Раздел 1.4. Использование метода моделирования в курсе

«Окружающий мир»

Проблема применения метода моделирования на уроках курса «Окружающий мир» является значимой в силу сложности и разнообразия материала по данному предмету и требует специального изучения и анализа.

Использование метода моделирования на уроках курса «Окружающий мир» омогает учащимся не только в запоминании учебного материала, но и в овладении учебной деятельностью в целом, помогает при самостоятельном выполнении различных заданий.

Необходимость использования метода моделирования на уроках по данному предмету определяется тем, что многие объекты (или проблемы, относящиеся к этим объектам) исследовать непосредственным образом затруднительно или практически невозможно.

Моделирование как метод познания окружающего мира представляет собой процесс создания учащимися под руководством учителя образа изучаемого объекта, включающего наиболее существенные его характеристики, с отвлечением от незначимых и второстепенных.

По мнению И.Б. Новика, моделирование – это опосредованное практическое или теоретическое исследование объекта, при котором непосредственно изучается не интересующий нас объект, а вспомогательная искусственная или естественная система, находящаяся в некотором объективном соответствии с познаваемым объектом, способная замещать его в определенном отношении и дающая при ееисследовании, в конечном итоге, информацию о самом моделируемом объекте [10, 2004, c.13].

Таким образом, в процессе моделирования между исследователем и объектом познания стоит модель. Процесс моделирования включает три элемента: субъект (исследователь), объект исследования и саму модель.

Этапы моделирования

В процессе моделирования В.К. Лукашевич выделяет четыре этапа:

1. Этап построения модели. Построение модели предполагает наличие некоторых знаний об объекте. Модель должна отражать только существенные черты объекта-оригинала, она утрачивает свой смысл как в случае тождества с оригиналом, так и в случае чрезмерного отличия от него. Из этого следует, что для одного объекта может быть построено несколько «специализированных» моделей, концентрирующих внимание на определенных сторонах исследуемого объекта или же характеризующих объект с разной степенью детализации.  

2. На втором этапе модель выступает как самостоятельный объект исследования. Одной из форм такого исследования является проведение «модельных» экспериментов, при которых сознательно изменяются условия функционирования модели и систематизируются данные о ее «поведении». Конечным результатом этого этапа является множество знаний о модели.  

3. На третьем этапе осуществляется перенос знаний с модели на оригинал, формирование множества знаний об объекте. Этот процесс переноса знаний проводится по определенным правилам. Знания о модели должны быть скорректированы с учетом тех свойств объекта-оригинала, которые не нашли отражения или были изменены при построении модели. 

4. Четвертый этап – практическая проверка получаемых с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобразования или управления им [9, 2003, c.22].

Организация моделирования

 Работа по поиску способов действий, как отмечают Е. В. Чудинова и Е. Н. Букварева, всегда сопровождается моделированием, т. е. фиксацией открытого способа действий в некоторой схеме (модели).

Схема способа действий позволяет детям строить свою работу с новым материалом, выделять единое отношение в разных условиях, служит планом действий. Поэтому учитель должен строить работу детей так, чтобы схема способа действий становилась необходимым психологическим орудием детей, помогала им на всех этапах их работы с предметом.

В курсе «Окружающий мир» по системе Д. Б. Эльконина — В. В. Давыдова существует два плана моделирования, которые должен различать учитель: первый — это более или менее детализированные схемы способа действий (на первом году обучения — это схема экспериментирования и схема измерения).

Цель схематизации открываемых детьми способов действий — фиксация этих способов и последующее закрепление их сразу как общих для решения большого класса задач.

Второй план моделирования — это закрепление выделенных существенных отношений объекта в наглядно воспринимаемых и представляемых связях и отношениях вещественных или знаковых элементов. Каждый «цикл» совместных исследований, проводимых детьми и учителем на физическом, ботаническом, геологическом и т. д. материале, может завершаться (как любое научное исследование) созданием модели изучаемого объекта.

На четвертом году обучения само моделирование должно стать объектом детского внимания, потому что моделирование — это и есть способ построения сложных гипотез об устройстве объекта или процесса.

Во-первых, это внимание должно быть привлечено к инициативному поиску подходящих модельных средств, поэтому анализировать нужно все предложения детей в этой области. Например, предложение проверить выдвинутые гипотезы о разном вращении Земли и Солнца с помощью Солнца, которое само движется, легко отмести, поскольку всем быстро становится очевидно, что Солнце нельзя заставить двигаться так, как хочется нам.

А вот, например, предложение использовать проигрыватель с пластинками уже гораздо интереснее и требует развернутого обсуждения, а еще лучше — непосредственного применения проигрывателя для моделирования.

Во-вторых, с детьми должна быть развернута работа по преобразованию моделей и выводу из них следствий. Так, например, если детьми предложена модель взаимного движения Солнца, Луны и Земли, которая не позволяет получить все фазы Луны (пример смотрите на схеме далее), то лучше не просто ее отвергнуть как непригодную для объяснения, а преобразовать так, чтобы из нее получилась пригодная.

В такой модели с Земли будет видно всегда освещенную большую или меньшую часть Луны, никогда не будет новолуния — ситуации, когда с Земли видно всю неосвещенную сторону Луны (а вернее, не видно ничего, хотя Луна присутствует в небе). Схема непригодна для объяснения всех фаз Луны, но ее легко преобразовать в пригодную.

Достаточно изменить, например, траекторию Луны, «запустив» ее вокруг Земли, или «заставить» Солнце облетать Луну вместе с Землей. Делать это «умственно», поворачивая мысленно кружочки на схемах, неверно.

 Любую схему нужно материализовывать в конструкцию. Возможны разные уровни приближения модели к реальности. Например, мячик и лампочка имитируют не только реальное соотношение источника света и отражения, но и саму форму отражающего тела (шар). Добавив имитацию движения (вращая что-то по схеме), мы получаем конструкцию, достаточно точно имитирующую реальную ситуацию.

Если же вместо мячика и лампочки мы воспользуемся двумя мячиками, то солнечный свет и его работу нам придется домысливать. Работать с такой моделью труднее, она требует напряжения воображения.

Если мы сделаем «живую модель», то она, с одной стороны, проще, так как вращение происходит само собой, достаточно лишь, чтобы каждый участник этого движения точно исполнял свою партию. С другой стороны, эта модель требует взаимной координации действий и специальной работы по выяснению и распределению ролей. Кто, например, отвечает за сообщение о том, светло или темно? Тот участник совместных действий, который изображает Луну, или тот, который изображает Землю? Почему?

Поэтому учитель отвечает:

а) за открытие детьми разных возможностей моделирования,

б) за переходы от одного типа конструкций к другим.

Причем эти переходы должны носить индивидуализированный характер. Возможность детей работать с конструкцией того или иного типа связана с развитием у них способности пространственного воображения и знаково-символического мышления. В этой работе обе эти способности развиваются. Однако перескочить с самого низкого уровня на самый высокий сразу невозможно. Все дети класса находятся на разных уровнях развития этих способностей. Поэтому работа учителя в этой области должна носить дифференцированный характер.

«Живые модели» полезны всем детям без исключения, так как в работе с этим типом конструкций развивается еще одна важнейшая базовая способность сознания — способность к децентрации. Индивидуальное (или парное) конструирование и использование мячика с фонариком, движущейся модели из планок и колес, модели из двух ластиков или просто мысленное вращение шариков, нарисованных на схеме, контролируются учителем. Для тех детей, у кого не получается мысленно вращать шарики, нужно организовать материализацию в той или иной форме. Для тех, кто не может «домыслить» свет, нужен фонарик и т. д. Постепенно каждый ребенок будет переходить на все более высокий уровень «домысливания», то есть развития пространственного воображения.

Задания, связанные с моделированием:

— рассказать, что показывает схема или тот или иной знак;

— составить схему нужного способа («Что ты собираешься делать?») из нарисованных на карточках символов;

— предложить свои обозначения для чего-либо;

— найти ошибку в нарисованной учителем или другим ребенком схеме;

— дополнить или изменить схему в соответствии с задачей;

— объединить схемы, нарисованные по-разному, но означающие

одно и то же;

— выполнить действия в порядке, показанном на схеме;

— высказать свои предположения о том, что мы сможем наблюдать, если действительно объект устроен так.

Среди этих задач есть достаточно простые, доступные любому нормальному ребенку младшего школьного возраста, а есть сложные, выполнение которых может вызывать трудности и у взрослых. Тем не менее сама попытка совершить такие действия иногда важнее полученного или неполученного результата. Внимание! Учитель не должен забывать, что все сказанное здесь касается его, а не ребенка. Поэтому в общении с детьми на уроке желательно избегать таких слов, как «модель», «рефлексия» и прочее.  Лучше пользоваться теми словами, которые предложены самими детьми, например, «объяснение», «схема» и другие[1;с. 44-46].

По мнению Е.В. Головко, при изучении курса «Окружающий мир» для формирования познавательных УУД в зависимости от темы урока можно применять различные виды моделирования [8; c.38] (Рис. 1.1.).

Примером моделирования «роста и развития» может быть схема: «Если я с детства начну заниматься спортом…?». Разработка таких схематических моделей может стать результатом проектной деятельности учащихся четвертого класса. Кроме того, создание такой модели включают в соответствующие уроки окружающего мира, ведь именно в четвертом классе изучают организм человека и условия охраны его здоровья.

Схемы обычно представлены в виде рисунков, надписей и стрелок. Рисунки можно заменить вырезками из журналов или фотографиями с соответствующими изображениями. [8; c.51].

Примером использования «модели развития» может служить сборная модель, отражающая изменения, происходящие в легких курильщика. Для ее создания детям нужны: картонный трафарет изображения легких человека и наборы бумажных кружков розового и черного цвета. Кружки – это символические изображения легочных альвеол: розовые – легочных пузырьков в здоровом состоянии, черные – это альвеолы, затянутые никотиновой смолой.

Младшие школьники сначала выкладывают трафарет легких розовыми кружками, а затем, по мере разговора на уроке о вреде курения, заменяют часть розовых кружков черными, наглядно представляя, как уменьшается размер здоровой площади легких курильщика [8;c.52].

По курсу «Окружающий мир» Н.Ф. Виноградовой младшим школьникам уже в первом классе детям предлагается смоделировать свое поведение в различных ситуациях (при изучении раздела «Ты – первоклассник», когда дети знакомятся с правилами дорожного движения). На уроке по теме: «Дорога от дома до школы» учащиеся с помощью карточек с изображением домов, магазинов, аптек и других необходимых элементов улицы, моделируют улицу города, на которой живут. С помощью стрелок дети выкладывают самый безопасный маршрут движения от дома до школы. 

В методическом пособии к учебнику «Окружающий мир» для 1 класса Н.Ф. Виноградовой [4] младшим школьникам предлагаются логические задачи с использованием графических моделей (виде «рисунка-загадки», «рисунка-ошибки», «ребуса»). Логические задачи даются и в вербальной форме, но ответ на них требуется представить в виде модели. Такие задания, на наш взгляд, эффективно формируют логические и знаково-символические универсальные познавательные действия у школьников.

В третьем и четвертом классах по программе Н.Ф. Виноградовой [5] продолжается работа по схематическому моделированию.

Например, на уроках учащимся предлагают составлять схематические модели по их названию. Такой процесс моделирования формирует у обучающихся умение анализировать и выделять существенные признаки объекта.  

Например, модель «Лес» или «Море». Младшие школьники должны тщательно изучить природный объект, прежде чем выделить в нем существенные черты и творчески преобразовать их в символы, представив в виде модели-схемы.

На уроках  курса «Окружающий мир», посвященных человеческим чувствам и общению, можно моделировать чувства человека, представляя их при помощи жестов, мимики, соответствующего поведения, театрального грима, костюма, считает Н.Ф. Виноградова. Здесь моделирование выступает одним из приемов игровой технологии – с детьми играют в увлекательную игру «Ожившее чувство».