Формирование экологической культуры учащихся при изучении основ

На правах рукописи

ПЕРЕВАЛОВ Андрей Владимирович

ФОРМИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ УЧАЩИХСЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОСНОВ АТОМНОЙ И ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания (физика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

Волгоград — 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном

учреждении высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный педагогический университет».

Научный руководитель –доктор педагогических наук, профессор

Коротков Александр Михайлович.

Официальные оппоненты:член-корреспондент РАО, доктор

педагогических наук, профессор

Владислав Владиславович Сериков

(ГОУ ВПО «Волгоградский государствен-

ный педагогический университет»);

кандидат педагогических наук, профессор

Александр Власович Самофал (ГОУ ВПО

«Череповецкий государственный

университет»).

Ведущая организация –ГОУ ВПО «Ярославский государственный

педагогический университет им. К.Д. Ушин-

ского».

Защита состоится 26 мая 2010 г. в 12.00 час. на заседании диссертационного совета ДМ 212.027.04 в Волгоградском государственном педагогическом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 27.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Волгоградского государственного педагогического университета.

Текст автореферата размещен на официальном сайте Волгоградского государственного педагогического университета: http://www. vspu.ru 23 апреля 2010 г.

Автореферат разослан 23 апреля 2010 г.

Учёный секретарь

диссертационного советаТ.М. Петрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Экологическая доктрина России, одобренная распоряжением Правительства Российской Федерации 31 августа 2002 г., стала главным ориентиром для концептуальных положений «Приоритетного национального проекта “Образование”», в котором формирование экологической культуры личности рассматривается в качестве определяющего фактора в разрешении глобальных проблем, стоящих перед всем человечеством. В связи с этим особое значение приобретает освоение учащимися средних школ физики микромира, которая заставила человека, осознавшего свое величие и свою зависимость от природы, всерьез задуматься о формировании планетарного мышления, «направленного на созидание целостного, взаимосвязанного и взаимообусловленного мира» (В.И. Данильчук). Именно развитие атомной физики, знакомство с основами которой традиционно завершает курс как основной, так и средней полной школы, со всей остротой поставило вопрос о необходимости формирования экологической культуры учащихся, охватывающей «совокупность опыта взаимодействия человека и природы, обеспечивающей его выживание и устойчивое развитие и выраженной в виде нравственных норм, ценностей, теоретических знаний, способов практических действий, поступков и культурных традиций» (А.А. Вербицкий).

Несмотря на то, что все темы школьного курса физики как науки о природе обладают значительным потенциалом для формирования экологической культуры школьников, изучение основ атомной и ядерной физики является приоритетным не только потому, что «оборотная сторона» практических приложений физики атома привела к ряду техногенных катастроф, сделавших экологические проблемы глобальными, но и вследствие того, что физика микромира, радикально изменив представления о структуре материи, подчеркнула неразрывность взаимосвязи человека, природы и общества.

Однако в средней школе процесс формирования экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики не имеет системного характера. Это подтверждают результаты опроса, проведенного среди 32 учителей физики города Волгограда и области. Только 10% из них целенаправленно уделяют внимание своеобразию системы физико-экологических знаний (применительно к физике микромира это знания, характеризующие явления и процессы, происходящие в живых организмах под влиянием ионизирующих излучений и в результате накопления в тканях радиоактивных изотопов, позволяющие определить меру опасности и оптимальные способы защиты от такого рода негативных воздействий, знания о способах минимизации экологических рисков промышленного использования атомной энергии, обеспечивающих устойчивое развитие природы, общества, хозяйства и самой планеты, и т.д.) и затрагивают вопросы формирования экологической культуры школьников. Это объясняется ограниченностью учебного времени и отсутствием учебно-методического обеспечения, способного придать экологическую направленность различным формам занятий по физике, что не позволяет должным образом организовать процесс формирования экологической культуры учащихся средней школы.

Между тем для решения обозначенной проблемы есть теоретические предпосылки. В настоящее время имеется целый ряд исследований, посвященных современным экологическим проблемам и ориентированных на вопросы формирования экологической культуры учащихся средней школы (С.Н. Глазачев, Н.С. Дежникова, А.Н. Захлебный, И.Д. Зверев, И.Т. Суравегина и др.), в том числе при обучении физике в условиях гуманитаризации физического образования (В.И. Данильчук, И.А.Иродова, Н.Н. Моисеев, В.Г. Разумовский, Н.С. Пурышева, А.П. Рыженков, В.В. Сериков, В.М. Симонов, Г.П. Стефанова, Л.В. Тарасов, Э.А. Турдикулов и др.). Поскольку формирование экологической культуры учащихся средней школы предусматривает междисциплинарный подход, то важное значение приобретают исследования, посвященные информатизации образования (Е.В. Данильчук, А.М. Коротков, Т.К. Смыковская и др.), изучению роли межпредметной интеграции в обучении физике (Е.В. Бондаревская, Л.А. Бордонская, А.П. Валицкая, З.Е. Гельман, А.Я. Данилюк, Н.Б. Делоне, Ю.И. Дик, Г.А. Монахова, А.В. Петров, Г.А. Розман, И.С. Якиманская и др.). Вследствие того, что экологическая культура формируется на протяжении всей жизни человека, востребованными оказываются те научные труды, в которых систематизируются представления об основных принципах общей теории непрерывного образования и вопросах преемственности в обучении (Н.М. Борытко, Н.К. Сергеев, В.И. Сластенин, Б.М. Кедров и др.).

Для формирования экологической культуры учащихся средней школы сложились практические предпосылки. Изучение курса физики в средней школе на базовом и профильном уровнях предусматривает вариативную часть учебного плана – курсы по выбору для предпрофильной подготовки в основном общем образовании и элективные курсы, способные восполнить недостатки в экологическом образовании и воспитании школьников в профильной школе. На вооружение учителей физики поступили учебно-методические комплекты, в которых значительно расширен материал по основам строения микромира и дополнен сведениями эколого-биологической направленности. В номенклатуру учебного оборудования кабинетов физики вошел персональный компьютер, позволяющий воспроизводить средствами имитационного моделирования невизуализируемые в рамках школьного физического практикума эксперименты и процессы, наглядно демонстрирующие взаимообусловленность жизни человека и природы. Проведены научные исследования, отражающие методические аспекты формирования экологической культуры учащихся средней школы. В связи с изучением дисциплин биологического цикла данный процесс проанализирован в работах Е.Н. Бабакиной, О.В. Котко, Т.Ю. Макашиной и др. Формирование экологической культуры учащихся в контексте физического образования исследовал К.А. Юрьев, рассматривающий становление и развитие когнитивного компонента экологической культуры учащихся. В.К. Назаров предложил систему развития экологической культуры школьников 7-х и 10-х классов посредством дидактических игр с использованием комиксов, моделирующих экологическую ситуацию на уроках физики. Л.Ю. Чуйковой проанализирован процесс формирования экологического мышления у учащихся агротехнического лицея. Работа Ю.Н. Титовой посвящена процессам формирования экологической культуры учащихся на материале изучения курса физики в профильной школе. Анализ исследований, рассматривающих проблемы экологического образования в средней школе, показывает, что методические аспекты формирования экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики не были предметом специального научно-педагогического исследования.

Таким образом, в теории и практике общего образования по физике сегодня обострились противоречия между:

— потребностью общества в экологическом образовании и отсутствием приоритетной ориентации школьного обучения физике на формирование экологической культуры учащихся;

— значимостью изучения физики для формирования экологической культуры учащихся средней школы и отсутствием представления о влиянии изучения основ атомной и ядерной физики на развитие компонентов экологической культуры;

— потенциалом основ атомной и ядерной физики для формирования экологической культуры учащихся средней школы и отсутствием методик, способных его реализовать.

Исходя из указанных противоречий, определена проблема исследования, связанная с неразработанностью методики формирования экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики, что и определило выбор темы данной работы: «Формирование экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики в средней школе».

Объект исследования: процесс обучения основам атомной и ядерной физики в средней школе.

Предмет исследования: методические аспекты формирования экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики.

Цель исследования: разработать научные основы методики формирования экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики.

Гипотеза исследования состоит в том, что формирование экологической культуры учащихся средней школы будет более эффективным, если:

— формирование экологической культуры учащихся средней школы станет одной из приоритетных целей при изучении основ атомной и ядерной физики;

— экологическая культура учащихся средней школы будет рассматриваться как компонентная структура, включающая в себя мотивационную, когнитивно-деятельностную и рефлексивную составляющие, развитие которых в значительной степени определяется методическими подходами к изучению основ атомной и ядерной физики;

— в основу процесса формирования экологической культуры учащихся средней школы будет положена методика, целевые, содержательные и процессуальные характеристики которой, реализуя возможности межпредметной интеграции естественнонаучных и гуманитарных дисциплин, сделают непрерывным и комплексным освоение понятий и законов физики микромира, лежащих в основе системы физико-экологических знаний о человеке, природе и обществе;

— будет использоваться комплекс таких методических средств, как компьютерный физический эксперимент при моделировании и анализе результатов фундаментальных опытов в области микромира; применение информационных технологий при проведении интегрированных уроков физики с другими учебными дисциплинами (химией, биологией, математикой, историей, литературой и др.); решение контекстных физических задач экологической направленности; применение учебных ситуаций, предполагающих укрепление личностной позиции учащихся при поиске путей решения глобальных экологических проблем, реализуемых в содержании основного курса физики и курсов по выбору физико-экологического содержания.

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

1) определить роль изучения основ атомной и ядерной физики в процессе формирования экологической культуры учащихся средней школы;

2) уточнить содержание компонентов экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики в средней школе;

3) разработать методику формирования экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики в средней школе;

4) экспериментально проверить эффективность методики формирования экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики.

Теоретико-методологическую основу исследования составили:

— исследования по теории деятельности как движущей силы развития психики (Л.И. Божович, Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Г.Е. Залесский, И.А. Зимняя, В.С. Ильин, З.И. Калмыкова, А.Н. Леонтьев, А.К. Маркова, Н.А. Менчинская, Л.Ф. Обухова, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина, А.В. Усова и др.);

— исследования в области явлений и процессов физики микромира (Ж.И. Алферов, В.Л. Гинзбург, П.Л. Капица, И.В. Курчатов, М. Кюри, П. Кюри, В.А. Легасов, А.Б. Мигдал, Э. Резерфорд, А.Д. Сахаров, Г. Линдер и др.) и их роли в формировании знаний о путях оптимизации антропогенных воздействий на природу;

— труды, посвященные вопросам развития ноосферы (В.И. Вернадский, С.Р. Микулинский, А.Д. Урсул и др.), теории коэволюции (И.И. Мазур, О.И. Молдаванов, Н.Н. Моисеев, С.А. Остроумов, А. Печчеи, А.В. Яблоков и др.) и работы по определению современного научного статуса категории «экологическая культура личности» (А.А. Вербицкий, Э. Геккель, С.Н. Глазачев, Н.С. Дежникова, В.В. Докучаев, А.И. Захлебный, И.Д. Зверев, Н.С. Карташова,Ч. Одум, Н.Ф. Реймерс, И.Т. Суравегина и др.);

— работы по анализу процессов гуманитаризации обучения физике на основе межпредметной интеграции в средней школе (Л.А. Бордонская, Н.Е. Важеевская, А.П. Валицкая, З.Е. Гельман, В.И. Данильчук, Н.С. Дежникова, Н.Б. Делоне, Ю.И. Дик, И.А. Иродова, С.Е. Каменецкий, А.С. Купавцев, В.М. Монахов, Г.А. Монахова, Н.С. Пурышева, А.П. Рыженков, В.В. Сериков, В.М. Симонов, Г.П. Стефанова, Л.В. Тарасов, Т.А. Твердохлебова, Э.А. Турдикулов, И.С. Якиманская и др.);

— исследования, связанные с изучением процессов информатизации образования (Ю.А. Винницкий, И.Г. Гребенев, Е.В. Данильчук, А.М. Коротков, Г.П. Меньчиков, Г.М. Нурмухамедов, А.В. Петров, Т.К. Смыковская и др.).

Для решения поставленных задач и проверки выдвинутой гипотезы применялись следующие методы исследования: изучение философской, психологической, педагогической и методической литературы по исследуемой проблеме, стандартов и примерных программ основного общего и полного среднего образования (базовый и профильный уровни) по учебному предмету «Физика» с позиций отражения в них процесса формирования экологической культуры школьников; анализ и обобщение педагогического опыта формирования экологической культуры учащихся; научное наблюдение, моделирование, анкетирование, тестирование, собеседование; метод экспертных оценок, педагогический эксперимент (констатирующий и формирующий), качественный и количественный анализ устных и письменных ответов учащихся, статистическая обработка данных, полученных в ходе наблюдения.

Экспериментальной базой служили средние школы Волгограда: МОУ СОШ № 130, МОУ «Гимназия № 6», МОУ «Гимназия № 9».

Исследование проводилось поэтапно с 2003-го по 2010 г.

I этап (2003–2005 гг.) был посвящен изучению философской, психологической и педагогической литературы, ознакомлению с диссертационными исследованиями, связанными с проблемами экологического образования в средней школе, анализу передового опыта деятельности преподавателей средних школ по формированию элементов экологической культуры учащихся на уроках физики. На этом этапе были определены цели, задачи, объект и предмет исследования, сформулирована гипотеза исследования и разработан план ее экспериментального обоснования, уточнению которого способствовал проведенный на данном этапе констатирующий эксперимент.

II этап (2005–2007 гг.) был посвящен опытно-экспериментальной работе с целью совершенствования экологического образования в современной школе при изучении основ атомной и ядерной физики. Конструировался процесс формирования экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики, выявлялись дидактические условия и средства, обеспечивающие его эффективность в ходе организации формирующего эксперимента.

III этап (2007–2010 гг.) был посвящен обобщению и систематизации результатов экспериментальной работы, которые подтвердили обоснованность исходной гипотезы исследования, что нашло отражение в разработке программ курсов по выбору: «Фундаментальные эксперименты в атомной физике и живая природа» (9-й класс), «Физические основы современных экологических проблем» (10-й класс) и «Экологические проблемы современности и атомная физика» (11-й класс), обеспечивающих эффективность процесса формирования экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики и подготовленных для внедрения в образовательную практику средней школы.

На защиту выносятся следующие положения:

1.В связи с обострением глобальных экологических проблем формирование экологической культуры учащихся, объединяющей экологические знания, ответственное отношение к природе и деятельности человека в окружающем мире, становится приоритетной целью обучения физике в средней школе. В этом процессе особенное значение приобретает изучение основ атомной и ядерной физики, позволяющее актуализировать систему физико-экологических знаний, полученных учащимися в школьном курсе, и умений их практического применения при решении физических задач экологической направленности, содержание которых составляют жизненные коллизии, затрагивающие вопросы воздействия ионизирующих излучений на человека и природу, что обеспечивает становление и развитие у школьников опыта оценки и контроля собственной деятельности в условиях развития ядерной энергетики и использования радиационных технологий.

2.Экологическая культура учащихся представляет собой определяемую системой физико-экологических знаний учащихся и опытом экологосообразной деятельности полифункциональную структуру, объединяющую мотивационно-ценностный, когнитивно-деятельностный и рефлексивный компоненты. Мотивационно-ценностный компонент экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики дополняется мотивами, определяющими осознание учащимися «субъектности» природы и ее общечеловеческой ценности в условиях развития атомных технологий; детерминирующими процессы осознания возможности глобального воздействия «мирного атома» на биосферу Земли и население планеты и понимания фундаментальной значимости законов физики микромира, лежащих в основе познания и практического освоения объективной реальности и освоения экологически безопасных методов применения источников ионизирующих излучений в науке и на производстве. Когнитивно-деятельностный компонент включает в себя систему физико-экологических знаний и умений их практического применения при решении физических задач экологической направленности, ориентированных на выявление условий обеспечения радиационной безопасности человека и окружающей природной среды, минимизацию экологических рисков, связанных с работой предприятий атомной промышленности и утилизацией радиоактивных отходов. Он определяет особенности экологически ориентированного мировосприятия, миропонимания и мировоззрения личности. Рефлексивный компонент отражает соотношение мотивов и опыта экологосообразной деятельности учащихся, направленных на формирование навыков контроля и оценки своей деятельности в социоприродном окружении, испытывающем возрастающие радиационные нагрузки.

3.Разработанная методика, обеспечивающая последовательность, преемственность и непрерывность формирования ключевых понятий физики микромира как основы экологической культуры учащихся средней школы, реализуется на трех этапах, для каждого из которых определены целевые, содержательные и процессуальные характеристики, предполагающие изучение понятий, законов и теорий физики микромира в историко-культурном контексте (от истории Древнего мира и учений первых философов-атомистов до современной ядерной физики и отражения экологических проблем, ею обусловленных, в произведениях документальной, мемуарно-биографической и художественной литературы), что способствует актуализации потребности школьников в освоении физико-экологических знаний, связанных с основами атомной и ядерной физики, через создание условий для формирования системы физико-экологических знаний и умений их практического применения при решении физических задач экологической направленности, предусматривающих использование знаний из биологии и химии, к их интеграции в другие образовательные области с целью комплексного освоения учащимися научной картины мира.

4.Методика формирования экологической культуры учащихся, рассматриваемой как системообразующее начало интеграции естественнонаучных и гуманитарных дисциплин в школьном образовании, использует экологическую составляющую физики микромира, представленную в основном курсе физики, разработанные курсы по выбору физико-экологического содержания и предусматривает комплексное использование в качестве основных следующих методов и средств обучения: во-первых, компьютерный физический эксперимент, применяемый для математического моделирования и анализа результатов фундаментальных опытов в области теории строения атома, экспериментальных методов регистрации элементарных частиц, принципов функционирования атомного реактора и его основных компонентов, построения систем радиационной защиты и дозиметрического контроля; во-вторых, комплекс разноуровневых контекстных физических задач экологической направленности, формирующих природоохранительные умения учащихся, использующих понятия физики микромира для расчета радиационных нагрузок на живые организмы («доза излучения», «коэффициент качества», «естественный радиационный фон», «радиационный пояс Земли» и т.д.), возможностей рационального использования энергетических ресурсов и конструирования моделей систем радиационной защиты («постоянная распада», «интенсивность ионизирующего излучения», «слой половинного ослабления ионизирующего излучения», «радиоактивные отходы» и т.д.), прогнозирования экологических последствий антропогенного воздействия – в том числе промышленного использования ядерной энергии – для физического состояния окружающей среды («термоядерный синтез», «изотоп», «энергетический выход реакции» и др.); в-третьих, интегрированные уроки физики с дисциплинами естественнонаучного и гуманитарного циклов, способствующие становлению целостной научной картины мира и обогащающие навыки мышления учащихся.

Научная новизна результатов исследования заключается в том, что впервые определены научные подходы к формированию экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики и разработана адекватная методика, обеспечивающая последовательность, преемственность и непрерывность данного процесса; уточнено влияние изучения учебного материала, связанного с основами атомной и ядерной физики, на содержание компонентов экологической культуры учащихся средней школы, выявлены критерии и уровни их сформированности; определен комплекс методов и средств, обеспечивающих формирование экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики на основе реализации межпредметной интеграции физики с естественнонаучными и гуманитарными дисциплинами.

Теоретическая значимость результатов исследования состоит в том, что они вносят вклад в теорию и методику обучения физике за счет выявления динамики формирования содержания компонентов экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики и разработки целевого, содержательного и процессуального компонентов методики формирования экологической культуры учащихся средней школы в процессе освоения данного учебного материала. Основные положения работы могут служить теоретической базой для дальнейших исследований, ориентированных на использование возможностей межпредметной интеграции в формировании экологической культуры учащихся в средней школе и придание этому процессу системного, непрерывного и необратимого характера.

Практическая ценность результатов исследования заключается в разработке программ курсов по выбору: «Фундаментальные эксперименты в атомной физике и живая природа», «Физические основы современных экологических проблем», «Экологические проблемы современности и атомная физика» и их учебно-методического обеспечения, способствующих формированию экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики. Результаты исследования могут быть востребованы на курсах повышения квалификации учителей-физиков.

Достоверность результатов исследования обеспечивается обоснованностью исходных методологических положений, системным использованием методов исследования, опорой на научную и научно-методическую литературу по вопросам формирования экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики, применением разнообразных взаимодополняющих методов исследования, адекватных целям, задачам и логике диссертации, использованием эмпирического материала, полученного в ходе опытно-экспериментальной работы; репрезентативностью объема выборок и статистической значимостью экспериментальных данных.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись через:

— участие в международных научно-практических конференциях: «Информатизация образования-2009» (Волгоград, 2009); «Инновационные технологии в обучении и воспитании» (Елец, 2008); «Физика в системе современного образования (ФССО-07)» (Санкт-Петербург, 2007); «Педагогика, лингвистика и информационные технологии» (Елец, 2007); «Рациональное и эмоциональное в литературе и фольклоре» (Волгоград, 2007); «Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования»: (Тамбов, 2007); всероссийских: «Особенности духовно-нравственного формирования личности в современных условиях» (Михайловка, 2009); «Образование в XXI веке: конференция Microsoft» (Москва, 2008); «Славянская культура: истоки, традиции, взаимодействие» (Москва, 2006); научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоградского государственного педагогического университета (Волгоград, 2008, 2009) и ежегодных региональных конференциях молодых исследователей (Волгоград 2003–2009);

– публикацию материалов исследования в научных и научно-методических изданиях (по теме исследования опубликовано 12 работ, в том числе одна статья в журнале, входящем в реестр ВАК РФ);

– реализацию опытно-экспериментального обучения в МОУ СОШ «Гимназия № 6», МОУ СОШ «Гимназия № 9», МОУ СОШ № 130.

Структура работы. Диссертация объемом 210 с. состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 220 наименований и 11 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В первой главе «Теоретико-методологические вопросы формирования экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики» рассматриваются процессы экологизации общественного сознания и школьного курса физики, находящиеся в неразрывной связи с развитием физики атома и атомного ядра. Прослеживается история становления современного научного статуса категории «экологическая культура»; устанавливается, что именно с развитием атомной физики связано формирование важнейших понятий, ставших базовыми для экологии: «радиационное загрязнение», «ионизирующее излучение», «естественный радиационный фон» и др. В свою очередь, экология способствовала формированию понятий, вошедших в активное употребление физиков: «экологический риск», «экологический мониторинг», «экологический контроль», «устойчивость экосистем и биосферы» и др.

Подчеркивается, что экологическое знание – знание «совокупное», препятствующее исключению физики из «сферы человеческого духа и культуры» (В.В. Сериков). В немалой степени оно связано с достижениями атомной физики, в которой открытия, сделанные всего за одно столетие, кардинально преобразовали взаимоотношения человека и природы, изменив облик цивилизации. Однако рост числа техногенных катастроф и разрушительное влияние их последствий на природу заставляют признать, что все важнейшие научно-технические достижения имеют «двуединую структуру», включающую как положительные, так и отрицательные значения. Вот почему «эпоха экологической гласности» (А.В. Яблоков), открытая трагическими событиями на Чернобыльской атомной электростанции, остро поставила вопрос о необходимости формирования экологической культуры личности, отражающей «меру и способ реализации сущностных сил человека в социоприродном бытии» (С.Н. Глазачев).

В условиях гуманитаризации естественнонаучного образования обществом и школьной практикой востребованы исследования, посвященные формированию экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики. Это процесс, не только предполагающий внимательное рассмотрение основ теории микромира на уроках физики, но и требующим систематического обращения к культурологическому материалу, связанному с историей борьбы выдающихся ученых за предельно осторожное использование атомной энергии (В.И. Вернадский, В.Л. Гинзбург, П.Л. Капица, Н.Н. Моисеев, А.Д. Сахаров и др.) и к трудам выдающихся русских философов, с которыми знакомятся учащиеся средней школы на уроках истории и литературы. С.И. Булгаков, Н.А. Бердяев, С.Л. Франк и др. видели человека, «находящимся не над природой, а внутри ее» (К.С. Хруцкий), и утверждали «онтологическую связь между всеми элементами мира» (Н.О. Лосский). В условиях глобальных экологических катаклизмов взаимная обращенность настоящего и прошлого составляет основу для формирования экологической культуры личности.

Вместе с тем установлено, что многогранность и недостаточная изученность самого феномена «экологическая культура личности» обусловливают отсутствие единых взглядов на его сущностные характеристики. На основе исследований А.А. Вербицкого, С.Н. Глазачева, Н.С. Дежниковой, С.Д. Коробкова, О.В. Котко, И.В. Кристи, Т.А. Макашиной, В.К. Назарова, К.А. Юрьева и др., рассматривающих экологическую культуру личности с учетом возрастных особенностей учащихся средней школы, этот феномен был представлен как система взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов: мотивационно-ценностного, когнитивно-деятельностного и рефлексивного.

Основой содержания мотивационно-ценностного компонента экологической культуры является познавательный интерес учащихся к мировоззренческим аксиологическим знаниям в условиях развития ядерной энергетики и радиационных технологий; критерий сформированности – потребность учащихся в овладении физико-экологическими знаниями, связанными с основами атомной и ядерной физики, и умениями применять их в практической жизни и деятельности, осознание «самоценности» природы. Содержание когнитивно-деятельностного компонента включает в себя определяемую образовательным стандартом по физике систему физико-экологических знаний (понятий, законов, теорий) и умений оперировать ими при объяснении явлений природы, свойств тел и веществ и при решении физических задач экологической направленности. Критерий сформированности – наличие системы физико-экологических знаний, связанных с основами атомной и ядерной физики, и умений самостоятельно использовать их при решении физических задач экологической направленности. Рефлексивный компонент предполагает формирование экологически ориентированного самоопределения личности в соответствии с пониманием научной картины мира в условиях глобальных экологических проблем, связанных с развитием атомной промышленности. Критерий сформированности – устойчивость навыков контроля и оценки учащимися своей деятельности в условиях, связанных с развитием ядерной энергетики и радиационных технологий, умение критически оценивать различные варианты решения физических задач экологической направленности, находить способы решения экологических проблем в нестандартных ситуациях.

Компоненты экологической культуры и критерии их сформированности позволяют выявить в учебной деятельности три уровня сформированности экологической культуры учащихся: 1) учащиеся с низким уровнем сформированности экологической культуры познавательный интерес к овладению физико-экологическими знаниями проявляют ситуативно, интерес к природным явлениям и процессам возникает в «локальных» ситуациях (во время лабораторных занятий, учебных экскурсий экологической направленности и т.д.), в отношении к природе преобладает прагматическая установка; учащиеся характеризуются «отчужденностью» своей жизни и будущей профессии от экологических проблем, в ходе учебной деятельности выбирают задачи минимальной сложности; 2) учащиеся со средним уровнем сформированности экологической культуры характеризуются тем, что познавательный интерес к усвоению физико-экологических знаний у них неустойчив, природа воспринимается как объект изучения, но по отношению к ней преобладают прагматические или эстетические установки; учащиеся проявляют склонность к выполнению типовых заданий, но с помощью учителя, стимулирующего познавательный интерес к экологической проблеме, заложенной в физической задаче, подчеркивающего практическую и личностную значимость для ученика успеха в предполагаемой деятельности, они способны к выполнению заданий с элементами творчества; 3) учащихся с высоким уровнем сформированности экологической культуры характеризует устойчивая потребность в усвоении физико-экологических знаний, установка на изучение и охрану природы, осознание ее «субъектности» и собственной включенности в биосферу; они обладают системой физико-экологических знаний, связанных с основами атомной и ядерной физики, умеют самостоятельно применять их при решении физических задач экологической направленности, критически оценивать результаты своих действий и находить новые решения в нестандартных ситуациях, где преобразование окружающего мира не нарушает законов гармоничного взаимодействия человека, общества и природы.

Во второй главе «Методика формирования экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики в средней школе» проанализированы итоги констатирующего и формирующего экспериментов, проводившихся среди 187 учащихся школ г. Волгограда и области. Результаты констатирующего эксперимента продемонстрировали, что потенциальные возможности изучения основ атомной и ядерной физики для формирования экологической культуры учащихся средней школы задействованы недостаточно, обозначенный процесс не является приоритетным, с ним практически не связываются вопросы становления мировоззренческой позиции учащихся и перспективы их самоопределения. Формирование экологической культуры личности как цель и смысл экологического образования и воспитания скорее декларируется, чем реализуется в школьной практике, вследствие чего, как подтверждают диагностические методики («ЭЗОП», «Экологическая анкета», опросник «Основы радиационной безопасности» и др.), использовавшиеся на этапе констатирующего эксперимента, уровень сформированности экологической культуры учащихся 9–11-х классов оказался средним (43%) или низким (57%).

Важным итогом констатирующего эксперимента представляется и вывод о том, что предусматриваемые образовательным стандартом физические понятия, сформированные при изучении основ атомной и ядерной физики в 9-х классах («квант», «фотон», «атомное ядро», «дефект массы», «энергия связи», «радиоактивность», «ионизирующее излучение» и др.), оказываются в основном невостребованными учащимися в 10-м классе, вплоть до новой «встречи» с основами атомной и ядерной физики во втором полугодии в 11-м классе.

Поскольку экологическая культура личности как составляющая общей культуры формируется на протяжении всей человеческой жизни, не представляется возможным определить конкретные этапы ее формирования, в противном случае реализация цели одного из этапов «ставит под сомнение необходимость существования каждого последующего этапа при условии, что цель предыдущего – формирование экологической культуры, достигнута, иначе зачем же выдвигать недостижимые цели» (Н.С. Карташова). Однако можно выявить такие этапы в освоении физико-экологических знаний и умений оперировать ими при выполнении заданий, требующих от обучаемых применения знаний, связанных с основами атомной и ядерной физики, которые позволяют преодолеть фрагментарность представлений учащихся о физике микромира, изучаемой в 9-х и 11-х классах, и придать процессу формирования экологической культуры учащихся средней школы поступательный и системный характер.

Реализация разработанной методики формирования экологической культуры учащихся при изучении основ атомной и ядерной физики в средней школе в ходе формирующего эксперимента проходила в три этапа, у каждого из которых были конкретные целевые, процессуальные и содержательные характеристики. Были сформированы следующие группы учащихся: экспериментальная группа (95 человек), в которой проходил экспериментальную проверку разработанный комплекс методов и средств для формирования экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики, реализующий возможности основного курса физики и возможности курсов по выбору, и контрольная группа (92 человека), в которой занятия по изучению основ атомной и ядерной физики проводились в рамках основного курса физики на традиционной методической базе.

I этап реализации методики проводился в 9-х классах. Примерная программа основного общего образования по физике предусматривает изучение темы «Квантовые явления» в течение 23 час., когда девятиклассники знакомятся с явлением радиоактивности, с природой α, β, γ- излучений, изучают природу радиоактивного распада и его закономерности, механизмы протекания реакции деления ядер урана и устройство ядерного реактора, осваивают правила защиты от радиоактивных излучений и др. Уровень физико-математической подготовки давал учащимся 9-х классов возможность при изучении основ атомной и ядерной физики решать задачи на нахождение энергии связи атомных ядер и дефекта массы ядер различных изотопов, использование правила смещения, указывающего, какие именно превращения претерпевает химический элемент, испуская радиоактивное излучение, а также задачи по теме «Строение атома и атомного ядра». Авторская программа А.В. Перышкина, учитывая сложность квантомеханических объектов и процессов, невизуализируемых в рамках школьного лабораторного практикума, предписывает: учащиеся «должны знать строение атома по Резерфорду, показывать ее на моделях», например, при проведении компьютерного аналога эксперимента Э.Резерфорда, предусматривающего, в том числе, и задания на оценку меры опасности, которой подвергались первые физики-атомщики при проведении опытов с источниками ионизирующих излучений.

Целью реализации экспериментальной методики на данном этапе было создание условий для актуализации потребности учащихся в освоении физико-экологических знаний, связанных с основами атомной и ядерной физики, и осознанного выбора ими профиля дальнейшего обучения. Содержательную основу данного этапа реализации методики составляет учебный материал курса физики основной школы и курса по выбору «Фундаментальные эксперименты в атомной физике и живая природа», рассчитанного на 17 час., дополняющего и углубляющего содержание базового курса физики 9-го класса за счет более обстоятельного знакомства с историческим контекстом становления и развития представлений человечества о структуре материи, первыми научными теориями, наблюдениями и экспериментами в области микромира, раскрывающими неразрывность взаимосвязи «человек–природа». Это актуализирует межпредметные связи физики с курсом истории Древнего мира, укрепляя мотивационно-ценностный компонент экологической культуры учащихся. Программа данного курса предусматривает изучение таких вопросов, как «“Бериллиевое” излучение: опыты Кюри и Чедвика. Проникающая способность нейтронного излучения», «Методы регистрации ионизирующих излучений. Бытовые дозиметрические приборы» и др. Процесс формирования экологической культуры на данном этапе реализации методики определяется, в первую очередь, организацией и проведением дополнительных лабораторных занятий (изучение экспериментов Э. Резерфорда и Ф. Содди, анализ треков частиц в ионизационных детекторах и т.д.), развивающих навыки наблюдения и моделирования и реализующих принцип «обучения через действие» с помощью информационных технологий, обеспечивающих школьников доступными им знаниями о способах дозиметрического контроля за радиационной обстановкой в окружающей среде, об основных методах обеспечения безопасности вблизи источников ионизирующего излучения, о принципах работы некоторых лабораторных установок, применявшихся в ядерных исследованиях и т.д.

Важным средством формирования экологической культуры учащихся выступает демонстрационный физический эксперимент, организация которого предусматривает сочетание основных видов учебно-познавательной деятельности (наблюдение, физический эксперимент и моделирование), позволяет учащимся «интегрировать методы теоретического и эмпирического познания» (А.В. Сорокин) и осознанно подходить к выбору будущего профиля обучения в старшей школе. Этому способствовало и решение качественных и количественных физических задач экологической направленности, сконструированных для курса по выбору «Фундаментальные эксперименты в атомной физике и живая природа». Такие «задачи с жизненно-практическим содержанием» (И.А. Иродова), правильное решение которых предполагает сопоставление и сравнение физических величин, укрепляли познавательный интерес учащихся к усвоению знаний из области физики микромира. Например, при рассмотрении экспериментальных методов регистрации элементарных частиц учащимся предлагалось ответить на вопрос: «Можно ли, используя счетчик Гейгера–Мюллера, оценить радиационный фон в рентгеновском кабинете?». При изучении строения атомного реактора им предлагалась такая качественная задача: «На складе строительной компании есть кирпич, алюминий, железобетон, дерево, кадмий, свинец. Какие вещества могут быть наиболее эффективно использованы для устройства радиационной защиты от нейтронного излучения на АЭС и для медицинского кабинета, где для лечения больных используют γ-радиоактивные изотопы?». Рассматривая биологическое действие ионизирующих излучений, школьники решали следующую задачу: «Подвергается ли экспериментатор угрозе получения дозы α-излучения, если он, исследуя треки α-частиц с помощью лабораторной установки Марсдена–Гейгера, проводит подсчет частиц методом сцинтилляций с помощью бумажного флуоресцентного экрана толщиной 100 мкм?». Что касается дополнительных лабораторных работ, то каждая из них состояла из двух частей: базовой, инвариантной для всех учащихся, и дополнительной, ориентированной на различные уровни сформированности экологической культуры девятиклассников. Для учащихся с низким уровнем сформированности экологической культуры дополнительными были задания, сопровождавшиеся коррекционными пояснениями. Например, при изучении треков элементарных частиц по готовым фотографиям им предлагалось определить: «Какие из перечисленных ниже α-радиоактивных препаратов мог использовать Э. Резерфорд при постановке экспериментов по рассеянию α-частиц? (α-радиоактивный изотоп полония 21084Po был открыт в 1898 г.; α-радиоактивный изотоп плутония 23894Pu – в 1941 г.; α-радиоактивный изотоп актиния 22789Ac – в 1906 г.)». Учащимся со средним уровнем сформированности экологической культуры в качестве дополнительных предлагались задания, заставляющие сравнивать, соотносить характеристики, показатели, результаты проведенных опытов, например: «На знаменитой фотографии, полученной в ходе экспериментов по изучению протона (наблюдение прохождения альфа-частиц сквозь газ), была зафиксирована «вилка» из двух треков частиц, образовавшихся в результате столкновения. Между какими частицами оно происходит, если в результате образуются изотоп кислорода (178О) и протон (11Н)?».

Дифференциация дополнительных заданий позволила девятиклассникам с низким уровнем сформированности экологической культуры убедиться в действенности вспомогательного материала, а учащимся со средним уровнем – приобрести опыт самостоятельного применения на практике физико-экологических знаний. Развитию навыков контроля и оценки учащимися своей деятельности на уроках данного курса способствует пошаговое решение задач, что развивает у них навыки рефлексии, критичность мышления и обеспечивает учителя средством диагностики проблем, возникающих при решении физических задач экологической направленности у каждого конкретного ученика.

Результаты оценки уровней сформированности компонентов экологической культуры и совокупного критерия, определяемого как среднее значение суммы показателей уровней сформированности всех компонентов экологической культуры учащихся, демонстрируют более высокие достижения учащихся экспериментальной группы (рис. 1). Анализ причин недостаточного роста показателей по когнитивно-деятельностному компоненту экологической культуры, являющемуся основой научного мировоззрения личности, выявил «ограниченность» учебного опыта девятиклассников, не позволяющего «переносить» физико-экологические знания по основам атомной и ядерной физики на другие разделы физики, что необходимо при решении физических задач экологической направленности.

Рис. 1. Соотношение уровней сформированности экологической культуры учащихся к концу I этапа реализации экспериментальной методики

II этап реализации экспериментальной методики формирования экологической культуры учащихся проводился в 10-х классах и предполагал внедрение в учебный процесс элективного курса «Физические основы современных экологических проблем», который изучался одновременно с разделами «Молекулярная физика» и «Электродинамика». Диагностика процесса формирования экологической культуры учащихся в контрольной группе проводилась в период изучения данного учебного материала. Учащиеся 10-х классов на уроках по изучению названных разделов осваивали ряд тем, имеющих экологическую направленность в контексте рассмотрения основ молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Формирование статистических представлений позволяло им понять смысл необратимости тепловых процессов. Это, с одной стороны, помогало сохранить и в основном курсе преемственные связи с физикой атомного ядра, изучавшейся в 9-х классах (например, при формировании понятий «внутренняя энергия», «количество теплоты», «температура» и т.д.). С другой стороны, курс физики 10-го класса укреплял и экологическую составляющую учебного материала при знакомстве с сущностью закона термодинамического равновесия, находящегося в соответствии с понятием «устойчивость биосферных процессов и экосистем» (А.П. Рыженков), физических законов теплоэнергетики и с работой тепловых двигателей. Уроки основного курса физики обращают внимание десятиклассников на проблемы, связанные с возрастающим воздействием тепловой энергетики на атмосферу, устойчивостью радиационного поля Земли и ее температурного режима, на вопросы экологического ущерба, обусловленные эксплуатацией ТЭЦ и ТЭС.

Целью II этапа реализации экспериментальной методики было создание условий для формирования у школьников системы физико-экологических знаний и умений их применения при решении физических задач экологической направленности, необходимых для закрепления базовых понятий, образованных при изучении основ атомной и ядерной физики в 9-х классах. Рассмотрение экологической составляющей методики на этом этапе основывалось на взаимодействии учебного материала разделов «Молекулярная физика» и «Электродинамика» основного курса физики и содержания элективного курса «Физические основы современных экологических проблем», рассчитанного на 17 час. и включающего такие темы, как «Тепловые эффекты химических реакций. Эндо- и экзотермические реакции», «Радиационное воздействие на органические соединения» и др. Процесс формирования экологической культуры учащихся на данном этапе реализации методики определялся решением комплекса разноуровневых физических задач экологической направленности. Если на I этапе реализации методики учащимися была освоена начальная стадия систематического изучения объектов микромира на основе таких физических методов научного познания, как наблюдение, физический эксперимент, построение моделей атома и атомного ядра, то на II этапе понятия физики микромира закреплялись через расширение спектра различных способов самостоятельной учебной деятельности десятиклассников, не только наблюдающих за моделированием физических явлений, но и участвующих в математическом обосновании физических гипотез посредством решения физических задач экологической направленности. Это обеспечивало «перенос» знаний, усвоенных школьниками при изучении основ теории микромира в 9-х классах, на другие разделы физики и способствовало формированию экологической культуры учащихся, через физику познающих мир во всем его многообразии и убеждающихся в возможности его рационального познания и преобразования. В результате постановки перед учащимися «практически значимых задач, решаемых человеком в профессиональной деятельности и в быту с применением физических знаний» (Г.П. Стефанова), школьники приходили к выводу о том, что без знаний из области физики микромира невозможно устранение современных экологических проблем. Так, при рассмотрении темы «Количество теплоты» им предлагалась задача следующего содержания: «Определите недостающий компонент реакции термоядерного синтеза дейтерия и трития (реакция сопровождается вылетом одного нейтрона): 21H+31H→X+10n. Вычислите количество энергии, единовременно выделяющееся в ходе этой реакции. Ученые-экологи рассчитали, что среднее количество древесной биомассы на гектар лесов планеты составляет 109 т/га. Оцените площадь лесов планеты, которые можно спасти от сжигания в качестве топлива для получения такого же количества энергии, что и в одном акте приведенной реакции термоядерного синтеза. Удельная теплота сгорания древесины – 10 МДж/кг».

Элективный курс нацелен на формирование ориентировочной основы для решения такого рода задач, требующих применения знаний из различных научных областей. Речь идет о выработке своего рода алгоритмических предписаний, которые учитель не предлагает в готовом виде, а выстраивает в ходе совместной работы с учащимися, и они воспринимают их как продукт собственной учебной деятельности. Согласно таким предписаниям (определите физический смысл представленной в задаче экологической проблемы; выясните, может ли рассматриваемая в задаче экологическая проблема быть разрешена с использованием только физических закономерностей или необходимо привлечение знаний из других наук; назовите последовательность действий по решению задачи; оцените правильность решения экологической проблемы) учащиеся в классе решают задачи, в которых раскрываются связи учебного материала с их будущей профессиональной деятельностью, подчеркивается неразрывность взаимосвязи «человек—природа—общество». Например: «В 1896—1897 гг. французская таможенная служба закупила партию флоуроскопов – первых в мире приборов для контроля багажа. В Парижской политехнической школе для оценки радиационной нагрузки приборов такой конструкции были проведены исследования экспозиционной дозы излучения сохранившегося до наших дней прибора. Определите количество пар ионов, образовавшихся в счетчике Гейгера емкостью 24 пФ, если присоединенный к счетчику вольтметр показал уменьшение напряжения на 20 В. При решении задачи считать, что ионизационная способность излучения использована полностью. Рассчитайте значение экспозиционной дозы, регистрируемой в приборе, и определите, превышает ли оно безопасное для человека значение (учтите, что для человеческого организма безопасной считается экспозиционная доза, примерно в 250 раз превышающая дозу, создаваемую естественным радиационным фоном)».

Работа по алгоритмическим предписаниям обязательно комментируется, что позволяет не только определить и изучить физическое явление, лежащее в основании экологической проблемы, но и активизировать интерес учащихся к процессу решения. Учащиеся с низким уровнем сформированности экологической культуры осваивают решение физических задач экологической направленности, следуя алгоритмическим предписаниям, с затруднениями, но и они воспринимают алгоритмические предписания как своего рода самоучитель, обеспечивающий необходимую поддержку. Решение заданий такого рода у учащихся со средним уровнем сформированности экологической культуры в основном не вызывает затруднений, что позволяет им самостоятельно решать задачи с элементами творчества (например, если приведенная выше задача дополняется вопросами: «Какие изменения могут произойти в работе счетчика Гейгера, если резистор R1 будет заменен резистором с R2

По итогам второго этапа реализации экспериментальной методики был сделан вывод о наличии положительной динамики в процессе формирования экологической культуры учащихся (рис. 2). При этом результаты оценки уровней сформированности компонентов экологической культуры и совокупного критерия, определяемого как среднее значение суммы показателей уровней сформированности всех компонентов экологической культуры учащихся, демонстрируют более высокие достижения учащихся экспериментальной группы.

Рис. 2. Соотношение уровней сформированности экологической культуры учащихся на II этапе реализации экспериментальной методики

III этап реализации экспериментальной методики проводился в 11-х классах, где изучается раздел «Квантовая механика и элементы астрофизики», ряд тем которого наиболее отчетливо представляет физико-экологический материал: «Ядерные реакции», «Деление ядра урана. Цепная реакция деления», «Применение ядерной энергетики. Биологическое действие радиоактивных излучений» и др. При изучении физических основ функционирования атомных реакторов учащиеся приобретали «политехнические знания экологического характера» (Э.А. Турдикулов), выясняя физико-химические свойства ядерного горючего, замедлителя, теплоносителя, виды и свойства получаемых в ядерной промышленности отходов, методы обеспечения радиационной безопасности и т.д.

Учебный материал базового курса физики на этом этапе реализации методики дополнялся содержанием элективного курса «Экологические проблемы современности и атомная физика», ориентированного на формирование представлений учащихся о глобальных экологических проблемах, причинах их возникновения и путях решения, о способах минимизации экологических рисков в промышленных атомных системах в связи с перспективой перехода современного общества на модель устойчивого развития. Комплексное сочетание методов наблюдения, эксперимента и моделирования при проведении дополнительных лабораторных работ («В лаборатории Резерфорда» и «Регистрация космического излучения»), закрепление навыков практического применения физико-экологических знаний при решении физических задач экологической направленности, в ходе виртуальных экскурсий и деловых игр, интегрированных уроков было положено в основу процесса формирования экологической культуры учащихся на III этапе реализации экспериментальной методики.

Данный элективный курс характеризуется модульной организацией, синтезирующей мотивацию обучения, проблемность, личностное ориентирование и дифференциацию обучения. Каждому модулю соответствовал свой набор учебных ситуаций. Малознакомый учащимся материал в модуле I «Атомные открытия начала ХХ века как научная революция» излагался в форме лекции учителя или лекции-беседы. Что касается опытов Резерфорда по рассеянию α-частиц, то проводилась лабораторная работа «В лаборатории Резерфорда». Для ее конструирования применялась «игровая» технология – одна из базовых в личностно ориентированном обучении. Игра оказывается действенным средством вовлечения в круг физико-экологических проблем всех учащихся, которые понимают, как думали, проводили наблюдения и работали физики-профессионалы, заложившие основы физики микромира. В модуле II «Решение физических задач экологической направленности» доминирующим средством формирования экологической культуры учащихся является решение разноуровневых физических задач экологической направленности, например: «После взрыва в пустыне Аламогордо было установлено, что концентрация плутония 23994Pu в озере Toularose (25 км от полигона, где был произведен атомный взрыв) находится на уровне 2,2·105 Бк/л. Через какой промежуток времени концентрация плутония 23994Pu в воде озера снизится до уровня, когда ее можно употреблять в пищу (0,54 Бк/л)?». Новые, в сравнении с разработанными в 10-х классах, пункты в алгоритмических предписаниях (проанализируйте содержание задачи с точки зрения востребованности в вашей будущей профессии; объясните, подтверждает ли решение данной задачи возможность обеспечения практически безопасного применения ядерных технологий и т.д.) помогали 11-классникам сохранить принцип преемственности в решении задач такого рода и сформировать навыки преобразования информации, что стимулировало творческие инициативы учащихся.

На данном этапе реализации разработанной методики констатируется рост числа участников экспериментальной группы с высоким уровнем сформированности экологической культуры. Для некоторых из них правильные ответы на вопросы алгоритмических предписаний становились основой для самостоятельной проектной деятельности: «”География” радона: естественный радиационный фон на различных территориях Земли»; «”Х-лучи”: на службе радиационной медицины»; «Управляемый термоядерный синтез – шаг к безопасной ядерной энергетике третьего тысячелетия?» и т.д. В модуле III «Экологические проблемы современной атомной энергетики» наибольший интерес представляет организация урока-экскурсии по виртуальной атомной станции. Компьютерное сопровождение такой экскурсии помогает учащимся увидеть достижения инженерной мысли, позволяет им почувствовать себя экспертами, способными на практике (пока виртуальной) оценить мощность реактора и экологические риски, возникновения которых можно избежать в случае грамотной эксплуатации атомных систем. На подготовительном этапе проведения экскурсии учитель помогал сформировать группы учащихся в зависимости от их индивидуальных предпочтений: группа «ученых-атомщиков» назначается ответственной за рассмотрение имитационной модели ядерного реактора; группа «инженеров-энергетиков» сопровождает учащихся по «турбинному залу» виртуальной АЭС, уточняя известные им еще из курса физики основной школы принципы устройства паровой турбины и механизм преобразования энергии деления атомных ядер в электрическую; задача «журналистов-экологов» – проанализировать, как осуществляется контроль за состоянием окружающей среды вокруг атомной станции, какие методы и приборы используются для этого и т.д. Физические задачи экологической направленности, решаемые в ходе проведения экскурсии, составлены с учетом принципа политехнизма, «обеспечивающего знание законов развития природы и общества, основ современной техники и технологии, способность ориентироваться в системе общественных и производственных отношений, готовность к труду» (И.А. Иродова).

Доминирующим средством формирования экологической культуры учащихся в IV модуле «Атомная энергетика нового тысячелетия: быть или не быть?» были интегрированные уроки физики с дисциплинами гуманитарного цикла. Комплексной проблемой, послужившей основой для такого рода интеграции, выступала экология, рассматриваемая сквозь призму современных представлений об атомной промышленности. Так, изучая тему «Ядерное оружие: сдерживание агрессии или сдерживание прогресса?» – учащиеся наряду с вопросами воздействия ионизирующих излучений на живые организмы, принципами действия ядерного и термоядерного оружия, поражающими факторами и основными методами защиты от них рассматривают рассказ В. Гроссмана «Авель (Шестое августа)», посвященный американской бомбардировке Японии в 1945 г.; на занятиях, посвященных ядерной энергетике, школьники, знакомясь с экологическими последствиями аварии на Чернобыльской АЭС, получают представление не только о причинах, повлекших эту катастрофу, методах безопасной эксплуатации реакторных систем, производя оценочные расчеты содержания долгоживущих радиоактивных изотопов (в том числе, 9038Sr, 13755Cs) на зараженных в результате аварии территориях, но и о том, как события на Чернобыльской АЭС отразились в художественной и публицистической литературе ХХ в. (С. Алексиевич «Чернобыльская молитва», А. Адамович «Последняя пастораль» и др.). Интегрированные уроки физики с дисциплинами гуманитарного цикла, препятствуя «расщеплению понятий»(А.В. Усова), укрепляют систему физико-экологических знаний и обогащают навыки дискурсивного и образного мышления учащихся, заставляя их «прислушиваться к потребностям самой природы» (Г.С. Батищев), и способствуют комплексному освоению ими научной картины мира. Оценка уровней сформированности экологической культуры учащихся в контрольных и экспериментальной группах по совокупному критерию (см. рис. 3) позволила выявить положительную динамику в формировании экологической культуры учащихся средних школ и более высокие показатели данного процесса в экспериментальной группе.

Рис. 3. Соотношение уровней сформированности экологической культуры учащихся на III этапе реализации экспериментальной методики

Основные выводы исследования

1. Определена приоритетная роль изучения основ атомной и ядерной физики в процессе формирования экологической культуры учащихся средней школы в условиях гуманизации и гуманитаризации физического образования.

2. Уточнено влияние процесса изучения учебного материала, связанного с основами атомной и ядерной физики, на содержание компонентов экологической культуры учащихся средней школы (мотивационно-ценностный компонент дополняют мотивы осознания значимости законов физики микромира для сохранения жизни на планете, устойчивости ее биосферы и разработки экологически безопасных методов использования источников ионизирующих излучений; в когнитивно-деятельностный компонент включается система физико-экологических знаний из области физики микромира и умений применять их на практике; рефлексивный компонент укрепляют навыки контроля и оценки собственной деятельности в условиях глобальных экологических проблем, связанных с промышленным использованием достижений атомной физики), выявлены критерии и уровни их сформированности.

3. Разработаны целевой, содержательный, процессуальный компоненты методики формирования экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики, реализующей экологическую составляющую учебного материала курса физики средней школы и возможности курсов по выбору, дополняющих и углубляющих физико-экологические знания в основной и профильной школах (базовый уровень).

4. Результаты формирующего эксперимента дают основание утверждать, что гипотеза о том, что предложенная методика является эффективным средством формирования экологической культуры учащихся средней школы при изучении основ атомной и ядерной физики, подтвердилась.

В рамках представленных задач выполненное диссертационное исследование можно считать завершенным. Отдельного исследования требуют проблемы, связанные с подготовкой студентов педагогических вузов к реализации данной методики.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

Научные статьи в журналах, входящих в реестр ВАК РФ

1.Перевалов, А.В. Формирование экологической культуры учащихся на уроках физики в средней школе средствами информационных технологий / А.В. Перевалов // Изв. Волгогр. гос. пед. ун-та. Сер. : Педагогические науки. – 2009. – №1 (35). – С. 148–152 (0,5 п.л.).

Статьи и тезисы докладов в сборниках научных трудов и материалов научных конференций

2.Перевалов, А.В. Использование экспериментальных возможностей информационных технологий как средства формирования экологической культуры старшеклассников (на материале изучения основ атомной и ядерной физики в средней школе) / А.В. Перевалов // Грани познания. – URL : http://grani.vspu.ru/get_file.php? mod=get_fl&id=106.

3.Перевалов, А.В. Место и роль компьютерной экскурсии в ходе изучения основ атомной и ядерной физики в 11-х классах средней школы / А.В. Перевалов // Информатизация образования-2009 : материалы Междунар. науч.-практ. конф. – Волгоград : Изд-во ВГПУ «Перемена», 2009. – С. 245–249 (0,3 п.л.).

4.Перевалов, А.В. Компьютерный аспект задачного практикума по основам атомной и ядерной физики как средство формирования экологической культуры учащихся старших классов средней школы / А.В. Перевалов // Инновационные технологии в обучении и воспитании : материалы Междунар. науч.-практ. конф. – Елец : Изд-во ЕГУ им. Бунина, 2008. – Т. 2. – С. 288–293 (0,4 п.л.).

5.Перевалов, А.В. Компьютерное решение физических задач по основам атомной и ядерной физики в 9-х классах средней школы как средство формирования экологической культуры учащихся / А.В. Перевалов // Информатизация образования в XXI веке : сб. науч. тр. – Волгоград : Изд-во ВГПУ «Перемена», 2008. – С. 106–112 (0,4 п.л.).

6.Перевалов, А.В. Компьютерная экскурсия на АЭС при изучении основ атомной и ядерной физики в средней школе / А.В. Перевалов // Физика в системе современного образования (ФССО-07) : материалы Девятой Междунар. конф. – СПб. : Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. – Т. 2. – С. 294–295 (0,1 п.л.).

7.Перевалов, А.В. Экологический аспект использования информационных технологий в образовательном процессе по физике / А.В. Перевалов // Педагогика, лингвистика и информационные технологии : материалы Междунар. науч. конф. – Елец : Изд-во ЕГУ им. Бунина, 2007. – Т. 2. – С. 313–317 (0,3 п.л.).

8.Перевалов, А.В. Использование средств компьютерного моделирования при изучении темы «Строение атома» в 9-м классе средней школы / А.В. Перевалов // IX региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области : тез. докл. Секция «Педагогика». – Волгоград : Перемена, 2005. – С. 193–195 (0,2 п.л.).

9.Перевалов, А.В.Компьютерная поддержка занятий по основам атомной и ядерной физики / А.В. Перевалов // Х региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области : тез. докл. Секция «Педагогика». – Волгоград : Перемена, 2006. – С. 160–161 (0,1 п.л.).

10.Перевалов, А.В. Компьютерная «экскурсия» по атомной станции в системе уроков физики в 9-х классах средней школы и ее педагогическое значение / А.В. Перевалов // XI региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области : тез. докл. Секция «Педагогика». – Волгоград : Перемена, 2007. – С. 62–64 (0,2 п.л.).

Статьи в других изданиях

11.Перевалов, А.В. «Лирика» глазами «физика»: русская литература об экологических проблемах ХХ в. / А.В. Перевалов // Гуманитарные исследования. – Астрахань, 2008. – № 3 (27). – С. 104–109 (0,4 п.л.).

12.Перевалов А.В. Союз «физиков» и «лириков» в вопросах формирования экологической культуры старшеклассников / А.В. Перевалов // Учебный год. Журнал волгоградских учителей. – 2009. – № 3. – С. 122–127 (0,4 п.л.).

ПЕРЕВАЛОВ Андрей Владимирович

ФОРМИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ УЧАЩИХСЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОСНОВ АТОМНОЙ И ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степеникандидата педагогических наук

Подписано к печати 22.04.2010 г. Формат 6084/16. Печать офс. Бум. офс. Гарнитура Times. Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 110 экз. Заказ .

ВГПУ. Издательство «Перемена»

Типография издательства «Перемена»

400131, Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 27