Грамотность большинства людей в вопросах взаимосвязи химии и экологии начинает формироваться в школе. Этот процесс связан с непрерывным экологическим образованием [1–3] и формированием эколого-химической культуры учащихся в процессе изучения химии и биологии. Эколого-химическая культура, как отмечается в [4], интегрирует соответствующие компетенции, культуру мышления, познавательной деятельности, труда и духовного общения с природой. Она отражает во взаимосвязи химическую и эколого-правовую грамотность по регуляции деятельности человека и природы, обеспечению качества окружающей природной среды в условиях постиндустриального, информационного общества [4, с. 161].
Однако если формирование экологической культуры [5, 6], экологической грамотности [7], а также необходимости для этого специальных педагогических воздействий [8–10] и информационных технологий [11, 12] всегда привлекало внимание исследователей, то формированию эколого-химической культуры уделяется явно недостаточно внимания. При этом, с учетом того, что в антропогенном воздействии на окружающую среду химический компонент является основным, можно считать, что важнейшим компонентом экологической культуры личности служит ее эколого-химическая культура. Причем эколого-химическая культура является более широким понятием по сравнению с химико-экологической компетентностью, формирование которой через элективные курсы исследовано в [13, 14].
Однако анализа научных работ, посвященных формированию эколого-химической культуры подростков, крайне мало, и они носят фрагментарный характер.
Повышению внимания к формированию эколого-химической культуры в настоящее время способствует внедрение нового образовательного стандарта, где прописана необходимость ее формирования в условиях новой информационно-образовательной среды.
Следовательно, разработка педагогических условий формирования эколого-химической культуры подростков средствами информационных технологий сегодня весьма актуальна и требует специального научного исследования.
Цель исследования: разработать педагогические условия формирования эколого-химической культуры подростков средствами информационных технологий в процессе обучения химии и биологии.
Материалы и методы исследования
Ведущим подходом в исследовании является интегративный подход, выполняющий системообразующую функцию. В организационном плане он предполагает интеграцию целей и задач учителей и учеников в деятельности по формированию эколого-химической культуры, взаимодействие учителей химии, биологии и информатики; в содержательном плане – интеграцию экологического образования и подготовки по биологии, химии, информатике; в технологическом плане – интеграцию информационных технологий с традиционной технологией обучения естественнонаучным предметам, направленных на эффективное формирование экологической культуры подростков как фактора экологической безопасности общества. В рамках подхода реализуются соответствие содержания педагогических условий формирования эколого-химической культуры его целям, а также принципам системности знаний, непрерывности и преемственности. Применение указанного подхода и принципов при разработке педагогических условий формирования эколого-химической культуры подростков средствами информационных технологий позволяет внести целостность и согласованность в систему непрерывного экологического образования школьников.
Результаты исследования и их обсуждение
В результате исследований было уточнено определение эколого-химической культуры, обозначенное в [4]. Мы полагаем, что эколого-химическая культура отражает во взаимосвязи эколого-химическую и эколого-правовую грамотность по регуляции взаимодействий с природой и последствий деятельности человека для обеспечения необходимого для успешной жизнедеятельности качества окружающей природной среды и экологической безопасности постиндустриального информационного общества.
В целом эколого-химическая культура интегрирует общие естественнонаучные знания, осведомленность о роли химии в решении экологических проблем и природоохранной деятельности, экологические нормы отношения к миру, друг к другу и экологически направленное мышление.
Формирование эколого-химической культуры подростков средствами информационных технологий связывается с решением следующих частных задач: организация учебно-воспитательного процесса на основе интеграции содержания химии и информатики; формирование естественнонаучной картины мира и культуры логического мышления; знакомство с ролью химии в решении экологических проблем и природоохранной деятельности; развитие экологических норм поведения и экологически направленного творческого мышления в процессе изучения химии и биологии.
Вторая задача – формирование естественнонаучной картины мира и культуры логического мышления (обучение описанию, объяснению, построению гипотез, доказательству и т.д.) – является основополагающей. Ее решение невозможно без современного химического образования, без четкого определения места химии в системе естествознания и ее роли в эволюции Природы, а также в жизнеобеспечении людей. Знания, накопленные в процессе изучения химических явлений, обогащают и углубляют представления человека о диалектике природных явлений и тем самым способствуют формированию естественнонаучной картины мира. Современная естественнонаучная картина мира у школьников может сформироваться только в результате усвоения логики строения химического вещества, закона периодичности и закономерностей протекания химических реакций. Для этого необходимо, во-первых, вооружение логикой и методами химии. Во-вторых, обучение специализированному химическому языку, умениям описывать и объяснять химические явления, предвидеть ход химических реакций, доказывать истинность выводов химической науки. В-третьих, развитие интеллектуальных химических способностей (способность к формализации химического материала, преобразованию химических структур, оперированию числовой и знаковой символикой).
Таким образом, педагогические условия формирования эколого-химической культуры средствами информационных технологий должны быть направлены на обеспечение заинтересованности подростков в экологически безопасной деятельности, как в природной, так и искусственной виртуальной среде химического образования.
Проведенное исследование позволило выделить и теоретически обосновать четыре таких педагогических условия, направленных на воспитание у учащихся самоопределения в отношении экологически безопасных действий.
Первое условие – применение факультативных курсов на основе информационных технологий, направленных на формирование эколого-химической культуры как фактора экологической безопасности общества и стимулирующих внеурочную самостоятельную работу подростков. Его суть в том, что логику построения факультативных курсов на основе информационных технологий можно определить исходя из анализа взаимодействия в замкнутой системе: природа – здоровье человека – искусственная среда – природа. При этом рассматривается воздействие созданной человеком искусственной среды на его здоровье и систематизация знаний по естественнонаучным предметам в применении к прикладным задачам экологического содержания с учетом специфики региона и целостности природных экосистем.
Например, для интеграции и систематизации знаний по биологии и химии рассматривается тема «Проблемы природной среды и продовольственная проблема», где учащиеся анализируют результаты наблюдений за изменениями абиотических, биотических и антропогенных факторов и их влияние на качество сельскохозяйственной и животноводческой продукции. В обучении химии нами разработан и применяется факультатив для 9 класса «Химия и охрана окружающей среды», где учебно-тематическое планирование включает четыре раздела: «Основные эколого-химические понятия», «Химические вещества в быту», «Химические вещества и проблемы охраны окружающей среды», «Занимательная химия». Первый раздел содержит темы: «Взаимосвязь экологии и химии» и «Правила техники безопасности при работе с химическими веществами». Второй раздел включает темы: «Химические вещества, используемые дома», «Лекарства в домашней аптечке», «Синтетические моющие средства», «Сад, огород, удобрения». В третьем разделе рассматриваются темы: «Проблема загрязнения воздуха», «Проблема загрязнения водных ресурсов», «Проблема загрязнения литосферы», «Решение задач экологического содержания». На всех занятиях применяются информационно-компьютерные технологии.
Второе условие – оптимальное обновление содержания подготовки по химии и биологии в соответствии с возможностями информационных технологий с целью формирования системности знаний подростков в отношении экологически безопасных действий. Его суть в том, что на уроках по естественнонаучным предметам компьютер должен стать инструментом учебной (урочной и внеурочной) деятельности учащихся (не только средством обучения для учителя). Предполагается применение в школьной практике цифровых образовательных ресурсов (на CD и сети Интернет), отдельных доступных задач по моделированию химических явлений и осуществление критического анализа полученных компьютерных моделей, ознакомление с ролью компьютерного моделирования в современной науке и технике, выявлении и решении экологических проблем. Расширение возможностей школьного эксперимента и исследовательских заданий (проектов) по эколого-химической тематике за счет цифровых лабораторий по химии, внеклассных мероприятий по химическим основам экологических проблем с использованием цифровых образовательных ресурсов, мультимедиа для создания интерактивных презентаций, цифровых фото- и видеокамер. В реализации данного педагогического условия помогает интернет, а именно применение цифровых образовательных ресурсов, размещенных на сайте «Единой коллекции образовательных ресурсов». Наиболее оптимально согласуется содержание школьной химии по программе О.С. Габриеляна с воспитанием экологически безопасного поведения в природной среде по следующим темам: «Экологическая паутина химии элементов», 8 класс; «Вода», 9 класс; «Экология жилища», 9 класс; «Кислород. Оксиды. Горение. Экологический аспект», 9 класс; «Нефть, состав, свойства, переработка», 10 класс; «Глобальные проблемы человечества», 10 класс; «Экологические проблемы и их решение», 11 класс; «Химия и экология. Охрана среды от химического загрязнения», 11 класс. По каждой из этих тем имеются обширные возможности информационных технологий для формирования системности знаний подростков в отношении экологически безопасных действий и эколого-химической культуры.
Третье условие – учет возрастных и индивидуальных особенностей учащихся, их интереса к информационным технологиям при разработке учебно-исследовательских заданий эколого-химической направленности по пропаганде здоровье- и энергосбережения, предотвращению природных и техногенных чрезвычайных ситуаций. Данное условие предполагает реализацию субъект-субъектных отношений и личностно ориентированного обучения, отношения к подростку как субъекту развития и саморазвития, создание условий для его самореализации средствами информационных технологий. Учебно-исследовательские задания, ориентированные на здоровье- и энергосбережение, предотвращение природных и техногенных чрезвычайных ситуаций, рассчитаны на разные возрастные особенности подростков. Каждое задание направлено на расширение кругозора и развитие интереса подростков к вопросам здоровье- и энергосбережения, предотвращению чрезвычайных ситуаций, способности к экологически безопасной деятельности с учетом их возраста и воспитания.
Все учебно-исследовательские проектные задания группируются в пять блоков. По каждому блоку для выполнения проектов даются ссылки на соответствующие интернет-ресурсы.
Первый блок заданий, рассчитанных на учащихся 7–8-х классов, включает исследование опасных производственных объектов своего района и рассмотрение методов предотвращения возможных чрезвычайных ситуаций. Предлагается примерный план изучения деятельности опасных производственных объектов (характеристика объекта, требования промышленной безопасности, техническое расследование возможной аварии), в соответствии с которым учащимся следует подготовить отчетную презентацию.
Второй блок заданий рассчитан на 8–10 классы по теме «Здоровый образ жизни». Разработанные проекты представляются в трех вариантах: в текстовом редакторе, в виде коллажа из фотографий или рисунка, выполненного в графических редакторах (Adobe Photoshop, Paint и т.д.) и в виде видеоролика, продолжительностью не более двух минут.
Третий блок проектов (для 9–11-х классов) связан с темой «Энергосбережение в школе и дома». Отчетность по проекту представляется в виде рекламного видеоролика по пропаганде эффективного и рационального использования энергоресурсов продолжительностью до 30 секунд.
Четвертый блок заданий (для 10–11-х классов) связан с выполнением проектов по теме «Безопасное поведение в случае чрезвычайных ситуаций в родной местности». Дается рекомендуемый план исследования. Отчет представляется в виде презентаций.
Пятый блок проектов (для 9–11-х классов) по пропаганде эффективного и рационального использования энергоресурсов и предотвращения изменения климата. Отчет представляется в виде плакатов, выполненных на электронном носителе в форматах PDF (программа Acrobat Reader), CDR (программа Corel Draw), INDD (программа Indesign) или JPEG (с разрешением не менее 300 dpi). Рекомендуемый формат плаката – А1.
Четвертое условие – усиление рефлексивного характера экологически безопасных действий в природной и виртуальной средах. Данное условие обусловлено тем, что умения, сформированные в виртуальном мире, не всегда адекватны по отношению к реальным объектам и применимы в реальной природоохранной деятельности. Это требует приобщения подростков к практическим действиям по охране природы. Организация этого возможна с использованием метода экологических проектов и кейс-метода. В то же время погружению в экологические проблемы способствуют их виртуальные модели, представленные в сети Интернет своеобразные компьютерные «игрушки», позволяющие оценить воздействие техносферы на природу. Усиление рефлексивного характера экологически безопасных действий обуславливает позитивность обучения, сочетающего погружение в виртуальную среду с практической деятельностью по охране природы.
Экспериментальная апробация разработанных педагогических условий позволяет говорить об их эффективности, поскольку была достигнута позитивная динамика в уровнях сформированности основных показателей эколого-химической культуры (образовательного, мотивационно-деятельностного, эмоционально-чувственного).
Заключение
Разработаны и теоретически обоснованы педагогические условия формирования эколого-химической культуры подростков средствами информационных технологий: применение факультативных курсов на основе информационных технологий, направленных на формирование эколого-химической культуры как фактора экологической безопасности общества и стимулирующих внеурочную самостоятельную работу подростков с учетом специфики региона и целостности природных экосистем; оптимальное обновление содержания подготовки по химии и биологии в соответствии с возможностями информационных технологий с целью формирования системности знаний подростков в отношении экологически безопасных действий; учет возрастных и индивидуальных особенностей учащихся, их интереса к информационным технологиям при разработке учебно-исследовательских заданий эколого-химической направленности по пропаганде здоровье- и энергосбережения, предотвращению природных и техногенных чрезвычайных ситуаций; усиление рефлексивного характера экологически безопасных действий в природной и виртуальной средах.