Методика формирования экспериментальных умений в начальном курсе географии на основе межпредметных связей географии начального курса и физики

«Начальный курс географии» - первый систематический курс новой для школьников учебной дисциплины. В процессе изучения курса формируются представления о Земле как природном комплексе, об особенностях земных оболочек и их взаимосвязях. При изучении курса начинается формирование географической культуры и обучение географическому языку; учащиеся овладевают первоначальными представлениями и понятиями, приобретают умения использовать источники географической информации. Большое внимание уделяется изучению влияния человека на развитие географических процессов.

Как и последующие курсы, «Начальный курс географии» немыслим без наглядного обучения, в данном случае необходимо учесть и возраст обучающихся, которые только адаптируются при переходе в основную школу.

Принцип наглядности можно рассматривать как стимул в организации активной познавательной деятельности учащихся при опоре на представленные в средствах наглядности образы, модели. Средства наглядности выступают как стимуляторы, побуждающие к познанию, развитию интереса, воображения, создающие эмоциональную сферу обучения. Традиционно используются на уроках такие средства наглядности, как географические карты, картины, таблицы, фотографии и экранные пособия, диапозитивы, кино- и видеофильмы. Некоторую информацию учащиеся воспринимают легко, она им понятна и доступна, а по некоторым вопросам возникает масса "почему?", "как?" и т.п. Вот здесь и необходим эксперимент, позволяющий заглянуть в процессы, происходящие в природе.

Экспериментальные умения и навыки должны формироваться систематически при выполнении лабораторных опытов, проведении практических занятий и решении экспериментальных задач. Успех этой работы во многом зависит от знания преподавателем структуры и содержания экспериментальных умений и навыков, а также от условий эффективного использования различных видов учебного химического эксперимента.

В процессе обучения учителю следует знать, какие практические умения только начинают формироваться, а какие умения необходимо закрепить, совершенствовать. Далее рассматриваются группы умений, формируемые и проверяемые в учебном процессе. Для удобства каждому умению присвоен условный номер. Общая классификация умений (организационные, технические, интеллектуальные, измерительные и конструкторские) приведена по Вивюрскому В.Я. Здесь же указаны и экспериментальные умения, формируемые при использовании практических работ исследовательского характера.

По форме деятельности учащихся экспериментальные умения и навыки,которые формируются в процессе обучения химии, можно условно разделитьна пять групп:

I) организационные;

II) технические;

III) измерительные;

IV) интеллектуальные;

V) конструкторские.

Исходя из учебной программы, можно установитьсодержание умений и навыков для каждой из указанных групп.

Основные экспериментальные (в т.ч. исследовательские) умения:

Организационные умения

1. Планирование эксперимента (составление плана исследования, проектирование опыта для подтверждения суждения).

2. Рациональное использование времени, средств, методов и приемов в процессе работы.

3. Подбор реактивов и оборудования.

4. Наблюдение эксперимента.

5. Аккуратность и четкость в работе, поддержание чистоты рабочего места.

6. Подготовка формы отчета.

7. Оформление записей в лабораторном журнале.

Технические умения

8. Обращение с реактивами.

9. Сборка приборов или установок из готовых деталей, узлов.

10. Соблюдение правил техники безопасности.

11. Пользование нагревательным прибором и проведение нагревания.

12. Пользование штативом.

13. Пользование держателем пробирок.

14. Проверка прибора на герметичность.

15. Пользование мерной посудой.

16. Растворение.

17. Проведение декантации.

18. Проведение выпаривания, возгонки или перегонки.

19. Приготовление фильтра и проведение фильтрования.

20. Проведение титрования.

Измерительные умения

21. Измерение объема жидкостей и газов.

22. Взвешивание.

23. Измерение температуры жидкостей и газов.

24. Измерение плотности жидкости и твердых тел.

25. Определение условий проведения эксперимента (температуры воздуха и атмосферного давления). Определение рН.

26. Определение времени проведения эксперимента.

Интеллектуальные умения

27. Работа с учебной литературой и справочниками.

28. Уточнение и формулировка цели эксперимента.

29. Выдвижение гипотез и прогнозирование результатов эксперимента.

30. Описание наблюдаемых явлений.

31. Сравнение фактов, свойств и явлений.

32. Выражение зависимостей между фактами, явлениями в виде графика, схемы, таблицы.

33. Обработка результатов измерений.

34. Анализ результатов эксперимента.

35. Установка причинно-следственных связей.

36. Формулировка обобщений и выводов.

37. Умение готовить сообщение (доклад) и отвечать на вопросы при проведении защиты работы.

38. Обнаружение вещества по характерным свойствам (в т.ч. по качественным реакциям).

39. Осуществление химических реакций.

40. Получение вещества в одну или несколько стадий.

41.Собирание газов методами вытеснения воды и воздуха.

Конструкторские умения

42. Изготовление оборудования, приборов, установок, моделей и т.п.

43. Усовершенствование оборудования, приборов и установок.

Из этих умений мы формируем интеллектуальные умения.

1. Работа с учебной литературой и справочниками.

2. Уточнение и формулировка цели эксперимента.

3. Выдвижение гипотез и прогнозирование результатов эксперимента.

4. Описание наблюдаемых явлений.

5. Сравнение фактов, свойств и явлений.

6. Выражение зависимостей между фактами, явлениями в виде графика, схемы, таблицы.

7. Обработка результатов измерений.

8. Анализ результатов эксперимента.

9. Установка причинно-следственных связей.

10. Формулировка обобщений и выводов.

11. Умение готовить сообщение (доклад) и отвечать на вопросы при проведении защиты работы.

Из этих групп экспериментальных умений в данной практике мы сформировываем у учащихся по географии интеллектуальные умения и навыки. Деление умений и навыков на пять отдельных групп еще не можетрешить проблему успешного овладения ими учащимися. Одни ребятахорошо и быстро освоят организационные умения и навыки, другие –интеллектуальные, третьи – технические и т. д. Поэтому в соответствии спрограммой по химии необходимо определить перечни умений и навыков,которыми должны овладеть ученики в зависимости от уровня подготовки ииндивидуальных особенностей. В связи с этим все экспериментальныеумения и навыки можно разделить на три уровня:

Интеллектуальные умения и навыки

Первый уровень:

1) уточнение цели и определение задач эксперимента согласно инструкции;

2) выдвижение гипотезы эксперимента с помощью преподавателя;

3) отбор и использование теоретических знаний по указанию преподавателя;

4) наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов

по инструкции;

5) сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей,

обобщение полученных результатов и формулировка выводов под

руководством преподавателя.

Второй уровень:

1) определение цели и задач эксперимента без подробной инструкции;

2) выдвижение гипотезы и определение содержания эксперимента с

незначительной помощью преподавателя;

3) использование теоретических знаний по аналогии;

4) наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов

без подробной инструкции;

5) сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей,

обобщение полученных результатов и формулировка выводов с

незначительным участием преподавателя.

Третий уровень:

1) самостоятельное определение цели и задач эксперимента;

2) самостоятельное выдвижение гипотезы и составление алгоритма

проведения эксперимента;

3) самостоятельное использование теоретических знаний в новых условиях;

4) самостоятельное наблюдение и установление характерных признаков

явлений и процессов;

5) самостоятельное осуществление синтеза, анализа, установление причинно-следственных связей, обобщений, формулировка и сопоставление выводов сцелью и задачами эксперимента.

Роль опытов в преподавании географии весьма ограниченна, потому что география имеет дело с объектами таких огромных размеров, что их невозможно не только разместить в стенах самой обширной лаборатории, но не всегда их можно оглядеть и представить в своем воображении [Эрдели В.Г., 1949].

Опыт – более активная форма наблюдений в искусственно измененных условиях, созданных для того, чтобы глубже разобраться в сущности изучаемого явления [Бибик А. Е., 1968].

Благодаря простоте и сравнительной быстроте (в природе такие процессы проходят медленно) они помогают учащимся разобраться в сущности некоторых сложных природных явлений природы [Даринский А.В., 1958].

Проведение опытов при изучении географии оказывает огромное образовательно-воспитательное воздействие на учащихся. Помимо того, что они способствуют глубине, прочности и осознанности знаний, хорошо организованные опыты по географии (особенно если они осуществляются лично самими учащимися под руководством учителя) захватывают школьников как нечто новое в обучении, связанное с раскрытием тайн природы [Бибик А. Е., 1968].

Роль экспериментальных умений возрастает. Важным условием развития экспериментальных умений является настойчивость и инициатива учащихся. Без настойчивости не может быть поисков. Без инициативы знания, умения и практический опыт ученика остаются мертвым багажом. Необходимо развивать у школьников эти качества.

Опыты по географии можно проводить в классе, на местности и на географической площадке.

Общая методика проведения опытов по географии:

1. Опыты не должны быть сложными, чтобы не затруднить понимание сущности изучаемых процессов, явлений.

2. Перед проведением опытов надо разъяснять учащимся какова главная цель, какие основные вопросы предстоит разрешить.

3. Во время опыты учитель периодически задаёт вопросы учащимся, чтобы проверить понимают ли они главные задачи, подлежащие разрешению.

4. По окончании опытов преподаватель привлекает школьников к обсуждению итогов.

5. Выводы учащиеся записывают и если нужно, графически оформляют в тетради и на доске.

6. Если опыты не разовые, а многодневные обязательно о методике их проведения и результатах сообщить на уроках, на факультативных занятиях.

7. Если в школе работает географический кружок, то возможна реферативная работа и обязательная многоразовая информация о методике проведения и проведении итогов по опытам, которые ставятся в природе, на географической площадке, на пришкольном участке или может быть во дворах и садах-огородах школьников.

Необходимо конкретизировать формируемые экспериментальные исследовательские умения, определить уровни их сформированности на каждом этапе обучения географии, указать критерии их достижения. Анализ требований ФГОС общего образования и исследований, посвященных формированию экспериментальных и исследовательских умений при обучении географии, позволяет нам выделить основные исследовательские и экспериментальные умения, формируемые в процессе обучения географии в школе, и определить три уровня их сформированности (таблица 1). Основанием для определения уровней сформированности исследовательских умений является степень самостоятельности учащихся при выполнении ее элементов (Т.В. Альникова, Е.С. Дементьева, Е.С. Кодикова, Е.А. Юлпатова).

1-й уровень (начальный) предполагает алгоритмизацию деятельности учащегося. Экспериментальные умения учащихся проявляются в типичных ситуациях, под непосредственным руководством учителя при их применении.

2-й уровень (основной) предполагает частичную самостоятельность учащихся. Действие выполняет при частичной поддержке учителя (наводящие вопросы, совместное планирование и т.п.)

3-й уровень (высокий) самостоятельное выполнение действия, умение планировать и оценивать свою деятельность.

Для каждого этапа учебно-исследовательской деятельности учащихся характерен определенный набор действий. По таблице 1 можно определить, какие исследовательские и экспериментальные умения подлежат формированию на каждом этапе обучения географии, а также уровень, на котором каждое из них должно быть сформировано. Уровень сформированности исследовательских умений на каждом этапе обучения соответствует возрастным психолого-педагогическим особенностям учащихся. В подростковом возрасте 12-13 лет, когда начинается обучение физике в школе, закладываются основы теоретического, рефлексивного мышления, прежде всего проявляющиеся в возможности рассуждать гипотетико-дедуктивным способом. В 7-м классе осваиваются экспериментальные методы исследования, в дальнейшем развиваются теоретические методы исследования, растет сложность предмета исследования по мере изучения курса физики. Некоторые умения уже к концу 7-го класса должны быть сформированы на высоком уровне самостоятельности.

 

Таблица 1.

Карта формирования экспериментальных исследовательских умений на каждом этапе обучения географии в школе (Н – начальный уровень, О – основной, В – высокий).

Этапы УЭИДУ	Основные исследовательские умения, формируемые при обучении физике	Класс (этап формирования)
		7-й	8-й	9-й	10-й	11-й
Постановка исследовательской задачи	Собирать факты	Н	Н-О	О	О-В	В
	Выявлять противоречия	Н	Н	Н-О	О	О-В
	Формулировать проблему и цель исследования	Н	Н	Н-О	О	О-В
Выдвижение гипотез	Строить модель исследуемого явления	Н	Н-О	О	О-В	В
	Выдвигать гипотезы на основе знания по географии, наблюдений и экспериментов	Н	Н-О	О	О	О-В
Планирование решения исследовательской задачи	Планировать эксперимент (определять последовательность количество измерений, интервалы...)	Н	Н-О	О	В	В
	Отбирать оборудование для проведения эксперимента	Н-О	О	О	О-В	В
Реализация разработанного плана	Собирать установку для проведения эксперимента	Н	Н-О	О	О-В	В
	Определять цену деления прибора	Н-О-В	В	В	В	В
	Снимать показания приборов	Н-О	О-В	В	В	В
Анализ и оценка результатов, построение обобщений	Определять погрешности прямых измерений	О-В	В	В	В	В
	Определять погрешности косвенных измерений	Н-О	О	О	О-В	В
	Оформлять результаты эксперимента в виде таблиц	Н-О	О-В	В	В	В
	Оформлять результаты эксперимента в виде графиков	Н-О	О	О-В	В	В
	Выполнять предварительную оценку результатов опыта	Н	Н-О	О	О	О-В
	Анализировать результаты эксперимента и формулировать выводы, обобщения	Н-О	О	О	О-В	В
	Составлять отчет о работе	Н-О	О	О	О-В	В
	Представлять (защищать публично) результаты исследования	Н	Н	Н-О	О	О-В

Умения, которые должны быть сформированы на высоком уровне у выпускников основной и средней школы, определены стандартами образования. К моменту завершения обучения в основной школе (9-й класс) на высоком уровне должны быть сформированы умения: определять цель эксперимента, оформлять результаты эксперимента в виде таблиц и графиков. Остальные умения предполагают частичную самостоятельность (выполнение действий при частичной помощи учителя).

 

Планирование педагогического эксперимента

План проведения педагогического эксперимента

Тема эксперимента: Методика формирования экспериментальных умений на основе межпредметных связей географии начального курса и физики.

Сроки эксперимента: сентябрь-октябрь 2020 года.

Экспериментатор: Максимова А.Д., студентка 4-го курса ИЕН СВФУ, группы ГЭ-17.

Руководитель: Кривошапкина О.М., д.п.н., профессор ПО ИЕН.