Дослідницькі задачі з фізики екологічного змісту як засіб STEM – навчання учнів основної школи

Наталя Куриленко, Валентина Шарко
Херсонський державний університет, м. Херсон, Україна

STEM – абревіатура з англійської – Science, Technology, Engineering, Math, що в перекладі позначає науку, технології, інженерію та математику як дисципліни вивчення. Іншими словами, STEM-освіта – це навчальна програма, заснована на ідеї навчання дітей за чотирма профільними дисциплінами у міждисциплінарному та прикладному спрямуваннях.

Діти, що виховуються за такою системою, стають лідерами соціуму, легко адаптуються та знаходять своє місце в житті.

Перехід України на нові показники якості освіти (компетентності), які нормативно закріплені Концепцією загальної середньої освіти, націлює вчителів на підсилення уваги до активізації навчання школярів, практичної спрямованості вивчення шкільних дисциплін, надання можливості учням обирати елективні курси, задовольняючи потребу в знаннях з певної освітньої галузі. У контексті цих вимог навчально-виховний процес має бути спрямований на формування компетентностей учнів, однією з яких є екологічна, котра пов’язана зі змістом STEM-освіти і по праву має може бути включена до її напрямів.

Серед видів екологічної діяльності, до яких можна залучати учнів у процесі вивчення фізики, важливими для подальшого життя є аналітична, прогностична, оцінювальна та дослідницька. Зважаючи на їх роль у навчанні фізики, залучення школярів до розв’язування задач і виконання завдань аналітичного, прогностичного, оцінювального і дослідницького типу є одним із завдань учителя.

Враховуючи характер фізики як шкільної дисципліни, що передбачає застосування теоретичного і експериментального методів пізнання природи, до дослідницьких завдань з фізики екологічного змісту необхідно включати завдання трьох типів: теоретичного, експериментального та комбінованого.

Зважаючи на багатоаспектність екології як науки, екологічний зміст цих завдань, визначається можливостями встановлення понятійних і процедурних міжпредметних зв’язків між фізикою та екологією і включає елементи знань з загальної і соціальної екології, охорони природи та раціонального природокористування, основ здоров’я та безпеки життєдіяльності людини.

Підбираючи та розробляючи умови екологічних задач з фізики, ми вважали, що тематика екологічних задач має бути різноманітною і пов’язаною з системою екологічних моделей, що характеризують як окремі об’єкти (атмосферу, гідросферу, літосферу як складові біосфери; людину та інших представників рослинного і тваринного світу; технічні об’єкти тощо) так і їх взаємозв’язки: «людина - природа», «соціум - природа», «техніка - природа», «людство-природа».

Досвід впровадження задачного підходу до формування екологічної компетентності учнів засвідчує, що найбільший педагогічний ефект досягається при залученні їх до складання і розв’язування фізичних задач екологічного змісту різних типів: оцінювального, прогностичного, аналітичного, дослідницького, а також задач на встановлення причинно-наслідкових зв’язків, фото-задач та ін.

Залучення учнів до складання і розв’язування різних типів задач-оцінок дозволяє з’ясувати їх можливий внесок: у формування екологічної компетентності школярів; у поглиблення фізичних знань учнів та набуття вмінь їх застосовувати для розв’язання практичних завдань; у розвиток аналітичного, практичного, логічного, критичного, наочно-образного і творчого мислення, а також мотивації та вольової, емоційної й ціннісної сфер школярів; у виховання дослідника, готового до самонавчання й критичного аналізу результатів власної діяльності та дій оточуючих людей.

Задачі на встановлення причинно-наслідкових зв’язків передбачають навчання учнів встановлювати можливі варіанти зв’язків між явищами у природі, які можуть набувати різної форми: А) одна причина – один наслідок; Б) одна причина – декілька наслідків; В) декілька причин – один наслідок; Г) декілька причин – декілька різних наслідків.

Вимоги в задачах такого типу можуть бути представлені у вигляді:
«Пояснити, чому сталося…»; «За яких причин можлива ядерна зима?»; Чому виникають в атмосфері озонові дірки?»; «Які наслідки можуть супроводжувати потрапляння до водоймищ нафтопродуктів?»

Задачі прогностичного типу пов’язані з навчанням учнів передбачати наслідки можливих подій, висловлювати гіпотези, критично оцінювати результати діяльності людини в природі. Їх умова може включати такі завдання для учнів: «Зробіть припущення», «Сформулюйте гіпотезу стосовно..», «Уявіть, що станеться, якщо.. «, «Припустіть, що … Як це вплине на..?», «Запропонуйте заходи щодо зменшення впливу.. «, «Як можна пояснити прогнози вчених стосовно..?», «Дайте прогноз стосовно…».

Активність учнів при складанні задач залежить від їх готовності до виконання цього виду діяльності, наявності інформації екологічного змісту, котра дозволяє встановити тему з курсу фізики, засвоєння якої необхідне для її розв’язання, зацікавленість учнів цим видом роботи.

Підготовку учнів до складання задач учитель має починати з самого початку вивчення фізики. За допомогою навідних питань у ситуаціях, зображених на малюнку або повідомлених в описовій формі, він повинен навчити учнів: а) побачити екологічну проблему, пов’язану з фізикою; б) представити її у вигляді задачної ситуації; в) сформулювати питання задачі; г) запропонувати свій варіант розв’язку.
При цьому можна застосовувати різні прийоми складання фізичних задач екологічного змісту: а) по аналогії з задачею, запропонованою у підручнику, вчителем або іншими учнями; б) за наведеними числовими даними і вказівкою вчителем теми з курсу фізики, до якої складаються питання до задачі (вимога задачі); в) за фотографією з зображенням екологічної ситуації; г) за схемою умови і запитання (описується ситуація, наводяться цифрові дані, уточнюється питання).

Залучення учнів до розв’язування фізичних задач екологічного змісту сприяє: а) досягненню глибокого розуміння учнями фізичних законів, явищ та процесів, їх проявів у навколишньому світі, застосуванню в повсякденному житті; б) стимулюванню пізнавальної активності школярів; в) активізації самостійної роботи учнів; г) посиленню емоційності, реалізації проблемного підходу до викладання матеріалу; д)формуванню дослідницьких умінь школярів; е) творчому підходу до здійснення аналітичної, прогностичної, оцінювальної діяльності, які можна вважати складовими будь якого наукового дослідження.

Узагальнюючи досвід впровадження задачного підходу до формування в учнів основної школи екологічної компетентності під час вивчення фізики вважаємо, що його можна розглядати як спосіб здійснення STEM – навчання природничих дисциплін.

БІБЛІОГРІФІЯ:

1. STEM – освіта – шлях у майбутнє [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://nenc.gov.ua/?p/
2. Збірник фізичних задач і дослідницьких завдань екологічного змісту для основної школи. [Навчально-методичний посібник] / В. Д. Шарко, Н. В. Куриленко. – Херсон. – Видавництво: В. С. Вишемирський. – 2015. – 153 с.