Экология

Слово “экология” школьники слышат ежедневно. Как и для многих взрослых, в их представлении оно прежде всего ассоциируется с отравленной водой, загрязненным воздухом, нитратами в пище, исчезновением уютных полянок в лесу, где можно отдохнуть… Снова и снова недостаток экологических знаний толкает людей на “очевидные” решения: перестать загрязнять, отравлять, вытаптывать…

Однако все не так просто. Не случайно споры о целях и содержании школьного экологического образования не утихают, несмотря на довольно значительные тиражи уже изданных учебников экологии. Учителям не всегда удается добиться перехода знаний в способы деятельности, в умение на практике решить экологические задачи. В итоге школьник не может ни реально принимать решения, ни прогнозировать и наблюдать последствия собственных решений, ни корректировать свое вмешательство в природные процессы.

Для решения этой непростой педагогической проблемы перспективно использование новых информационных технологий (НИТ) в обучении. Именно этот путь избрали авторы учебного пособия “Основы экологии и природопользования” В.Ф.Шолохович, А.Г.Гейн, С.В.Комов, И.И.Данилина, Е.С.Некрасов.

Авторы не предлагают готовые рецепты на все случаи жизни. Цель книги – научить школьников решать задачи экологии и природопользования, и особую роль в этом обучении играет компьютер.

Итак, слово авторам.

Как щуку поселить в пруду

омпьютерный курс “Основы экологии и природопользования” – дисциплина, направленная на формирование теоретической базы применения основ экологии и НИТ, а также на овладение учащимися конкретными навыками использования НИТ в решении различных задач экологии и природопользования.

Данный курс позволяет опереться на информационные технологии, освоенные школьниками в ходе изучения курса информатики в 7-9-х классах (один из вариантов изучения информатики согласно базисному учебному плану Министерства образования Российской Федерации), предоставляя возможность наполнить использование НИТ общезначимой тематикой. Разработанный курс значительно расширяет эти знания и умения, в частности, за счет последовательного проведения линии системного анализа.

Владение учащимися технологией построения простейших компьютерных моделей дает возможность изложить общие решения экологических задач с помощью компьютера, провести эксперименты на лабораторных работах в дисплейном классе, расширить представления школьника о том, как строить модели экологических задач на основе системного анализа (в частности, путем детализации соответствующей экосистемы).

Учебные компьютерные модели позволяют “сжать” время протекающих в природе экологических процессов, проследить региональные и планетарные последствия вмешательства человека.

Применяя компьютер, учащиеся наблюдают взаимосвязи живых организмов с их окружением и, более того, активно “вмешиваются” в моделируемые процессы. Работа с компьютерными моделями предоставляет школьникам возможность самим открывать и формулировать основные экологические закономерности. Важно и то, что учащиеся могут сами принимать управленческие решения, видеть их последствия, корректировать свои решения, вырабатывая критерии их оптимальности. Школьники “лично участвуют” в решении экологических проблем.

Все это позволяет уйти от чисто декларативного типа обучения и не только обеспечить знания, но и сформировать умения и навыки в области экологически грамотного поведения и ответственного отношения к окружающей среде.

Пособие вместе с программной поддержкой будет полезно и для тех, кто решит использовать его в преподавании профильного курса информатики в 10-11-х классах. Книга на конкретном материале знакомит с центральными понятиями информатики, не входящими в базовый курс основ информатики. К таким понятиям относится система и ее состояние; процесс (в частности, процесс, протекающий в “реальном времени”); управление (в том числе управление с обратной связью) и т.д. Структура обьяснительного текста, разнообразие заданий, содержание компьютерных лабораторных работ – все это позволяет учителю не ограничиваться изложением этих важных и в то же время непростых понятий, а организовать учебную деятельность так, чтобы обеспечить переход знаний в способы деятельности по решению экологических задач.

Жанр учебного пособия можно определить кратко: это учебник-собеседник. Предусмотрены различные виды общения в ходе обучения компьютерному курсу: общение школьников между собой и с учителем, опосредованное учебником (например, при совместном построении модели “непоставленной задачи”), общение с компьютером (например, при коллективном обсуждении результатов компьютерного эксперимента) и т.д. Этой цели служит и специальная организация обьяснительного текста, позволяющая создавать ситуации диалога.

Учебник развивает интерес школьника, стимулирует его активность как при изучении курса в целом, так и каждой конкретной темы в отдельности. Опорными элементами здесь являются:

– последовательное проведение линии по формулированию и решению “жизненных” задач;

– поддержка каждой “жизненной” задачи, включенной в текст учебного пособия, общим информационным фоном: эти задачи напоминают проблемы, активно обсуждаемые в обществе, а описываемые в них ситуации легко узнаваемы учащимися;

– предоставление учащимся богатых возможностей для эксперимента (прежде всего с использованием программного обеспечения);

– использование мотивов, обусловленных естественной познавательной активностью учащихся: “посмотреть, как устроено”, “разобраться, в чем причина получившегося парадоксального результата”, стремление к самостоятельному поиску решения и т.п.

Ученик может накопить определенный опыт творческой деятельности, в том числе:

– самостоятельного переноса знаний и умений (постановки и решения “жизненных” задач) в новую ситуацию (в новые предметные области);

– видения новых проблем в знакомых ситуациях – например, при переходе от анализа знакомой жизненной ситуации к осознанию стоящей за этой ситуацией экологической проблемы;

– умения “охватить” структуру обьекта в ходе выделения существенной и несущественной информации при постановке “жизненной” задачи;

– альтернативного мышления при выборе способов решения задач экологии и природопользования, при формулировании и решении их как задач управления;

– построения способа решения, принципиально отличающегося от других известных или не являющегося комбинацией известных способов решения – например, при осознании необходимости замены экономического критерия оптимальности разработки месторождения (максимум прибыли) на экологический (минимум массы отвалов) и т.д.

Важная роль в формировании навыков общения, развитии интереса учащихся, накоплении опыта творческой деятельности принадлежит игровым ситуациям, описанным в учебном пособии и предусматривающим использование программного обеспечения.

Учебник в составе компьютерного курса не утрачивает своей значимости, напротив, происходит расширение его традиционных функций.

Книга состоит из двух частей. Первая часть посвящена знакомству с основными закономерностями, установленными в экологии. Фактически это естественнонаучный аспект экологической проблематики. Во второй части наиболее ярко выражен деятельностный аспект – в ней рассматриваются природные ресурсы и управление их использованием. В этой части на первый план выходят эколого-экономические аспекты природопользования.

Главы книги разбиты на параграфы, каждый из которых содержит теоретическую (достаточно краткую) часть, вопросы и задания. Важным компонентом книги являются описания 15 компьютерных лабораторных работ: “Задача о летнем отдыхе”, “Конструктор природных зон”, “Автоматизированная теплица”, “Пруд”, “Пожар в лесу”, “Регион” и др.

Данное учебное пособие может быть использовано для изучения экологии или профильного (факультативного) курса информатики на экологическом материале в 9-11-х классах общеобразовательных учреждений. Оно будет полезно и во внеклассной работе: в летнем экологическом лагере, при проведении олимпиады по экологии и т.п.

Программно-методический комплекс включает учебное пособие, дидактические материалы для учителя на дискете и программную компоненту для проведения лабораторных работ.

В состав комплекса входят следующие программные средства учебного назначения.

1. “ПУТЕШЕСТВИЕ ПО КАРТЕ” – это игровая экспериментально-обучающая среда для изучения природных зон, населяющих их животных и растений, а также связей между ними. Занимательная игровая фабула программы ставит ученика в положение экспериментатора-исследователя, которому предстоит на собственном опыте открыть ряд экологических закономерностей.

Программа состоит из трех частей:

– тренировочный полет над Землей;

– полет на неизвестную планету;

– заселение природной зоны на планете.

2. “ТЕПЛИЦА” позволяет учащимся ставить эксперименты по проращиванию семян в условиях постоянной влажности и, управляя температурным режимом, установить зависимость прорастания семян от температуры. На этом примере учащимся предлагается самостоятельно “открыть” закон лимитирующего действия факторов.

3. “ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ” – программа моделирует динамику изменения биомассы или численности на любом из трофических уровней простейшей пищевой цепи, состоящей из растений, травоядных и хищников.

4. “ПРУД” – это имитационная компьютерная среда для изучения пищевых цепей и распределения солнечной энергии по трофическим уровням. Как взаимодействуют между собой обитатели пруда? Как без ущерба для природы организовать рыболовство? На эти и другие вопросы школьники отвечают с помощью компьютера.

5. “ПОЖАР В ЛЕСУ” моделирует процесс восстановления характерного для данной местности ландшафта (хвойного леса) после его разрушения (пожара). Состоит из следующих разделов:

– “Природа лечит раны”;

– “Обитатели и их пища”;

– “Устал – отдохни” (компьютерная игра – конструктор пищевых цепей на разных стадиях восстановления леса).

6. “ЧИСТАЯ ВОДА” позволяет в игровой форме продемонстрировать учащимся воздействие промышленных предприятий на водную среду, а также возможности нейтрализовать эти воздействия с помощью грамотного управления водоохранными мероприятиями.

7. “КАДАСТР” – учебная система управления базами данных, которая позволяет создавать и вести эти базы по природным ресурсам любой территории.

8. “РЕГИОН” – это компьютерная деловая игра: обучаемый в роли “градоначальника” управляет “вложением” средств (в промышленность, повышение уровня жизни населения, качество среды, контроль рождаемости). “Градоначальник” может получать наглядную картину “плодов” своего управления, а главное – “открывать” закономерности устойчивого развития, найденные учеными с помощью известных глобальных моделей природопользования в биосфере.

Программно-методический комплекс содержит также учебные программы ЭЛЕКТРОННАЯ ТАБЛИЦА и ОПТИМА, обеспечивающие проведение компьютерных лабораторных работ.

Комплекс разработан для ibm – совместимых компьютеров с дисплеем ega, vga, svga.

p.s. Авторы учебного пособия В.Ф.Шолохович, С.В.Комов, А.Г.Гейн, И.И.Данилина, Е.С.Некрасов стали победителями конкурса учебников, проводившегося в 1993-1994 гг. в рамках проекта “Реформа общего гуманитарного образования в России” под эгидой Министерства образования России и фонда “Культурная инициатива”.

Программы, учебники и методические пособия по экологии.

Программы по экологии для 9-го класса:

– Экология. Авторы: Н.М.Чернова, В.М.Галушин, В.М.Константинов.

– Экология. Авторы: Е.А.Криксунов, В.В.Пасечник, А.П.Сидорин.

– Общая экология. Авторы: Н.М.Мамедов, И.Т.Суравегина

– Экология современного человека. Авторы: В.Б.Захаров, В.И.Сивоглазов.

Учебники по экологии:

– Экология России. Учебник для 9-11-х классов общеобразовательной школы. Авторы: Б.М.Миркин, Л.Г.Наумова, Москва. АО МДС, [[smpbold]]НИСАМ, 1995 г.

– Экология. 9-й класс. Учебник для общеобразовательных учебных заведений. Авторы: Е.А.Криксунов, В.В.Пасечник, А.П.Сидорин. Издательский дом “Дрофа”, 1995 г.

В 1996 году издательство “Просвещение” планирует издание еще двух учебников по экологии для 9-го класса авторских коллективов под руководством проф. Н.М.Чернова и проф. И.Т.Суравегиной.

Методические пособия для учителя:

Книга для учителей “Экология России” (авторы В.И.Сивоглазов, Т.С.Сухова, Т.А.Козлова) – методический комментарий к тексту учебника “Экология России”.

Дидактические материалы для учащихся:

– Рабочая тетрадь к учебнику “Экология России” (авторы Т.А.Козлова, А.Н.Мягкова, Н.И.Сонин) – задания по работе с учебником, тексты для самоконтроля, немые рисунки.

– Дидактические материалы по экологии (авторы Т.А.Козлова, А.Н.Мягкова, Н.И.Сонин) – разрезные карточки для проведения самостоятельных работ.