К вопросу о формировании экологических знаний у школьников в процессе обучения физике

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова Россия, Барнаул, пр. Ленина, д. 46, тел./факс: 8(385-2) 36-79-04

К вопросу о формировании экологических знаний у школьников в процессе обучения физике

Статья направлена на формирование экологических знаний на уроках физики в школе. Определены роль и место физики в экологическом образовании школьников, с учетом возрастных особенностей. В данной статье отражены материалы исследований.

The Altay state technical university named by I.I. Polzunov

Russia, Barnaul, Lenin avenue, 46, tel./fax: 8(385-2) 36-79-04

To the question on formation of ecological knowledge at schoolboys during training to the physics

Clause is directed on formation of ecological knowledge at lessons of physics at school. The role and a place of physics in ecological education of schoolboys, in view of age features are certain. In given clause materials of researches are reflected.

Основы экологического образования подрастающего поколения закладываются в школе. За- кон Российской Федерации «Об образовании» ставит перед современной школой задачу всестороннего и гармонического развития личности, которая в условиях экологического кризиса должна обладать систематизированными знаниями об окружающей среде, умениями и навыками природоохранной деятельности и общей экологической культурой.

Школа занимает особое главенствующее место в системе экологического образования. Дает возможность вести экологическое просвещение на межпредметной основе, постепенно углубляя и обогащая экологические знания учащихся и формируя у них соответствующие умения и навыки. В связи с этим школа может и должна воспитывать у школьников чувство сопричастности к природе, ощущение красоты, не позволяющее относиться к ней потребительски, варварски, проявлять бездумную беспечность или жестокость, а также должна дать ученикам соответствующие знания о природе, о научных основах регулирования взаимоотношений человека с окружающей средой. Однако в настоящее время учебный процесс весьма напряжен, что обусловлено значительностью дидактических задач каждого типа урока. В то же время наличие огромного количества экспериментальных образовательных программ, учебников, методических пособий по экологическому образованию учащихся, не приносит ощутимых результатов. До сих пор существует проблема низкого уровня ответственного отношения к природе как у взрослого населения, так и учащихся.

В реализации школьного образования наряду с другими дисциплинами велико значение курса физики. В процессе обучения конкретного предмета физики у школьников формируется, прежде всего, представление о целостности природы, взаимосвязи протекающих в ней явлений и их причин, о взаимодействии человека и природы. На базе сведений формируются экологические знания, сознание и культура подрастающего человека.

Эффективность современного школьного курса физики в этом направлении крайне низка. Учителя физики экологическому образованию не уделяют должного внимания. Экологический материал включается в содержание уроков физики либо фрагментарно, либо вовсе не используется, и учителя физики считают его дополнительным, а значит – необязательным и второстепенным.

Исходя из анализа современной экологической ситуации, можно определить роль и место физики в экологическом образовании школьников. Экологически мыслящий человек должен обнаружить умение не только осознать взаимосвязь отдельно взятых явлений природы, но и проследить, в какой взаимосвязанности они находятся с другими явлениями более широкой системы, чем та, которая непосредственно рассматривается.

Экологическое образование должно сопровождать человека на протяжении всей его жизни. Идеальным будет считаться обучение в раннем детстве. Но этим должны заниматься не преподаватели физики, а, прежде всего родители, а потом уже сотрудники ДОУ. Конечно, в современных условиях и в ДОУ можно встретить учителя физики в качестве воспитателя и не только в качестве последнего. Нынешние условия предполагают различные метаморфозы как в работе, так и в подборе персонала. (Почти каждый из нас сталкивался с людьми, работающими не совсем по профессии и призванию. Жизнь диктует свои условия.) «Экологические знания» – пишет Э. А. Турдикулов – «необходимы для совершенствования самого учебно-воспитательного процесса».

Изучение физических аспектов экологических знаний ведет к углублению и расширению знаний учащихся по физике, повышению их интереса к предмету, развивает у них ряд природоохранительных умений, убеждает в жизненно важном значении экологических знаний и умений.

Таким образом, экологические знания выступают: в качестве связующего звена между теоретическими сведениями, приобретаемыми в школе, и практикой, жизнью; в роли теоретической основы рационального поведения человека (и общества в целом) в природе и одного из важных аспектов научной картины мира.

Цель нашего исследования состояла в составлении программы по изучению уровня экологических знаний на уроках физики у школьников 7-11 классов, а также в определении уровня экологических знаний у школьников. Исследование проводилось в МОУ «СОШ №12» г. Ново-алтайска и МОУ «СОШ №76» г. Барнаула Алтайского края.

На основе выявленного начального уровня нами были сформированы группы для основного эксперимента. При комплектовании контрольной и экспериментальных групп мы принимали во внимание уровень успеваемости учащихся по дисциплинам естественнонаучного цикла (физи- ки, биологии, химии), количество учащихся в экспериментальных (в соответствии с выбранным уровнем значимости 0,05). Примерно одинаковые результаты констатирующего этапа эксперимента давали нам возможность сравнить результаты эксперимента в дальнейшем.

Всего в эксперименте приняло участие 232 учащихся с 7 по 11 классы, учителя физики. На первом этапе было изучено состояние проблемы в теории и практике, определены объект, предмет, цель, задачи и гипотеза исследования, разработана программа опытноэкспериментальной работы. Выявлены общие тенденции в экологическом образовании в процессе преподавания физики. С этой целью было проведено широкое обследование занятий, включающее в себя следующие методы: наблюдение за ходом учебного процесса, анкетирование учащихся, позволяющее выяснить то место, которое занимает в учебно-воспитательном процессе преподавание физики с экологическим содержанием.

Параллельно изучалась готовность учителей физики к осуществлению экологического образования в 7-11 классах. На данном этапе констатирующего эксперимента подбирались группы (классы), которые в дальнейшем использовались, одни, как экспериментальные, другие – как контрольные. На этом же этапе осуществлялось изучение уровня экологических знаний, отражающих состояние экологического образования школьников.

Контрольная часть экспериментальной работы была направлена на организацию эффективных мер педагогического воздействия, обеспечивающих реализацию модели формирования экологических знаний на уроках физики учащихся 7-11 классов. Она состояла из контрольных замеров как в контрольной, так и в экспериментальных группах.

В нашем исследовании констатирующему этапу эксперимента уделялось особое внимание, так как достоверность полученных данных эксперимента в значительной степени зависит от исходных данных.

Известно, что однозначных методов выбора критериев сформированности любого качества не существует. При разработке критериев сформированности экологических знаний на уроках физики мы взяли за основу методики, предлагаемые В.А. Игнатовой, адаптировав и скорректировав их применительно к предмету нашего исследования. Таким образом, была составлена программа изучения уровня экологических знаний на уроках физики у школьников 7-11 классов.

Таблица 1

Программа определения уровня экологических знаний

Критерии	Показатели	Уровни
s c3 s У s о 4 о	X s У о 1 ° S Г) со 2 tQ О	Высокий	Знания системные, глубокие, выходят за пределы стандарта; безошибочное и осмысленное воспроизведение. Глубокое осознание учебного материала, свободное оперирование им.
		Средний	Знания по объему ¾; ученик знает, выделяет существенные и несущественные признаки, осмысливает и применяет знания главным образом под руководством учителя.
		Низкий	Знания по объему ниже ½ от требуемых, поверхностные (ученик знает но не может объяснить), бессистемны и хаотичны.
	S и	Высокий	Группировка осуществляется по существенным признакам, аргументировано. Полностью самостоятельно переносит экологические знания с одного предмета на другой.
		Средний	Не может до конца выдержать принцип группировки, могут быть выбраны не существенные основания. Перенос знаний в практическую деятельность осуществляется при помощи взрослого.
		Низкий	С трудом осуществляет группировку экологических и физикоэкологических понятий или осуществляет их частично, но без существенных оснований. Перенос знаний на практическую деятельность не наблюдается.
	5 i ё I I s 5 s	Высокий	Не испытывает трудностей при изучении учебного материала. Активный словарь богат экологическими и физико-экологическими понятиями, которыми без труда оперирует, способен их объяснить.

		Средний	В активном словаре большой запас экологических и физикоэкологических понятий, используемых в основном только при разборе учебного материала.
		Низкий	Испытывает трудности при изучении учебного материала, содержащего экологические сведения. Словарный запас скуден по содержанию в нем экологических и физико-экологических понятий.
	Л s Н У § у й g ® ко g £ и g и о Я и С (D Л	Высокий	Самостоятельно объясняет смысл экологических и физикоэкологических понятий и оперирует ими.
		Средний	Не всегда самостоятельно может объяснить и показать смысл экологических и физико-экологических понятий.
		Низкий	Не может объяснить и не понимает смысл экологических и физикоэкологических понятий, некоторые понимает с трудом.
		Низкий	Решает задачи с экологическим содержанием слабо, затрачивает много времени, иногда не отвечает на поставленный вопрос, не может выбрать направления решения.

Для определения уровня экологических знаний у школьников использовались задания, в состав которых входили вопросы, ориентированные на выявление понимания учащимися 7-11 классов программах и распространенных в СМИ экологических понятий. Оценка данных заданий осуществлялась по результатам выполненных письменных работ по трехбалльной шкале.

При планировании результатов обучения мы исходили из уровневого подхода, нашедшего отражение во временных государственных обязательных стандартах образования РФ. В нашем исследовании мы выделили следующие уровни: высокий, средний, низкий.

В таблице 2 представлены экспериментальные данные, полученные в результате определения уровня экологических знаний.

Таблица 2

Оценка уровня экологических знаний у школьников 7-11 классов экспериментальной и контрольной групп на констатирующем этапе эксперимента n = 232 ( нулевой срез )

Группа	Кол-во человек	Высокий уровень		Средний уровень		Низкий уровень		Х (показатель среднего балла)	σ (стандартное отклонение)
		Кол-во	%	Кол-во	%	Кол-во	%
КГ-7 кл.	26	0	0	10	38,46	16	61,54	1,38	0,5
ЭГ-7 кл.	26	1	3,84	9	34,62	16	61,54	1,42	0,57
КГ-8 кл.	26	0	0	8	30,77	18	69,23	1,3	0,47
ЭГ-8 кл.	25	0	0	13	52	12	48	1,52	0,5
КГ-9 кл.	26	0	0	9	34,62	17	65,38	1,35	0,49
ЭГ-9 кл.	25	2	8	7	28	16	64	1,44	0,65
КГ-10 кл.	26	1	3,84	11	42,31	14	53,85	1,5	0,58
ЭГ-10 кл.	25	2	8	12	48	11	44	1,64	0,64
КГ-11 кл.	26	2	8	10	38,46	14	53,85	1,54	0,42
ЭГ-11 кл.	26	4	15,4	11	42,31	11	42,31	1,73	0,58

Для вычисления среднего балла и стандартного отклонения каждому уровню экологических знаний мы отнесли следующее количество баллов: высокий – 3 балла, средний – 2 балла, низкий – 1 балл.

Результаты констатирующего этапа эксперимента представлены на диаграмме 1.

Полученные данные свидетельствуют, во-первых, о возможности сравнения экспериментальных и контрольных групп, во-вторых, о недостаточном уровне экологических знаний у учащихся 7-11 классов. Анализ данных, полученных в результате нулевого среза, позволяет нам сделать вывод о том, что процесс формирования экологических знаний на уроках физики не ведется целенаправленно и систематично, экологическое образование находится на низком уровне, а экологические знания носят отрывочный характер.

Диаграмма 1

Сравнительные данные по оцениванию уровня экологических знаний у учащихся 7-11 классов ( нулевой срез )

□ Высокий

• □    Средний

• □    Низкий

Критерием эффективности формирования экологических знаний в процессе обучения выступает уровень усвоения экологических знаний. Результаты данного эксперимента выявляются и могут быть зафиксированы в количественных показателях. Однако возникают трудности с вычленением уровня сформированных экологических знаний в динамике быстро меняющегося современного времени и информационного потока. В силу схоластичности педагогического процесса, характер изменения которого во времени точно предсказать невозможно, прогнозирование результатов сформированности уровня экологических знаний и получение их отсрочено во времени. Поэтому в это же время для получения достоверных результатов экспериментальной работы мы осуществляли отслеживание динамики уровня сформированности экологических знаний у школьников 7-11 классов. В работе она представлена двумя срезами: первый срез – промежуточный – проводился в конце первого полугодия в 7 классе, второй срез – итоговый – в конце третьей четверти, когда учащиеся обучались в 11 классе.

Основными методами на данном этапе работы были следующие: наблюдение, анализ результатов деятельности учащихся, педагогический эксперимент и обобщение полученных результатов.

Определение уровня сформированности экологических знаний проводилось нами по той же методике, что и на констатирующем этапе экспериментальной работы. Данные, полученные нами в результате проведения промежуточного среза, представлены в таблице 3.

Таблица 3

Данные об уровне сформированности экологических знаний учащихся 7-11 классов на уроках физики ( промежуточный срез )

Группа	Кол-во человек	Высокий уровень		Средний уровень		Низкий уровень
		Кол-во	%	Кол-во	%	Кол-во	%
КГ-7 кл.	26	1	3,86	6	23,07	19	73,07
ЭГ-7 кл.	26	5	20	13	52	7	28
КГ-8 кл.	26	2	8	12	46,15	12	46,15
ЭГ-8 кл.	25	4	16	17	68	4	16
КГ-9 кл.	26	2	8	17	65,4	7	26,9
ЭГ-9 кл.	25	2	8	9	36	14	56
КГ-10 кл.	26	3	11,54	11	42,31	14	53,85
ЭГ-10 кл.	25	2	8	15	60	8	32
КГ-11 кл.	26	6	23,1	16	61,54	4	16
ЭГ-11 кл.	26	9	34,62	12	46,15	5	19,23

Результаты второго среза позволяют отметить позитивные качества изменения в уровнях экологических знаний в ЭГ и КГ.

В ЭГ в 7 классах – 28%, в 8 – 16%, в 9 – 56%, в 10 – 32%, в 11 – 19,23% учащихся показали поверхностные знания по физике и экологии. Они с трудом осуществляют группировку экологических понятий или осуществляют ее частично, но без существенных оснований. Нечетко объясняют или не понимают смысла экологических понятий, не умеют анализировать ситуацию, не умеют устанавливать причинно-следственные связи. Данные учащиеся показывают низкий уровень экологических знаний. Но в то же время, количество учащихся, уровень экологических знаний которых определен как низкий, снизилось во время проведения промежуточного среза по сравнению с нулевым срезом, проведенным на констатирующем этапе эксперимента. Данная ситуация объясняется внедрением основных положений концепции в экспериментальных группах. Так, количество учащихся, уровень экологических знаний которых оценивался как низкий, в ЭГ-7 уменьшилось на 33,54%, в ЭГ-8 – на 32%, в ЭГ-9 – на 8%, в ЭГ-10 – на 12%, в ЭГ-11 – на 23,08%, в связи с использованием в экспериментальной работе всего комплекса педагогических условий.

В ЭГ-7, ЭГ-8, ЭГ-9, ЭГ-10, ЭГ-11 было выявлено 52, 68, 36, 60, 46,15% учащихся достигших среднего уровня экологических знаний. Они имеют в активном словаре большой запас экологических понятий, умеют решать экологические задачи, не допускают неточностей, но не всегда могут самостоятельно объяснить и показать смысл экологических понятий, умеют анализировать ситуации, но допускают некоторые неточности. Количество учащихся, показавших экологические знания на среднем уровне ЭГ-7 увеличился на 17,38%, в ЭГ-8 – на 16%, в ЭГ-9 – на 8%, в ЭГ-10 – на 11%, в ЭГ-11 – на 3,84%. Данная группа учащихся значительно увеличила показатели по сравнению с нулевым срезом.

Последняя группа учащихся, показавшая экологические знания на высоком уровне в ЭГ-7, ЭГ-8, ЭГ-9, ЭГ-10, ЭГ-11 составила 20, 16, 8, 8, 34,62%. Школьники этих групп владеют системными знаниями, которые выходят за пределы стандарта. Глубоко осознают учебный материал, свободно им оперируют. Полностью самостоятельно переносят экологические знания с одного предмета на другой. Четко определяют основную проблему. Самостоятельно и безошибочно выделяют элементы систем и объектов, разные стороны процессов и явлений, выделяют их существенные признаки. Устанавливают причинно-следственные связи. Учащимся этих групп присуще ответственное отношение к природе, к своим и чужим поступкам, бережливость, аккуратность, активная гражданская позиция. Количество учащихся, достигших высокого уровня экологических знаний, повысилось по сравнению с нулевым срезом в ЭГ-7 на 16,16%, ЭГ-8 – на 16%, ЭГ-11 – на 19,22%. Уровень в ЭГ-9 и ЭГ-10 остался на прежнем уровне. Более наглядно результаты второго среза уровня экологических знаний на уроках физики в школе представлены на диаграмме 2.

Диаграмма 2

Высокий Средний Низкий

КГ -7       ЭГ -7        КГ -8        ЭГ -8        КГ -9        ЭГ -9       КГ -10      ЭГ -10      КГ -11       ЭГ -11

Уровни экологических знаний на уроках физики КГ и ЭГ (промежуточный срез)

Проведение третьего среза явилось итоговым этапом по выявлению уровня экологических знаний на уроках физики в 7-11 классах. Результаты итогового среза представлены в таблице 4.

Таблица 4

Уровни экологических знаний учащихся 7-11 классов на уроках физики ( итоговый срез ), n=232

Группа	Кол-во человек	Высокий уровень		Средний уровень		Низкий уровень
		Кол-во	%	Кол-во	%	Кол-во	%
КГ-7 кл.	26	6	23,1	8	30,8	12	46,15
ЭГ-7 кл.	26	8	30,8	15	57,7	5	19,23
КГ-8 кл.	26	4	15,4	13	50	9	34,62
ЭГ-8 кл.	25	5	20	17	68	3	12
КГ-9 кл.	26	6	23,1	15	57,7	5	19,23
ЭГ-9 кл.	25	7	28	8	32	10	40
КГ-10 кл.	26	5	19,23	10	38,5	11	42,31
ЭГ-10 кл.	25	7	28	12	48	6	24
КГ-11 кл.	26	9	34,62	15	57,7	2	7,7
ЭГ-11 кл.	26	12	46,15	13	50	1	3,85

На формирующем этапе эксперимента в ЭГ с 7 по 11 класс возросло количество учащихся, обладающих словарем, богатыми экологическими понятиями, которыми без труда оперируют, способны их объяснить. Эти учащиеся не испытывают трудности при изучении учебного материала, четко отвечают на поставленный вопрос, владеют высоким уровнем практических знаний, проявляют активность и инициативу, ответственно относятся к своим и чужим поступкам. Наглядно результаты итогового среза представлены на диаграмме 3.

Диаграмма 3

Уровни экологических знаний на уроках физики учащихся 7-11 классов КГ и ЭГ ( итоговый срез )

□ Высокий □ Средний □ Низкий

Числовые данные, представленные в таблице 4, свидетельствуют о качественном и количественном изменениях в уровнях экологических знаний учащихся экспериментальных и контрольных групп.

Подведение результатов экспериментальной работы позволяет сделать вывод об эффективном функционировании модели формирования экологических знаний на уроках физики. Число учащихся в экспериментальных группах, достигших высокого уровня экологических знаний, увеличилось по сравнению с промежуточным срезом в ЭГ-7 – на 10,8%, в ЭГ-8 – на 4%, в ЭГ-9 – на 20%, в ЭГ-10 – на 20%, в ЭГ-11 – на 11,53%. В КГ оказались самые низкие результаты.

Сравнительный анализ первого, второго и третьего срезов по выявлению уровня экологических знаний на уроках физики у школьников 7-11 классов позволил сделать вывод о достоверности и положительных результатах эксперимента по формированию экологических знаний на уроках физики в школе.

Таблица 5

Сравнительные данные показателей высокого уровня экологических знаний у школьников 7-11 классов

Группа	Кол-во человек	Нулевой срез		Промежуточный срез		Итоговый срез
		Кол-во	%	Кол-во	%	Кол-во	%
КГ-7	26	0	0	1	3,86	6	23,1
ЭГ-7	26	1	3,84	5	20	8	30,8
КГ-8	26	0	0	2	8	4	15,4
ЭГ-8	25	0	0	4	16	5	20
КГ-9	26	0	0	2	8	6	23,1
ЭГ-9	25	2	8	2	8	7	28
КГ-10	26	1	3,84	3	11,54	5	19,23
ЭГ-10	25	2	8	2	8	7	28
КГ-11	26	2	8	6	23,1	9	34,62
ЭГ-11	26	4	15,4	9	34,62	12	46,15

Динамика высокого уровня экологических знаний всех трех групп на трех срезах представлена на диаграмме 4.

Диаграмма 4

Сравнительные данные уровня экологических знаний на уроках физики в школе у школьников 7-11 классов

• □    Нулевой срез

• ■    Промежуточный срез

• □    Итоговый срез

Сравнительный анализ данных трех срезов позволяет сделать вывод о том, что в экспериментальных группах число учащихся, достигших высокого уровня экологических знаний, за период экспериментальной работы увеличилось в ЭГ-7 – на 26,64%, в ЭГ-8 – на 20%, в ЭГ-9 – на 20%, в ЭГ-10 – на 20%, в ЭГ-11 – на 30,75%. В контрольных группах абсолютный прирост учащихся, достигших высокого уровня, составил в КГ-7 – 23,1%, в КГ-8 – 15,4%, в КГ-9 – 23,1%, в КГ-10 – 15,39%, в КГ-11 – 26,62. Скорее всего это связано с изучаемым программным материалом в курсе физики.

Наблюдение за ходом учебного процесса, индивидуальные беседы с учителями, анкетирование учащихся показало, что в школах осуществляется экологическое образование, но массового характера оно не приобрело. Некоторые учителя показали, что в формировании экологических знаний используют групповые формы внеклассной работы, но в данном виде работ принимают участие школьники 9-11 классов, а 8 – нет. Анкетирование учащихся показало, что многие учителя естественных наук используют на уроках элементы экологических знаний.

Таким образом, было выяснено, что многие школьники хотят овладеть экологическим образованием, они понимают насколько их уровень экологических знаний не соответствует современному времени. Данные, полученные на констатирующем этапе эксперимента, показали, что большая часть (63%) учащихся имеет поверхностные знания, которые ограничены лишь внешними признаками изучаемых объектов и явлений. Не дают четкого объяснения, не понимают

И.С. Тулохонова. Методика оценки уровня готовности студентов к проектной деятельности смысла распространенных экологических понятий, не умеют правильно проанализировать экологическую ситуацию в крае, пассивны по отношению к охране природы.

Результаты, полученные на констатирующем этапе эксперимента, объективно доказывают, что формирование экологических знаний на уроках физики в школе проходит стихийно и малоэффектно. Необходимость формирования экологических знаний школьников 7-11 классов на современном этапе обучения обусловлена критическим состоянием экологии страны и края. Наряду с этим в настоящее время актуализируется проблема экологического образования учащихся школ.

Проведенный анализ состояния выявленной проблемы в педагогической теории и практике позволил нам рассматривать экологическое образование на уроках физики учащихся 7-11 классов как деятельность, направленную на формирование экологических знаний, включающую в себя научно-обоснованное планирование, организацию и контроль за знаниями.