О представлении авторского элективного курса

«Физика планеты Земля  (элементарные основы)»

 

Т. Ю. Кузьмичева

Заслуженный учитель РФ,

 г. Нижний Новгород, лицей, г. Бор

tyuk2001@mail.ru

 

               Приводится обоснование  важности введения в образовательный учебный план  элективного курса «Физика планеты Земля (элементарные основы)», оценивается  роль  и место курса, его значимость в формировании  важных для выпускника школы мировоззренческих компетенций.

 

            Ключевые слова: элективный курс, планета Земля, естественнонаучное мировоззрение, компетентности.

 

            Человечество достигло «космического» уровня развития цивилизации. Знания основ астрофизической картины мира, знания о планете Земля   школа обязана передать младшему поколению.

            Какой объем составляет сегодня естественнонаучный  материал в средней общеобразовательной школе? Контент - анализ обработанной информации (по данным учебных планов  современной общеобразовательной школы) приводит к следующим выводам:

1.   Общий процент естественнонаучного материала от общего числа часов (по классам) составляет в средней общеобразовательной школе 11,8%. В 7-9 классах доля естественнонаучных предметов возрастает до порядка 20%.

2. Общий процент материала сведений о планете Земля от общего числа естественнонаучных  часов составляет 18,8%. Наибольший  объем этой информации учащиеся получают в 5-6 классах.

3.   Общий процент материала сведений о планете Земля от общего числа учебных   часов составляет всего 2,3%.

            Значит,   объем  основополагающих элементов научного знания мировоззренческого характера в средней школе средствами естественнонаучного материала, а, тем более,  о планете Земля - недостаточен. К тому же, из этой системы на сегодня выпало важное звено – учебный предмет «Астрономия».

            Интересны результаты анализа программ естественнонаучных учебных предметов средней общеобразовательной школы с точки зрения формирования компетенций о планете Земля. А, именно,:

Окружающий мир (начальная школа):

 (Из требований ФГОСов начальной школы II поколения) «…Осознание ценности, целостности и многообразия окружающего мира…» (1)

К  5 классу учащиеся получают только отрывочные, не закрепленные практическими заданиями сведения о планете Земля. Только 9% материала из учебного предмета «Окружающий мир» имеют отношение к планете Земля.

Природоведение: 20% от учебного курса дает информацию о планете Земля. Для закрепления материала предлагается очень мало задач и заданий.

            К 10 классу основная  часть этого   материала забыта.

Биология: 10% учебного материала посвящено проблемам жизни на Земле, экологическому состоянию Земли. Осознание экологического состояния планеты Земля у учащихся идет за счет разделов «Экологии» в 9 и 11 классах.

География: 35% учебного времени посвящены изучению оболочек Земли (только в 6-8 классах). Практика показывает, что из-за малого числа часов закрепление обширного географического материала -  недостаточное. И к 10 классу остаются «верхушки» понятий, отрывочные сведения. Обобщенная мировоззренческая картина мира для учащихся – неясная.

Химия: 10% учебного материала дает  краткие сведения о: о химических элементах в составе воды и примесях, в земной коре; растворимость веществ в воде. Но в чисто абстрактом подходе, не акцентируя важность этой информации для изучения планеты Земля.  Об экологических проблемах загрязнения оболочек Земли поднимается вопрос в 10-11 классах.

Физика:  14 % учебного времени посвящено теоретическим вопросам физики, которые в применении к физическим параметрам Земли помогли бы более глубоко формировать научное мировоззрение учащихся.  А весь курс астрономии, описывающий ближний космос и взаимодействие планеты Земля с космическими телами  представлен только разделом «Строение Вселенной» (7 ч.) (11 кл.). (2). Сам курс астрономии из курса средней школы убран.

Математика: 5-6 кл. -  (0,45%) дает материал о размерах  окружающего нас мира, длины окружности, площади и объема  шара. Но все сведения в применении к описанию параметров Земли  учитель «волен включать или не включать».

11  кл. -  (0,45%) дает возможность использовать материал о планете Земля в решении прикладных физических задач (3) (но по желанию учителя).

Информатика: 8-11 кл. –  (4% учебного времени) дает возможность использовать тематику  комплексных презентаций (но по желанию учителя).

           

            А в базовые национальные ценности Концепции фундаментального ядра содержания общего образования (ФГОСы 2 поколения)  включены  такие  важные источники нравственности и научного мировоззрения как «Природа (жизнь, родная земля, заповедная природа, планета Земля)» (3).

Если подойти к оценке данных сведений с точки зрения формирования ключевых, предметных (частных) и общих (жизненных) компетенций  у обучающихся в современной общеобразовательной школе, то  просматривается  следующее (4):

            Из ключевых  компетенций в школе более всего формируются:

общекультурные, коммуникативные, информационные (коммуникационные), социально-трудовые, учебные. Например, учебные компетенции дают возможность для активного чтения, письма, целеполагания и т.д. Все эти компетенции помогают выпускнику ориентироваться в социуме, осуществлять коммуникативные связи, опираясь на общекультурные ценности человечества.

            Но мир планеты Земля, ближнего и дальнего космоса  остается мало познанным и плохо понятым не только для среднего звена школьников, но и  для старшеклассников. Эти компетенции должны давать  естественнонаучные учебные предметы, объем которых в современной школе, как было проанализировано выше, составляет всего 11,8%.

            Именно поэтому, на наш взгляд, слабо формируются и даже «уходят»  из школьного образования возможности для уверенного формирования таких компетенций, как:

- ценностно-смысловые компетенции - научное мировоззрение, способность видеть и понимать окружающий мир;

- компетенции планирования, систематизации, выводов, реферативно-аналитического мышления;

-  научно-критическое мышление;

-  использование методики решения оценочных задач;

-  компетенции использования  дихотомического (многовариантного) мышления;

-  экспериментальные и практически-расчетные умения;

-  исследовательские мировоззренческие компетенции;

 Об этом говорят не только результаты российских и международных тестирований, но и недостаточная  научная грамотность населения о Земле и взаимодействии планеты Земля с ближним космосом, о проблемах планеты Земля. Например,  40% опрошенных из группы жителей нашей страны выбирали ответ «Солнце движется вокруг Земли»

Одним из путей решения проблемы могут являться элективные курсы (начиная   с 9 класса). Они развивают и дополняют школьное содержание образования, расширяют мировоззрение и компетенции обучающихся.

Понятно, что система межпредметных  мировоззренческих естественнонаучных элективных курсов должна отражать систему наук о природе. И это не только астрономия, но и науки о Земле.

Поэтому и существуют, например, в Российской Федерации в МГУ кафедра «Физики Земли», в США в Колумбийском университете - Обсерватория Земли.

            В нашей стране создано  много  различных по тематике и направленности интегративных элективных курсов по физике, астрономии. Учителя  физики во всех регионах страны творчески подходят к обучению и воспитанию учащихся и создают свои авторские элективные курсы (9-11 кл.) (10).

Например:

·       К.Ю. Богданов, г. Москва,  «Синтез наук – оружие познания XXI века», «Физика,1 сентября» № 21/2005

·       Проф. Н.С. Пурышева, проф. Н. В. Шаронова, Д.А. Исаев, г. Москва, «Фундаментальные  эксперименты  в физической науке»  (утверждено    Министерством образования РФ).

·        Г.Л. Савинкова, г. Самара, «Измерения в физике», nsportal.ru/savinkova-galina-lvovna     

·       Р.Я. Симонян, А.П. Попова, г. Челябинск,  «Занимательная Вселенная», «Физика 1 сентября» № 16/2006

·       С. В. Парамонов, г. Абакан,  «Элементы небесной механики»,«Физика,1 сентября» № 15/2009

·       В.А. Орлов, С.В. Дорожкин, «Плазма – четвёртое состояние вещества» (утверждено  Министерством  образования РФ), «Физика 1 сентября» № 3/2005

·       М.Н. Терещенко, г. Талнах, «Человек и космос», «Физика 1 сентября», № 13/2007

·       Н.В. Тишаева, г. Орёл, «Физические законы вокруг нас», «Физика 1 сентября»,                № 06/2008

·       В.И. Есин, Запрудновская СОШ, Нижегородская обл., «Эволюция звёзд», «Физика 1 сентября», № 10/2007

·       Ю.В. Масленникова, г. Нижний Новгород, «Астрономия», 6 кл. , myshared.ru

·       Ю.В. Масленникова, г. Нижний Новгород, «Становление естественнонаучной картины мира», 10-11 кл., myshared.ru

Очень интересны курсы, разработанные  учителем физики Н.В. Тишаевой «Физические законы вокруг нас», учителем физики и астрономии В.И. Есиным «Эволюция звезд»,  Заслуженным учителем, к.п.н., учителем физики и астрономии   Ю.В. Масленниковой.  

            Но мы считаем, что в этих курсах нет единой системы сведений о планете Земля, нет единой базы для полного формирования выше перечисленных компетенций.

 

Помочь  в более активном формировании мировоззренческих и других знаний,  умений,   компетенций о нашей планете,  ее месте во Вселенной и  сохранении и развитии жизни  может элективный курс для учащихся 10-х (можно и в 9)  классов «Физика планеты Земля (элементарное введение)». Используя знания по основным  школьным естественнонаучным предметам, ребята создадут для себя стройную картину сведений о Земле, научатся строго рассчитывать и объяснять ее физические характеристики, глобальные явления на ней и ближайших небесных телах.

Элективный курс «Физика планеты Земля (элементарные основы)» хорошо «укладывается» в раздел учебного плана школы «Естествознание», помогая, прежде всего, расширять базу материала о Земле, закреплять уже известные сведения, формировать научно-мировоззренческие компетенции, так важные для учащихся в 21 веке. Если  курс проводится в профильном физико-математическом классе, то эффект от такого элективного курса усилится, так как компетентностная база учащихся становится выше.

           

Роль курса «Физика планеты Земля (элементарное введение)» важна  в интеграционных связях почти со всеми учебными предметами в старшей школе. Курс «Физика планеты Земля» построен с опорой на знания и умения учащихся, приобретенные на уроках физики, математики, географии, химии, биологии, природоведения. Но он и расширяет знания, умения и компетенции в области других учебных предметов, интегрируясь  с физикой, с астрономией, с математикой  и другими естественными дисциплинами. Значит, он обогащает и другие учебные предметы. На рисунке 1 схематично показаны взаимосвязь – влияние нашего элективного курса  на другие учебные предметы и  наоборот (обозначено % - ое содержание учебного материала, связанного с компетенциями о планете Земля).

 

 

	Физика 14%		Биология 21%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1

 

 

I.        Формирование компетенций методами и средствами курса

           

             Именно  элективный курс «Физика планеты Земля (элементарные основы)» в 10 классе (при достаточно сформированнных учебных  компетенциях) (5 – 9) дает возможность формировать следующие компетенции в свете деятельностного  и личностно-ориентированного  подхода:

·       Формировать научно-критическое мышление  в таких темах, как, например:

Образование планетной системы; Оценка эффекта таяния льдов на Земле; Суточное вращение Земли; Изменения видимости звездного неба с учетом прецессии; Солнечные и лунные затмения; Инверсии магнитного поля, «блуждание» магнитного поля; Роль внешних космических тел в эволюции поверхности и массы Земли; Способы космической безопасности Земли; Иные формы жизни во Вселенной.

·       Совершенствовать компетенции: читательские, планирования, систематизации, выводов, реферативно-аналитического мышления в таких темах как, например:

            Образование звезд и звездных систем; Сферы Земли; Электрические токи в сферах

            Земли (вулканы, землетрясения, ураганы, грозы); Сравнительная характеристика

            условий для жизни на планетах Солнечной системы.

·       Использования методики решения оценочных задач - во всех темах курса.       

·       Формирования компетенции использования линейного и дихотомического (многовариантного) мышления (методики многовариантного поиска решения проблемы, нахождения оптимального варианта):

В практических работах, связанных с оценкой параметров Земли; Магнитные бури и причины их возникновения. Ионосфера Земли. Сферы Земли; Роль внешних космических тел в эволюции поверхности и массы Земли; Способы космической безопасности Земли; Физика молекул жизни (о кристаллической структуре ДНК);

Иные формы жизни во Вселенной;

·       Совершенствовать экспериментальные и практически-расчетные умения - во всех практических работах.

·       Активно формировать мировоззренческие компетенции (особенно в темах):

Введение (Образование звезд, планетных систем); Образование планеты Земля; Взаимодействие планеты Земля с космическими телами; Особенности планеты Земля.

·       Развивать интеллектуальные и исследовательские компетенции: во всех темах курса; по направлениям выбранных индивидуальных творческих (учебно-исследовательских)  работ.

·       Проявлять деятельностный подход  при активных педагогических технологиях – на протяжении всего курса.

·       Использовать базу курса для подготовки к ЕГЭ - во всех темах курса, используя межпредметную интеграцию.

            Методика формирования компетенций предусматривает оптимальное применение активных педагогических технологий, методов, приемов через деятельностный подход:

-  в классно - урочной системе  (проблемное обучение, лекции с использованием  блочной технологии, практикумы, тренинги, лабораторно - практические занятия, семинары, деловые игры, информационные технологии);

- в системе индивидуального взаимодействия учителя с обучающимися  (включая дистанционное  образование) через  проектирование индивидуальной образовательной траектории обучающегося (подготовка проектных, экспериментальных,  научно-исследовательских, реферативных работ; участие в конкурсах, конференциях, интернет - проектах и др.);

- в системе дополнительного образования  через связи с объектами культурно - научного назначения городского, регионального и российского уровней (с ВУЗами, научно-исследовательскими центрами, с государственными и некоммерческими центрами дополнительного образования, с  научными музеями, планетариями и др.)

 

Концепция представляемой программы состоит в том, что в ее содержании предусмотрена не только деятельность учащихся по теоретическому научному познанию планеты Земля, не только практическая деятельность по решению задач, выполнению творческих заданий и исследовательских работ, но и созданы условия для реализации компетентностного подхода в естественнонаучном и экологическом  образовании старшеклассников.

 

Цель курса:

- Сформировать у обучающихся цельную единую картину научных сведений о планете Земля, удовлетворяя индивидуальные познавательные интересы обучающихся в процессе их познавательной и творческой деятельности.

- Формировать или продолжать всесторонне развитие всех возможных в условиях курса компетенций.(5 - 9)

Программа элективного курса «Физика планеты Земля (элементарные основы) » (10 - 11 класс, 35 ч./70 ч.) содержит разделы:

·       Введение (Образование звезд, планетных систем);

·        Образование планеты Земля;

·        Кинематика движения планеты Земля;

·        Динамика движения планеты Земля;

·        Система Земля - Луна;

·        Магнитное и электрическое поля планеты Земля;

·        Взаимодействие планеты Земля с космическими телами;

·        Особенности планеты Земля.

Очень важна практическая составляющая курса. В программу введены  27 практических работ, семинары, деловые игры,   экскурсии,  защита творческих учебно - исследовательских проектов.

Для формирования межпредметных компетенций обучающихся образовательных учреждений очень важно использовать         научно - методическое образовательное пространство всего региона: научно-исследовательские центры, планетарии, научные музеи и т.д. Сотрудничество с ними, вовлечение обучающихся в мероприятия (олимпиады, конкурсы, конференции, научно-практические школы) оказывают большую помощь в освоении элективного курса «Физика планеты Земля (элементарные основы)».              

            Модернизация  современного школьного образования еще сохраняет естественно - научную базу  программы, и в этом может активно помочь элективный курс «Физика планеты Земля (элементарное введение) ».

            Для 21 века очень важно оптимально и рационально использовать время обучения. Учащиеся, заканчивая  школу, еще не скоро  осознают, что такое планета Земля и свое место и роль на ней, а  в курсе «Физика планеты Земля» они  уже активно подойдут к этому осознанию!

 

II.   Результативность  элективного курса

«Физика планеты Земля (элементарные основы)»

 

Результаты изучения курса  соответствуют  «Требованиям к уровню подготовки выпускников»:

·       компетенции обучающихся  формируются  в свете деятельностного  и личностно-ориентированного  подхода;

·       формируются  компетенции, значимые для  социализации выпускников;

·       формируется  мировоззрение, позволяющее правильно ориентироваться в окружающем мире, правильно оценивать  состояние ноосферы планеты Земля;

·       воспитывается  творческое отношение к действительности, востребованное в обществе.

        Мониторинг результативности образовательной деятельности автора данного курса и уровня обученности  четырех   выпусков обучающихся по    элективному  курсу «Физика  Земли» дает   положительный результат. При изучении курса наблюдалась   высокая  познавательная  активность и  продуктивная творческая исследовательская  деятельность обучающихся. За  2005 – 2012 г.г. 108 чел. обучающихся имели 100% степень обученности при уровне качества обученности  82%, подготовлены победители и призеры олимпиад по физике и астрономии:  33 – муниципального,  9 – областного и 4 – российского уровней; призеры открытой  городской олимпиады по астрономии, астрофизике и физике космоса ИПФРАНа; более 100 человек - победители и призеры различных конкурсов научно-исследовательских работ, многие учащиеся – участники научно-исследовательских экспедиций.

            Анализ ответов в анкетировании обучающихся и их родителей показывает положительное отношение обучающихся и родителей к изучению курса. При его изучении преобладал уровень  легкого усвоения материала курса, в анкетах предпочтение в изучении курса было отдано  выполнению практических работ. Родители отметили объективную социальную и образовательную  пользу.

            Автор работает  над   созданием полного УМК для учителя и обучающихся, в том числе, учебного пособия для учителей и обучающихся   «Физика планеты Земля (элементарные основы)». Первая часть книги «Физика планеты Земля (элементарные  основы)» и «Проектирование учебного курса» (часть 1) выпущены в пробных экземплярах (см. Фото)

 

Т.Ю. Кузьмичева   ФИЗИКА ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ (элементарные основы)   ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧЕБНОГО КУРСА (Часть I)     г. Нижний Новгород 2014 г.

          

 

 

 

Приведем пример содержания темы I «От Вселенной к планетам»

§ 1.  Образование Вселенной. Теория «горячей» Вселенной.                  

        (О происхождении Вселенной)………………………………                                     

§ 2.  Образование звезд и звездных систем I поколения……………………………      

        Практическая работа №1: Оценка размеров и массы протозвезды.        

§ 3.  Образование звезд  II поколения………………………………………………..       

        Физические характеристики  Солнца.        

        Практическая работа №2: Оценка физических характеристик Солнца.      

§ 4.  Типы и эволюция звезд…………………………………………………………..       

        Практическая работа №3: Работа с диаграммой  Герцшпрунга – Рассела.       

§ 5.  Образование планетной системы около звезды Солнце………………………        

        Практическая работа №4: Сравнение характеристик планет  Солнечной

        системы.      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III.             Литература

1.      «Фундаментальное ядро содержания общего образования» под редакцией В.В. Козлова, А.М. Кондакова, М., «Просвещение», 2011

2.     Элективный курс по физике «Физика Земли» (10 класс), Фестиваль «Открытый урок» издательства «1сентября»   2005/2006, г. Москва

3.      «Из опыта работы по элективному курсу «Физика Земли», методический  журнал  «Физика» издательства «1 сентября» № 16 , 2007 , г. Москва

4.     «Элективный курс «Физика Земли»         «Новые технологии в преподавании астрономии: Материалы Всероссийской научно-практической конференции 2009, г. Н. Новгород

5.     «Физико-астрономическое образовательное пространство в естественнонаучном образовании обучающихся», Материалы VII международной научно-практической конференции «Новейшие достижения европейской науки» (Педагогические науки), Том 18,Июнь, 2011 г., София.

6.      Обзор журналов  «Физика – 1 сентября»: http://fiz.1september.ru; «Физика в школе».

7.     О представлении авторского элективного курса «Физика планеты Земля». Материалы всероссийской конференции «Новые педагогические технологии: содержание, управление, методика»,       Март, 2013,   г. Нижний Новгород

8.     О развитии  компетенций    старшеклассников при изучении элективного  курса  «Физика планеты Земля». Материалы IX Международной научно-практической конференции «Восточное партнерство», «Педагогические науки», Сентябрь, 2013       , София.

9.     «Психодидактика высшего и среднего образования» (Материалы десятой юбилейной международной научно-практической конференции), г. Барнаул,2014, «О представлении авторского элективного курса «Физика планеты Земля», Т.Ю. Кузьмичева.