэкосистемы

Экологические взаимодействия в агрозкосистеме наблюдение, описание,установление причинно-следственных зависимостей, классификация связей на пищевые и непищевые, выделение существенных признаков экологических взаимодействий, сравнение с естественной экосистемой

Зкопротиворечие в агрозкосистеме абстрагирование, обобщение, образное восприятие

Экологическое развитие агроэкосистемы сравнение с развитием естественной экосистемы, формулирование выводов

Экологическая устойчивость агроэкосистемы моделирование оптимальной агроэкосистемы (с помощью алгоритмов)

- большинство учащихся ( 71 %) осознают возможности будущего использования знаний об агрозкосистеме в реальной жизни;

- городские старшеклассники, у которых есть возможность заниматься сельскохозяйственным трудом, принимают активное участие в этом виде деятельности ( 48 % из числа опрошенных), из них 41 % испытывают трудности теоретического и практического характера.

Проведение экспериментального обучения имело целью определить эффективность разработанных вариантов (факультативного и модульного) изучения агроэкосистемы.

- 15 -

В экспериментальном обучении были задействованы 115 учащихся. После получения результатов количественного анализа были рассчитаны коэффициенты усвоения понятия "агроэкосистема" и сформированное™ умения анализировать arpoэкологические проблемы. Динамика показателей овладения знаниями и умениями, связанными с понятием "агроэкосистема", представлена на диаграмме, которая подтверждает удовлетворительное развитие знаний описания агроэкосистемы (коэффициенты усвоения знаний составили 78 % при факультативном и 70 % при модульном изучении) и умений объяснять принципы ее функционирования ( коэффициенты сформированное™ составили соответственно 70 % и 72 %).

Выводы:

1. Исследование подтвердило гипотезу о том, что соблюдение разработанных методических условий способствует достижению базового уровня усвоения понятия "агроэкосистема".

2. Результаты усвоения знаний и сформированное™ умений, связанных с понятием "агроэкосистема", не зависят от выбора варианта организации обучения (факультатив - модуль) и имеют примерно одинаковые показатели (коэффициенты усвоения понятия составили соответственно 78 % и 70%). Однако в условиях ограниченности учебного времени лучший эффект достигается при модульном изучении агроэкосистемы.

3. Исследование позволило выявить трудности, связанные с недостаточной проработкой деятельности учащихся при прохождении практикума и отсутствием учебной литературы для общеобразовательной школы. Предполагается, что дальнейшие исследования по указанным проблемам будут способствовать повышению эффективности усвоения знаний об агроэкосистеме.

Основное содержание диссертационного исследования отражено в следующих публикациях автора:

1. Сельскохозяйственная экология - IX.// В сб. "Экологическое образование в учебном плане школы" - М.: Ротапринт НИИ СИМО.- 1991,- С. 63 - 67;

2. Программа курса "Сельскохозяйственная экология - IX". //В сб."Комплект программ по экологическому образованию учащихся. IX - XI классы". - М.: Московский департамент образования. - 1992. - С. 30 -35;

Диаграмма. Результативность обобщенного усвоения старшими школьниками понятия "агроэкосистема"

Вариант А - изучение агроэкосистемы "Сельскохозяйственная экология - IX"

в условиях факультатива

100 90 90 70 60 5040 3020 10 О

47

1 2 Вариант Б - обучение в форме модуля "Агроэкосистема" (X класс). Условные обозначения:

исходный уровень;

достигнутый уровень;

1 - уровни усвоения знаний описания агроэкосистемы; 2 - уровни сформированное™ умения объяснять принципы функционирования агроэкосистемы.

3. Программа курса "Сельскохозяйственная экология".//В сб."Общее экологическое образование. Пакет программ курсов -практикумов - модулей по экологии для средней школы". 4.2. -М.:Экология и образование,- 1993,- С. 31-36;

4. Обучение старшеклассников агроэкологии / Биология в школе,- 1994.- N 1,- С. 48-49;

5. Агроэкология как компонент содержания экологического образования.// В сб. тезисов к Международной конференции по экологическому образованию.- Обнинск.- 1995,- С.132 - 133 (в соавторстве);

6. Программа междисциплинарного факультативного курса "Сельскохозяйственная экология". IX класс.// В сб. "Программы по экологии" - М.: Центр инноваций при Московском департаменте образования,- 1995,- С. 98 - 108;

7. Модуль "Глобальная продовольственная проблема и способы ее решения". X - XI класс.// В сб. "Программы по экологии" - М.:Центр инноваций при Московском департаменте образования.-1995.- С. 128 - 131;

8. Агроэкологическая подготовка молодежи в условиях общеобразовательной школы. // В сб. "Государство и дети: реальности России" - м,- 1995,- С. 95 - 96.

9. Агроэкологическая подготовка сельских школьников.// В сб. "Пути дальнейшего совершенствования экологизации в сельской школе" - Перевозский филиал НИРО,- 1995.