Формирование экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий

Актуальность исследования. Основной причиной глобального экологического кризиса является стремление человечества к удовлетворению материальных потребностей за счет экономического роста и, следовательно, истощения природных ресурсов. Возможные пути выхода из этого кризиса — развитие экологически безопасных технологий, а также непрерывное экологическое образование населения.

Значительная роль в просвещении, связанном с проблемами окружающей природной среды, принадлежит общеобразовательной школе, именно в ней изучаются основы наук, на базе которых формируется высокая культура отношения к природе. В связи с развитием современной науки необходима работа по совершенствованию школьных программ, обогащению их новейшими достижениями науки и техники, выяснение вопросов о соотношении науки и учебного предмета. Одним из наиболее важных факторов ускорения научно-технического прогресса, автоматизации и интенсификации производства, создания новых высокоэффективных технологий, совершенствования планирования и управления является все более широкое применение информационных технологий и телекоммуникаций, поэтому система образования и педагогическая наука должны оперативно реагировать на указанную тенденцию.

Перед учителем стоит задача использования в учебно-воспитательном процессе новых информационных технологий, так как они позволяют обеспечить наглядность, содержательность учебной информации, индивидуализировать и дифференцировать учебно-воспитательный процесс, сделать легко доступными для преподавателей и учащихся научные и учебно-методические материалы экологического содержания.

В настоящее время проблема формирования экологической компетентности, продиктованная необходимостью гуманизации процессов взаимодействия природы и общества, ставит педагогов перед необходимостью реализации потенциальных возможностей новых информационных технологий в аспекте формирования экологической компетентности учащихся.

Так как информационные технологии служат инструментом профессиональной деятельности, источником знаний, средством решения предметных, исследовательских и творческих задач и являются своеобразным источником информационных потоков, обеспечивающих единую цепь информационной коммуникации, складывается убеждение, что сегодня каждый человек должен сочетать в себе методологичность и технологичность, высокий уровень информационной и экологической компетентности. Его деятельность становится звеном в цепи непрерывного экологического образования, самосовершенствования на протяжении всей жизни, в том числе и в сфере переработки информации, и в решении экологических проблем.

В условиях современной экологической ситуации, сложившейся во многих регионах России и в мире в целом, понять масштабность происходящих изменений может только экологически компетентный человек. В этой связи особую значимость имеет работа общеобразовательных учреждений по формированию экологической компетентности учащихся.

В условиях модернизации общего образования одним из приоритетных направлений является переход от накопления знаний к воспитанию личности, способной к продуктивным решениям, от которых зависит будущее человека и общества. Поиск новых подходов к образовательным технологиям, способствующим успешному проектированию творческой и познавательной деятельности учащихся в условиях модернизации общего образования, становится важной проблемой современной дидактики.

Проблему экологического образования и воспитания, формирования экологической культуры подрастающего поколения разрабатывали И. Т. Гайсин, Э. В. Гирусов, А. Н. Захлебный, Д. С. Ермаков. И. Д. Зверев, И. П. Лаптев, Н. М. Мамедов, А. В. Миронов, Л. В. Моисеева, Л. М. Панчешникова, Н. Ф. Реймерс, И. Т. Суравегина, М. Я. Якунчев и др.

Вопросы формирования экологической компетентности учащихся изучали С. В. Алексеев, Ф. С. Гайнуллова, Г. И. Кушникова, Н. В. Насурова, А.И.Новик-Качан, О. Е. Перфилова, Л. Е. Пистунова, Л. В. Панфилова, М. В. Полякова, Н. В. Ромейко, Г. П. Сикорская, Ю. А. Шаронова, Е. А. Шульгина и др.

Взаимосвязи дидактики и методики информационных технологий исследовали С. А. Бешенков, В. Н. Галеев, B.C. Леднев, Н. В. Макарова, Е. А. Марон, Е. С. Полат и другие ученые. Изучением различных аспектов проблемы экологического образования и воспитания учащихся на территории Республики Татарстан занимались М. И. Гайсин, В. А. Дыганов, А. А. Мухутдинов, С. М. Файрушина, И. Х. Садыков, Л. И. Саубанова, З. А. Хусаинов и др.

Анализ научных исследований показывает, что различные аспекты данной проблемы изучаются, но вопросы, связанные с формированием экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин, недостаточно полно освещены.

В ходе изучения современного уровня экологической компетентности «учащихся выявлены противоречия:

• между необходимостью и возможностью использования компьютерных технологий в целях экологического образования и воспитания школьников и отсутствием педагогических исследований, разрабатывающих педагогические технологии формирования экологической образованности учащихся;

• между нарастающими масштабами компьютеризации всех сфер социальной жизни общества и недостаточным уровнем компьютеризации школьного экологического образования, уровнем сформированности экологической компетентности учащихся учреждений общего среднего образования при изучении естественнонаучных дисциплин;

• между назревшей необходимостью внедрения информационных технологий в естественнонаучное образование и отсутствие соответствующих программно-методических материалов экологического содержания для формирования экологической компетентности учащихся.

Обозначенные противоречия объясняют актуальность проблемы исследования, которая состоит в недостаточной разработанности содержания, форм и методов использования информационных технологий в естественнонаучном образовании.

Данные противоречия позволяют логически вывести проблему исследования, состоящую в определении совокупности педагогических условий, позволяющих сформировать экологическую компетентность учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий.

Актуальность, социальная значимость и недостаточная теоретическая разработанность данной проблемы определили тему исследования: «Формирование экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий».

Цель исследования — выявить, теоретически и экспериментально обосновать педагогические условия, повышающие эффективность формирования экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологийразработать и апробировать модель формирования экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий.

Объект исследования — процесс использования информационных технологий в формирования экологической компетентности учащихся в общеобразовательных учреждениях.

Предмет исследования — педагогические условия формирования экологической компетентности в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий.

Стратегическую основу исследования предопределила гипотеза. Формирование экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий будет эффективным, если.

• обучение основам информационных технологий и другим естественнонаучным дисциплинам осуществляется с учетом специфики формирования экологической компетентности учащихся;

• разработана и внедрена модель формирования экологической компетентности учащихся на основе информационных технологий, включающая следующие компоненты: цель, задачи, принципы, содержание, педагогические условия, организационные формы, методы, средства и результат;

• выявлены критерии и показатели, позволяющие проследить динамику сформированности уровней и результативность формирования экологической компетентности учащихся на основе информационных технологий;

• определены и научно обоснованы педагогические условия, повышающие эффективность формирования экологической компетентности учащихся на основе информационных технологий (использование современных технологий обучения, вовлечение учащихся в исследовательскую деятельность экологической направленности с применением компьютерной техникиобеспечение этнопедагогизации процесса формирования экологической компетентности учащихсяосуществление индивидуального и дифференцированного подходареализация междисциплинарной интеграциисотрудничество учителей, родителей и педагогов).

В соответствии с проблемой, целью, объектом и предметом исследования были поставлены следующие задачи:

1) рассмотреть роль естественнонаучных дисциплин в формировании экологической компетентности учащихся на основе информационных технологий;

2) изучить возможности средств информационных технологий в формировании экологической компетентности в средней общеобразовательной школе;

3) определить критерии, показатели и уровни сформированности экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий;

4) разработать и апробировать модель процесса формирования экологической компетентности учащихся с использованием информационных технологий.

Методологической основой исследования явились философские, психологические, педагогические концепции в отечественной и зарубежной педагогике и психологии, раскрывающие общенаучные категории «компетентность», «компетенция" — психолого-педагогическое обоснование целесообразности использования информационных технологий в учебном процессетеории педагогической интеграции, развивающего обучения, индивидуализации и дифференциации обученияконцепции экологического образования и воспитанияконцепции и принципы обеспечения экологической личности, общества и государства.

Теоретическую основу исследования составили труды философов, социологов, психологов, педагогов по проблемам организации непрерывного экологического образования подрастающего поколения (С.В.Алексеев, С. Н. Глазачев, Н. В. Груздева, Н. З. Смирнова, Г. А. Ягодин и др.), воспитанию экологической культуры школьников (С.Н.Глазачев, Н. С. Дежникова, М. В. Емельянова, Н. С. Иванова, В. Ю. Львова, Е. Д. Макаров, Т. И. Макеенков,.

A.П.Скрипка, А. В. Филиппов, Е. Г. Шаронова и др.), формированию экологической компетентности подрастающего поколения (С.В.Алексеев, Ф. С. Гайнуллова, Н. В. Насурова, А.И.Новик-Качан, О. Е. Перфилова, Л.Е.Пистунова) — по вопросам экологического образования и воспитания школьников (В.П.Голов, И. Д. Зверев, А. Н. Захлебный, И. Т. Суравегина, Н. В. Шкарбан, М. Я. Якунчев и др.) — по основам компетентностного подхода в образовании (В.А.Болотов, А. Н. Дахин, И. А. Зимняя, Г. К. Селевко, В. В. Сериков, И. Д. Фрумин, A.B.Хуторской и др.) — целесообразности исследования информационных технологий в учебном процессе (А.Г.Абросимов,.

B.А.Белавин, А. И. Берг, Ю. С. Иванов, Г. И. Машбиц и др.).

Методы исследования. Для решения поставленных задач и проверки выдвинутой гипотезы были использованы следующие методы исследования: теоретические (теоретико-методологический анализ научной, психолого-педагогической и учебно-методической литературы по теме исследованияанализ, сравнение и обобщение опыта работы учителей общеобразовательных школ и гимназийанализ учебных программ, методических пособий по педагогике, экологии, информатике, методике преподавания естественнонаучных дисциплин) — эмпирические (педагогическое наблюдение, педагогический эксперимент с использованием разработанных методик) — диагностические (беседа, анкетирование, тестирование) — прогностические (моделирование, математическая статистика и др.).

Базой исследования явились муниципальное общеобразовательное учреждение «Изминская средняя общеобразовательная школа», муниципальное общеобразовательное учреждение «Тимершикская средняя общеобразовательная школа», муниципальное общеобразовательное учреждение «Гимназия» Сабинского муниципального района Республики Татарстан. В исследовании приняли участие 180 учащихся.

Экспериментальная работа проводилась в несколько этапов.

На первом этапе (2002;2004 гг.) был организован констатирующий эксперимент, который включал теоретический анализ педагогической, психологической, социологической, философской литературы в целях изучения различных аспектов проблемы исследования, был определен методологический аппарат исследования: сформулированы проблема, цель, объект, предмет, гипотеза и задачи исследования. Проведена серия констатирующих срезов с целью выявления уровня сформированности экологической компетентности учащихся.

На втором этапе (2004;2009 гг.) был подготовлен и проведен формирующий эксперимент, продолжалась проверка выдвинутой гипотезы, ее уточнение. Осуществлялось обобщение материала, накопленного на первом этапе исследования, проводилась проверка ранее сделанных выводов, полученные данные подвергались качественной и статистической обработке, что позволило теоретически и экспериментально обосновать педагогические условия эффективности формирования экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий.

На третьем этапе (2009;2010 гг.) осуществлен контрольный эксперимент, проведены проверка теоретических положений и основных выводов исследования, систематизация и обобщение результатов экспериментальной работы, оформление текста диссертации.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

• уточнено понятие «экологическая компетентность учащегося» как интегративное качество личности, определяющее ее способность взаимодействовать в системе «Природа — человек — общество» в соответствии с усвоенными экологическими знаниями, умениями, навыками, убеждениями, мотивами, ценностными представлениями, экологически значимыми личными качествами и практическим опытом экологической деятельности и эффективным использованием совокупности программно-технологических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение экологической информации.

• выявлены критерии и показатели уровней сформированности экологической компетентности учащихся: когнитивный критерий (полнота, прочность и осознанность экологических, информационных знаний) — мотйвационно-ценностный критерий (сформированность мотивов поведения и деятельности в природе) — деятельностно-практический критерий (сформированность экологических, информационных умений и навыков);

• разработана и апробирована модель формирования экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий, включающая следующие компоненты: цель, задачи, принципы, содержание, педагогические условия, организационные формы, методы, средства и результат;

• определены и научно обоснованы педагогические условия эффективности формирования экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий: использование современных технологий обучения, обеспечивающих систематическое воздействие на сознание учащихся и организацию их практической деятельностивовлечение учащихся в исследовательскую деятельность экологической направленности с применением компьютерной техникиобеспечение этнопедагогизации процесса формирования экологической компетентности учащихсяосуществление индивидуального и дифференцированного подхода в процессе формирования экологической компетентности учащихся на основе информационных технологийреализация междисциплинарной интеграции, обеспечивающей продуктивность процесса формирования экологической компетентности учащихся на основе информационных технологийсотрудничество учителей, родителей и педагогов дополнительного образования в процессе формирования экологической компетентности учащихся с применением Интернет-технологий.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что результаты работы вносят определенный вклад в развитие теории формирования экологической компетентности подрастающего поколения. Предложен способ обновления содержания естественнонаучного и экологического образования учащихся, соответствующий современным возможностям компьютерных технологий и учитывающий возрастные и индивидуальные особенности, склонности и интересы учащихся, единство информационно-интеллектуального и эмоционально-ценностного восприятия окружающей природы. Уточнена классификация компьютерных обучающих программ экологического содержания.

Практическая значимость исследования состоит в том, что разработано комплексное научно-методическое обеспечение по проблеме, которое включает: материалы, программирующие экспериментальную работу (ее задачи, содержание, организацию) — перспективный планнаучно-методические рекомендации «Формирование экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин" — программы элективных курсов «Экологическая математика», «Решение задач с экологическим содержанием на компьютере" — материалы, позволяющие изучать экологическую компетентность учащихся: «Диагностическая программа изучения уровней сформированности экологической компетентности учащихся», «Папка учителя-экспериментатора по изучению уровней сформированности экологической компетентности учащихся».

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечиваются последовательной реализацией теоретической и методологической обоснованностью исходных системообразующих идей и положенийанализом и учетом состояния проблемы исследования в педагогической теории и практикеиспользованием соответствующих теоретических и эмпирических методов исследованияпродолжительностью педагогического экспериментасистематической проверкой результатов исследования на разных этапахколичественным и качественным анализом полученных экспериментальных данныхличным опытом работы автора в качестве учителя математики и информатики в общеобразовательных учреждениях Сабинского района Республики Татарстан.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в ходе работы автора в качестве учителя математики и информатики в муниципальное общеобразовательное учреждение «Изминская средняя общеобразовательная» школа Сабинского муниципального района Республики Татарстан. Результаты исследования внедрены в педагогический процесс муниципальных общеобразовательных учреждений Рыбнослободского, Сабинского, Тукаевского, Тюлячинского районов, средних общеобразовательных школ № 32,42,71,80,81, гимназий № 4,15,18,155 г. Казани Республики Татарстан.

Основные результаты исследования отражены в 24 научных публикациях автора, 2 из которых в научных изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях «Межпредметные связи в процессе обучения учащихся естественнонаучным дисциплинам» (Казань, 2008, 2009), «Экологическое образование и воспитание» (Казань, 2009), «Инфокоммуникационные технологии глобального информационного общества» (Казань, 2009) — на всероссийских научно-методических конференциях «Природно-ресурсный потенциал Республики Татарстан и сопредельных территорий» (Казань, 2007), «Исследовательская деятельность и ее влияние на развитие учащихся» (Челябинск, 2007), «Совершенствование целостного педагогического процесса в сельской школе» (Казань, 2007), «Конференция лауреатов всероссийского конкурса учителей физики и математики Фонда «Династия» (Обнинск, 2008; Москва, 2009), «Инновационные технологии в образовательном процессе сельской школы и вуза» (Набережные Челны, 2008, 2009, 2010), «Педагогика и психология здоровья» (Екатеринбург, 2010), «Формирование экологической культуры учащихся и студентов в естественнонаучном образовательном процессе» (Набережные Челны, 2011), «Проблемы ииновационности, конкурентоспособности и саморазвития личности в условиях модернизации педагогического образования» (Казань, 2011), на региональных и республиканских научно-практических конференциях и на заседаниях методических объединений учителей Сабинского муниципального района Республики Татарстан.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Педагогические условия формирования экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий: использование современных технологий обучения, обеспечивающих систематическое воздействие на сознание учащихся и организацию их практической деятельностивовлечение учащихся в исследовательскую деятельность экологической направленности с применением компьютерной техникиобеспечение этнопедагогизации процесса формирования экологической компетентности учащихсяосуществление индивидуального и дифференцированного подхода в процессе формирования экологической компетентности учащихся на основе информационных технологийреализация междисциплинарной интеграции, обеспечивающей продуктивность процесса формирования экологической компетентности учащихся на основе информационных технологийсотрудничество учителей, родителей и педагогов дополнительного образования в процессе формирования экологической компетентности учащихся с применением Интернет-технологий.

2. Модель формирования экологической компетентности учащихся при изучении естественнонаучных дисциплин с использованием информационных технологий, включающая следующие компоненты: цель, задачи, принципы, содержание, педагогические условия, организационные формы, методы, средства и результат.

3. Критерии и показатели уровней сформированности экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий: когнитивный критерий (полнота, прочность и осознанность экологических, информационных знаний) — мотивационно-ценностный критерий (сформированность мотивов поведения и деятельности в природе) — деятельностно-практический критерий (сформированность экологических, информационных умений и навыков).

Структура диссертации. Работа состоит из введения, двух глав, выводов, заключения, библиографии, приложениявключает восемь таблиц, четыре диаграммы и один рисунок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В Федеральном законе «Об образовании» главе II статье 14 пункте 2 говорится об общих требованиях к содержанию образования, одно из которых гласит, что школа должна формировать человека и гражданина, интегрированного в современное ему общество и нацеленного на совершенствование этого общества. Но как вырастить такого человека и гражданина, если он не будет экологически грамотным?

Одной из стратегических задач системы образования становится задача формирования личности с высоким уровнем экологической культуры, ориентированной на непрерывное саморазвитие, прогресс общества и приоритет общечеловеческих ценностей, способной воспринимать и осуществлять идеи коэволюции и обеспечивать своей деятельностью устойчивое развитие человечества в будущем. Успешность её решения зависит от множества факторов, немаловажную роль среди которых играет время приобщения подрастающего человека к экологической культуре.

В результате анализа состояния теории и практики экологической культуры можно сделать вывод о том, что в стране в целом и в Республике Татарстан в частности, накоплен ценный теоретический и практический опыт в области экологического образования школьников.

Сегодня всех волнуют проблемы экологического кризиса, резкий рост числа заболеваний, опустынивание, загрязнение рек, Мирового океана. Преодоление экологического кризиса требует изменения традиционных норм и ценностей человека по отношению к природе и самому себе: изменения в содержании и сущности самого экологического образования.

В связи с этим можно выделить следующие противоречия, с которыми мы сталкиваемся в ходе работы, и которые требуют немедленного разрешения:

• между стремительным развитием индустрии и низкими темпами развития средств экологической защиты от побочных явлений этой индустрии;

• между желанием жить в экологически чистом мире и экологической.

• между желанием использовать как можно больше природных ресурсов и неумением сохранить их для будущих поколений.

• созданием комфортных условий для жителей и уничтожением среды обитания.

Проанализировав все выше обозначенные противоречия, мы пришли к выводу, что важной проблемой современного общества и школы в частности является проблема повышения экологической компетентности учащихся.

В диссертации представлена модель, теоретически и экспериментально обосновываются педагогические условия эффективности формирования экологической компетентности учащихся в процессе обучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий, дается анализ содержания, хода, результатов экспериментальной работы.

В ходе исследования мы апробировали разработанные нами педагогические условия и убедились, что данная модель способствует эффективному формированию экологической компетентности учащихся 811 классов при реализации следующей совокупности педагогических условий: 1 Использование современных технологий обучения, обеспечивающих систематическое воздействие на сознание учащихся и организацию их практической деятельности- 2) вовлечение учащихся в исследовательскую деятельность экологической направленности с применением компьютерной техники- 3) обеспечение этнопедагогизации процесса формирования экологической компетентности учащихся- 4) осуществление индивидуального и дифференцированного подхода в процессе формирования экологической компетентности учащихся на основе информационных технологий- 5) реализация междисциплинарной интеграции, обеспечивающей продуктивность процесса формирования экологической компетентности учащихся на основе информационных технологий- 6) сотрудничество учителей, родителей и педагогов дополнительного образования в процессе формирования экологической компетентности учащихся с применением Интернет-технологий.

На заключительном этапе экспериментальной работы мы сравнили статистически обработанные, обобщенные диагностические данные исследования, полученные на всех этапах нашей работы.

Результаты диагностирования показали, что уровень сформированности экологической компетентности учащихся в экспериментальных классах по сравнению с контрольными к концу исследования значительно вырос.

Динамика процесса формирования экологической компетентности учащихся свидетельствует о том, что в ходе проведения экспериментальной работы постепенно уменьшилось количество ребят с низким и средним уровнями и увеличилось количество учащихся с высоким и вышесредним уровнями сформированности экологической компетентности. Как показал анализ материалов экспериментальной работы, наибольших сдвигов в развитии экологической компетентности учащихся удалось достичь в тех классах, в которых разработанное нами комплексное научно-методическое обеспечение было применено в полной мере и более последовательно.

Формирование экологической компетентности учащихся в процессе изучения естественнонаучных дисциплин на основе информационных технологий характеризуется следующими показателями:

• повышение уровня информированности;

• повышение интереса к природе родного края;

• потребность самовыражения в творческих работах;

• соблюдение правил поведения в природе;

• выражена потребность в заботе о тех или иных представителях животного и растительного мира;

• способность самостоятельно выбирать объекты своей экологической.

• проявление нравственных качеств: доброты, отзывчивости и внимания к окружающим (людям, природе) сопровождается готовностью ребенка оказать помощь нуждающимся в ней.