Этапы работы по выявлению связей

1. Выявление парных связей. Работа начинается с привлечения школьников к работе со связями между двумя показателями, причем внимание школьников обращается именно на сравниваемые элементы. Вопросы ставятся узко: где трава гуще – под деревьями или на поляне? (связь между травянистой и древесной растительностью); на какой стороне появились первые проталины? (связь "экспозиция склона – скорость таяния снега"); где больше насекомых осенью – на солнце или в тени? (связь "солнечное тепло – поведение насекомых").

Постепенно задания на наблюдение ставятся более широко. Из множества наблюдаемых объектов школьники должны сами выбрать взаимосвязанные. Например, детям предлагается выбрать из карточек с изображением животных и растений тех представителей, которые связаны между собой (заяц – морковка, заяц – лиса и т.п.).

2. Построение цепочек связей. Здесь следует различать, по крайней мере, три группы связей. Первая группа – это связи, отражающие физическое воздействие одного элемента на другой. Это связи типа Солнце → температура поверхности Земли → температура воздуха → жизнь растений, животных. В этом случае стрелка ставится по направлению воздействия: Солнце нагревает поверхность Земли, от нее нагревается воздух, который в совокупности влияют на жизнь растений и животных.

Другая группа включает временные связи – связи, характеризующие процессы: смена сезонов года, круговорот воды в природе, примеры биологических круговоротов. Это связи типа: зима → весна → лето → осень. Стрелка показывает направленность процесса.

В особую группу следует выделить пищевые (трофические) связи. В данном случае стрелка показывает перемещение вещества и энергии от одного организма к другому в процессе поедания друг друга. Это связи типа яблоня → тля → муравей → синица → ястреб.

В связи с этим, при графическом моделировании связей принципиальным становится вопрос: в какую сторону должна смотреть стрелка в составляемой цепочке связей? Например, если школьники не освоили определение понятия "пищевая цепь", то часто допускаются ошибки – стрелки ставятся не в направлении потока вещества и энергии, а в направлении физического воздействия одного организма на другой. Вопрос о направленности стрелок в цепочках связей не решается автоматически, а зависит от понимания характера изучаемых связей. Следовательно, в работе по обучению школьников составлению цепочек связей необходимо обращать внимание на характер связей, на вопрос, что же показывает стрелка.

3. Построение схем пищевых или иных сетей. В некоторых вариантах "Окружающего мира", в курсе "Биология" вводится понятие "пищевая сеть". Пищевая сеть отражает возможные трофические связи живых организмов в том или ином природном сообществе. В учебниках приводятся и соответствующие примеры таких сетей.

Однако этот прием (графическое отражение многообразия связей изучаемого объекта, явления) целесообразно использовать и при изучении других объектов. Например, школьникам можно предложить графически отобразить возможные связи, характеризующие понятие "природная зона". По сути, все природные компоненты природных зон можно рассматривать как связанные между собой. При этом центральным (системообразующим) является климат, поскольку его дифференциация по земному шару и предопределила формирование природных зон. Климат влияет на все природные составляющие. Кроме того, компоненты природы так же весьма значимо воздействуют друг на друга. Эти наиболее значимые влияния так же можно отобразить стрелками (рис. 12.6).

Рис. 12.6. Связи природных компонентов в понятии "природная зона"

4. Следующим этапом работы можно назвать создание схем строения и функционирования природных или иных систем. В естествоведческих дисциплинах понятие "система" встречается довольно часто: географическая система, экологическая система, Солнечная система и т.п. В этой связи можно говорить о формировании системного видения окружающего мира. Но эта проблема заслуживает отдельного обсуждения.

5. Важнейшим этапом изучения связей является переход от эмпирического к причинно-следственному уровню понимания связи (уровню понимания причины и следствия в выявленной связи). Этот этап не является завершающим в названной последовательности изучения связей, а сопровождает каждый из названных этапов.

Как происходит трансформация эмпирической связи в причинно-следственную, рассмотрим на примере смены времен года. Последовательность смены времен года усваивается еще дошкольниками. Старшие дошкольники, тем более первоклассники, знают, что после зимы наступает весна, а затем лето и осень. Однако истинные причины происходящего им еще неизвестны. Это пока сугубо эмпирический уровень восприятия этой временной последовательности.

Первый уровень трансформации эмпирической связи в причинно-следственную наступает после того, как школьники установят связь между высотой солнца над горизонтом и соответствующей смены одного сезона другим. Причина смены времен года в их сознании связывается с положением солнца (высота солнца – причина, смена сезонов года – следствие).

Второй уровень понимания причины смены времен года наступает тогда, когда школьники разберутся в вопросах движения Земли вокруг солнца и наклона земной оси относительно плоскости орбиты.

Очевидно, что процесс трансформации названной эмпирической связи в причинно-следственную будет зависеть от того, включаются ли наблюдения за высотой солнца в общую программу наблюдений за сезонными изменениями в природе, организуется ли работа детей по моделированию процесса смены времен года с помощью глобуса и настольной лампы и т.п. В противном случае может статься, что не только младшие школьники, но и выпускники средней школы не смогут внятно объяснить причины этого явления.

Возможные варианты ошибок в понимании школьниками причин возникновения связи: 1) дети путают причину и следствие; 2) из установленной связи между двумя компонентами один обязательно рассматривается как причина, другой – как следствие, хотя причина связи может скрываться в каком-то третьем факторе.

Работа по выявлению связей может идти без акцентирования внимания детей на то, что они занимаются изучением связей, без использования самого термина "связь". Но будет гораздо продуктивнее, если этому вопросу учитель уделит специальное время или даже специальный урок, как это было сделано в курсе "Зеленый дом" А. Плешакова (гема "Невидимые нити природы").

Универсальным приемом выявления связей является сравнение. Именно путем сравнения школьники подмечают, что окружающий мир – не беспорядочный набор составляющих его элементов, что к одному элементу обычно приурочен другой, к другому – третий и т.д. Однако для проведения сравнения часто бывает необходимым специальное упорядочение сравниваемой информации.

Наиболее распространенным приемом является построение таблиц сравниваемых элементов: например, таблиц по результатам наблюдений за сезонными изменениями в природе. Так, сравнение средних температур воздуха и высоты солнца над горизонтом (длины тени от гномона) помогает выявить связь между этими двумя показателями.

В ходе учебно-исследовательской деятельности для выявления связей между изучаемыми объектами можно использовать построение графиков. При этом следует иметь в виду, что большинство природных, да и обществоведческих событий связано между собой не линейно, а корреляционно, т.е. не всегда изменение одного показателя точно (линейно) влечет за собой изменение другого показателя, поскольку на исследуемое явление оказывают влияние и другие факторы, которые в данном случае не учтены.

Учителю полезно знать, что существуют специальные математические методы выявления связей: например, корреляционный анализ.

Здесь рассмотрен лишь один (хотя и немаловажный) аспект развития естественно-научного мышления – развитие мышления, связанное с овладением и использованием школьниками методов естествознания. Есть и другие возможности "мыслить естествоведческими понятиями". Это изучение, обсуждение естествоведческих вопросов на уроках, внеклассных мероприятиях природоведческой направленности. Очевидно, что интенсивность развития естествоведческого мышления будет зависеть от степени "погружения" школьника в естествоведческий материал.

В начальных классах эффективность работы в этом направлении во многом зависит от структуры курса "Окружающий мир". Эта дисциплина декларируется как интегрированная, то есть объединяющая естествоведческий и обществоведческий материал. Возможности развития естественно-научного мышления будут выше в вариантах, когда курс разбит на крупные естествоведческие и обществоведческие (исторические) темы. В таком варианте курс представлен в Примерных программах начального общего образования (приложение к ФГОС), в которых "Окружающий мир" состоит из двух блоков: "Человек и природа" и "Человек и общество". В этом случае "погружение" в естествоведческий материал на протяжении учебной четверти, полугодия или целого года будет способствовать становлению естественно-научного мышления. Однако есть авторские курсы, в которых естествоведческий и обществоведческий материал перемежаются внутри небольших, интегрированных тем. Этим авторы пытаются облегчить достижение другой образовательной цели – формирования целостной картины мира. Очевидно, что в последнем варианте структурирования "Окружающего мира" становление естественно-научного мышления у школьников будет затруднено.

В основной школе, как уже отмечалось, выделяется предметная область "естественно-научные предметы". В связи с этим представляются большие возможности "погружения" в естествознание и соответственно, большие возможности развития естественно-научного мышления. Но в силу раздельного изучения естествоведческих дисциплин (физика, биология, химия, отчасти география) это мышление будет нести специфические черты в соответствии с ОГЛАВЛЕНИЕм и методами изучаемых дисциплин. Отсюда вытекает проблема синтеза физического, химического, биологического разновидностей мышления в интегрированное естественнонаучное мышление. Это становится возможным на пути реализации межпредметных связей между названными дисциплинами. Но наибольший эффект может быть достигнут путем возвращения на заключительном этапе обучения к интегрированным дисциплинам типа "Основные концепции естествознания", изучаемые в настоящее время в вузе.