Нова українська школа: методика навчання інтегрованого курсу «Я досліджую світ» у 1-2 класах закладів загальної середньої освіти на засадах компетентнісного підходу - Тетяна Гільберг, Світлана Тарнавська, Ніна Павич 2020

2.6. Моделювання як навчальна діяльність
Розділ 2. Методика формування дослідницької діяльності молодших школярів

Щоб вивчити щось швидко і добре, треба це «щось» бачити, чути і відчувати.

Тім Стоквел

Основну мету освіти кардинально перепрограмовують зміни, що зумовлені масовим входженням в життя людини світової інформаційної мережі. Сучасні засоби комунікації багаторазово збільшили швидкість обміну інформацією, а разом з тим і швидкість прийняття рішень.

У сучасному світі практично вся діяльність є колективною, що в більшій мірі сприяє формуванню компетенцій, ніж індивідуальна діяльність. Тому перед освітянами постала проблема серйозного навчання культурі праці і участі в колективній діяльності, виховання відповідальності за доручену справу та креативного ставлення до виконання завдання.

У сучасних наукових дослідженнях моделювання зі спеціального прийому наукового дослідження перетворилося на важливий метод наукового пізнання і використовується для вивчення окремих сторін об’єкта. Вивчення об’єкта та його властивостей за допомогою моделювання виявляється можливим тому, що будь-яка модель певною мірою є специфічною формою відображення дійсності.

Моделювання в навчанні (англ. Modelling in education) як психологічна проблема має 2 аспекти:

1) моделювання в самому змісті освіти, тобто моделювання як спосіб пізнання, яким повинні оволодіти учні;

2) моделювання як одна з основних навчальних дій, що є складовою навчальної діяльності.

Відображення об’єктів називаються моделями; процес їх створення - моделюванням, а використання в науці - модельним дослідженням.

Молодший шкільний вік є початком формування навчальних дій у дітей. У той же час моделювання - це дія, яка виноситься за межі молодшого шкільного віку в подальші види діяльності людини і виходить на новий рівень свого розвитку. За допомогою моделювання можна звести вивчення від складного, незнайомого - до знайомого, простого, тобто зробити об’єкт доступним для ретельного вивчення. Необхідність володіння методикою моделювання в початковій школі пов’язана з потребою вирішення психологічних і педагогічних завдань. Коли учні будують різні моделі досліджуваних явищ, цей метод виступає в ролі навчального засобу і способу узагальнення навчального матеріалу, допомагає дітям «учитися активно», формує універсальні навчальні дії.

У теорії пізнання модель розглядається як матеріальний чи матеріалізований об’єкт чи система об’єктів, що є засобом вивчення їх оригіналів. Модель - це спрощений реальний об’єкт (оригінал), оскільки в ній абстрагуються тільки істотні ознаки. Моделлю називають будь-який уявний, знаковий або матеріальний образ оригіналу: відображення об’єктів і явищ у вигляді описів, теорій, схем, креслень, графіків.

В основі методу моделювання лежить принцип заміщення: реальний предмет дитина заміщає іншим предметом, його зображенням, будь-яким умовним знаком. При цьому враховується основне призначення моделей - полегшити дитині пізнання, відкрити доступ до прихованих, що безпосередньо не сприймаються як властивості, якостей речей, їх зв’язків. Ці приховані властивості і зв’язки вельми істотні для пізнаваного об’єкта. У результаті знання дитини піднімаються на більш високий рівень узагальнення, наближаються до понять.

У навчальної моделі є своя специфіка. Навчальною моделлю можна назвати не всяку модель предмета чи об’єкта, а тільки ту, яка, фіксуючи його суть, його характерні ознаки, відносини, забезпечує можливість для подальшого їх аналізу в пізнавальних цілях.

Моделювання в навчанні має два аспекти: моделювання як зміст, яке учні повинні засвоїти, і моделювання як навчальна дія, засіб, без якого неможливе повноцінне навчання. У початковій школі дія моделювання здебільшого постає не як зміст (додаткова тема в навчанні), а саме як навчальна дія, засіб переходу мислення учнів на більш високий рівень, засіб, що дозволяє значною мірою уникнути формалізму знань.

Основне призначення моделі на уроці в тому, щоб за результатами її дослідження скласти уявлення про характер і особливості досліджуваного об’єкта. Види моделей подано у схемі 8.

Схема 8. Класифікація моделей за ступенем матеріальності

Моделювання являє собою процес створення учнями під керівництвом учителя образу досліджуваного об’єкта, що фіксує найістотніші його ознаки.

Основні етапи моделювання можна звести до таких:

1. Первинний збір інформації. Дослідник має одержати якнайбільше інформації про різноманітні характеристики реального об’єкта: його властивості, що відбуваються у процесах, закономірності поводження за різних зовнішніх умов.

2. Постановка завдань. Формулюється мета дослідження, основні його завдання, визначається, які нові знання в результаті проведеного дослідження хоче одержати дослідник. Цей етап часто є одним з найбільш важливих і трудомістких.

3. Обґрунтування основних допущень. Іншими словами, спрощується реальний об’єкт, виокремлюються неістотні для цілей дослідження характеристики, якими можна знехтувати.

4. Створення моделі, її дослідження.

5. Перевірка адекватності моделі реальному об’єктові. Вказівка меж застосованості моделі.

Найчастіше в початковій школі використовували предметні (матеріальні) моделі, наприклад форм рельєфу, текучих вод, глобус.

Нині спектр навчального моделювання в освітньому процесі значно розширився. У змісті всіх навчальних дисциплін початкової школи можна знайти елементи моделювання.

Слідуючи за змістом нового освітнього стандарту, можна говорити про два типи моделювання: матеріальне (предметне, фізичне) і знаково-символічне.

Матеріальні моделі - це тривимірне зображення об’єкта, його частини чи групи об’єктів у зменшеному або збільшеному вигляді.

Матеріальні моделі будуються з будь-яких речових матеріалів або живих істот. їх особливістю є те, що вони існують реально, об’єктивно. У свою чергу, матеріальні моделі діляться на статичні (нерухомі, нерозбірні) та динамічні (діючі, рухомі, розбірні).

Діючі, розбірні матеріальні моделі дозволяють вивчати як зовнішній вигляд, так і внутрішній зміст об’єктів природи, їхні основні частини та принципи роботи. У курсі природознавства такою моделлю є телурій. За його допомогою школярі вивчають, як відбувається рух Землі навколо Сонця, з’ясовують причини зміни дня і ночі, їх тривалість у різні пори року. Важливо, щоб використання моделей супроводжувалося осмисленням молодшими школярами на елементарному рівні поняття «модель» та засвоєнням уміння користуватися моделями у процесі пізнання реальних об’єктів. Спочатку це здійснюється щодо моделі конкретних об’єктів.

При вивченні курсу «Я досліджую світ» статичними моделями є, наприклад, макети форм рельєфу, муляжі внутрішніх органів людини, плодів, глобус (при вивченні форми Землі). До динамічних моделей належать знову ж глобус (при показі обертання Землі), телурій, діюча модель вулкана.

Серед матеріальних моделей слід виділити особливу групу моделей, яка поки що не знайшла широкого застосування у шкільній практиці, - природні моделі. Це мініатюрні аналоги природних процесів та їхніх проявів. У багатьох школярів є уявлення про смерчі - повітряні вихори обмежених розмірів, які часто виникають перед грозою, усмоктують в себе пил, різні предмети і підіймають на значну висоту. Іноді смерчі викликають пошкодження будівель, ламають дерева тощо. Це явище можна назвати мініатюрним аналогом такого небезпечного явища, як торнадо чи циклон, про які школярі мало не щодня чують з прогнозів погоди по телебаченню. Невелика вимоїна, яка утворилася після дощу, може розглядатися як мініатюрний яр.

Наприклад, знайомлячись з глобусом як моделлю Землі, першим етапом роботи є формування в учнів наукового уявлення про форму Землі, її справжні розміри. Для цього організовується опосередковане сприймання Землі з використанням фотографій, кадрів діафільму, фрагментів кінофільму. Другий етап - зіставлення форми планети, її розмірів з глобусом, який учитель показує, не називаючи, що це таке. Діти разом із вчителем роблять висновок: глобус - це зменшене у багато разів зображення Землі. Тут уводиться поняття «модель». Далі вивчаються умовні позначення, за допомогою яких на глобусі-моделі позначаються реальні об’єкти Землі. Тільки після того як діти оволодіють поняттям «глобус - модель Землі», у них формується вміння користуватися глобусом, читати його, описувати за ним певні території.

До матеріальних нерозбірних моделей належать рельєфні таблиці. Це кольорові зображення натуральних предметів на вініпластовій плівці. Інформація на них передається кольором і рельєфом. Такі таблиці забезпечують деталізацію зображеного об’єкта і мають глибину рельєфу від 1 до 7 см. На них немає підписів, а лише можуть бути пронумеровані основні частини об’єкта.

Рельєфні таблиці дають загальне уявлення про об’єкти природи та створюють у свідомості учнів просторові образи, які деталізують плоскі зображення на малюнках, таблицях. Оскільки ці таблиці мають великі розміри і чіткі зображення, вони використовуються демонстраційно, як джерело нових знань чи для ілюстрації пояснень учителя. Не менш ефективні вони при узагальненні, закріпленні й перевірці засвоєних знань та умінь.

Ідеальні моделі - це моделі, що передають загальну структуру, істотні зв’язки та інші особливості реальних об’єктів в образній формі. До них належать схематичні малюнки, схеми, карти, плани, діаграми, графіки.

Будь-яка модель наочна, оскільки вона сприймається чуттєво. Але наочність її відрізняється від реального предмета чи його матеріальної форми. Наочність моделі має узагальнений зміст, тобто з нею створюється не просто образ конкретного об’єкта, а сукупність його істинних ознак, властивостей. Моделі мають можливість створювати у дітей наочні образи абстрактних понять, зв’язків, які образною наочністю створити не можна. Наприклад, ланцюг живлення у природі.

Моделюються як об’єкти, їх зміст, так і способи дій, послідовність операцій. Такі моделі, як засоби наочності, у процесі навчання можуть використовуватися з різною метою: а) для моделювання орієнтовної основи дії, тобто покрокової програми її операцій; б) для фіксації сутності понять, взаємозв’язків і взаємовідношень; в) для фіксації загальних способів дій (узагальнених прийомів) широкому класі задач. За цими моделями діти легше і швидше осмислюють і узагальнюють способи розв’язання задач та запам’ятовують їх результати.

Створення наочних образів за допомогою моделей потребує не тільки використання готових моделей, але й залучення молодших школярів до активної пізнавальної діяльності, спрямованої на їх побудову. Отже, слід учити дітей моделювати, починаючи з початкових класів.

Організація цієї діяльності повинна передбачати такі етапи:

✵ сприймання конкретного предмета, явища або їх групи, способу діяльності;

✵ вибір умовних позначень, якими можуть позначатися об’єкти або їхні структурні елементи, зв’язки;

✵ вивчення моделі, осмислення її суті та переведення результатів моделювання на реальні об’єкти.

Наочні моделі є засобом наочності, а моделювання виступає дидактичним прийомом, який може входити в структуру різних методів навчання. Вони є зовнішньою опорою для виконання розумових операцій з метою осмислення внутрішньої сутності явищ, предметів природи, тобто теоретичної інтерпретації результатів дослідів, практичних робіт, спостережень та фактів, одержаних з підручників або повідомлених учителем.

Застосування моделей і моделювання сприяє переходу школярів від конкретно-образного до абстрактного мислення, дозволяє підвищити науково-теоретичний рівень знань.

Серед ідеальних моделей у процесі навчання інтегрованого курсу «Я досліджую світ» найчастіше використовуються схематичні малюнки об’єктів, схеми взаємозв’язків, географічні карти, прості діаграми, графіки процесів і явищ природи.

Схематичний малюнок є найпростішим видом образних моделей. На ньому зображується узагальнений образ одного предмета або групи, виділяють істотні структурні елементи, ознаки, властивості, що відображають суть поняття, певні закономірності.

Щодо методики використання схематичних малюнків, слід виходити з зазначених вище положень про особливості формування уміння моделювати і користуватися моделями у початкових класах.

Найдоцільніше вводити схематичний малюнок після або під час чуттєвого сприймання предмета, явища, актуалізації чуттєвого досвіду про них. Діти цілеспрямовано розглядають об’єкт, описують його за планом, який відповідає змісту понять, а вчитель схематично його зображує (пізніше це можуть робити самі учні за аналогією). Учитель пояснює, як виконати схематичний малюнок і якими умовними позначеннями користуватися при його зображенні. Наприклад, у першому класі учні вивчають дерева, кущі і трав’янисті рослини. Спочатку учні визначають, до якої групи відносяться рослини, зображені на малюнках. Далі пропонується назвати всі органи рослин, указавши, у якій послідовності це слід робити. Учні називають, а вчитель схематично зображує рослини на дошці і коментує умовне позначення кожного органа (мал. 13).

Малюнок 13. Зразки схематичних малюнків

Підписи на схематичних малюнках під час засвоєння нового змісту обов’язкові, оскільки вони є з’єднуючою ланкою між образом і умовним позначенням. З одного боку, вони дають змогу оволодіти знаннями про модель, її зміст, а з іншого - закріпити терміни, якими позначаються реальні об’єкти та їхні частини.

Після побудови моделі, тобто заміни реального об’єкта схематичним малюнком, школярі залучаються до роботи над нею. Це відбувається на етапі осмислення суті поняття, визначення істотних ознак, зв’язків, їх систематизації та узгодження. Така пізнавальна діяльність найефективніша на основі моделей.

Усвідомлені схематичні малюнки використовуються для розв’язання різних дидактичних задач на всіх етапах процесу навчання. Для застосування і перевірки засвоєних знань у більшості випадків схематичні малюнки пропонуються на картках. До них формулюються різні види завдань.

Схеми — це більш абстрактні моделі. Зміст їх полягає у відображенні взаємозв’язків і взаємозалежностей у природі. Умовними позначеннями на них можуть бути окремі терміни, математичні символи: цифри, знаки дій, знаки відносин. Наприклад, стрілки показують не тільки взаємозалежності, взаємопідпорядкування, але й їх напрями.

Схеми-моделі природних зв’язків будуються після засвоєння учнями елементів знань про предмети та явища, між якими ці зв’язки встановлюються. Адже, не знаючи змісту реальних об’єктів, діти не зрозуміють суті зв’язків, об’єктивності їх існування у природі.

Щоб моделювати ланцюги живлення між об’єктами живої природи, школярі повинні володіти в кожному конкретному випадку знаннями про об’єкти, зокрема знати, що є для кожної тварини кормом (мал. 14).

Малюнок 14. Зразки завдань на моделювання

Знаково-символічні моделі являють собою запис певних особливостей, закономірностей оригіналу знаками будь-якої штучної мови.

Наприклад, при формуванні понять «птахи», «звірі» складається таблиця істотних ознак, у якій позначені ці ознаки відповідними символами: наприклад, це знаки, що нагадують за зовнішнім виглядом перо, шерсть, дзьоби, кінцівки тварин.

Особливе місце відводиться моделюванню екологічних зв’язків. Наприклад, при вивченні теми «Кругообіг води в природі» будується схема; за результатами спостережень за погодою будуються найпростіші графіки та діаграми; кресляться схеми різноманітних зв’язків (див. мал. 15).

Малюнок 15. Зразки моделювання екологічних зв’язків

Моделювання є універсальним методом, він ефективний у процесі вивчення і закріплення нового матеріалу, під час спостережень і досліджень у класі, у природі, при виконанні практичних робіт. Завдяки цьому методу в процесі пізнання дійсності в класі з’являються маленькі конструктори, казкарі, артисти, художники.

Створенню будь-якої моделі передує активна робота з вивчення оригіналу (предмета або явища природи). Спочатку дитина ознайомлюється з об’єктом, виділяє найхарактерніші його особливості, встановлює його структуру (будову), внутрішні і зовнішні зв’язки об’єкта вивчення, аналізує і зіставляє дані спостережень. Як результат - у школяра виникає образ (модель), який вона прагне реалізувати у вигляді «теорії» або гіпотези, передати в художньому образі (малюнок, театралізація) або у вигляді предметної моделі.

У 1 класі, вивчаючи «Я досліджую світ», у роботі з учнями доцільно використовувати моделі світлофора, виготовлені з паперу, іграшки-моделі транспортних засобів. Корисно виготовляти моделі Сонця, Землі з пластиліну, моделі-аплікації веселки, хмар, моделі, що відображають багатство і різноманітність природи нашої планети (схеми). Моделюючи, дитина сама визначає, у якому вигляді виконає модель - буде це малюнок, казка чи об’ємний предмет, відображена у грі ситуація дійсності. Учень стає активним учасником уроку, бере участь у виборі форм і методів, що використовуються. Це є рушійним мотивом у навчанні.

Використання методу моделювання в початковій школі має багато плюсів, серед яких легкість у сприйнятті інформації, доступність, дітям це цікаво і зрозуміло. Використання моделювання допомагає як при ознайомленні дітей з новим матеріалом, так і при діагностиці отриманих знань.

Перевіримо себе

Укажіть послідовність побудови інформаційної моделі. Упишіть біля назв етапів відповідні числа.

ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА

1. Байбара Т. М. Методика навчання природознавства в початкових класах: Навчальний посібник. - Київ: Веселка, 1998. - 338 с.

2. Борисенко Н. М., Сухіна Л. А. Методики природничо-математичних дисциплін у питаннях та відповідях [метод, рекомендації] / Н. М. Борисенко. - Херсон: Айлант, 2007. - С. 42-78.

3. Ладутько Л. К., С. В. Шкляр. Ребенок познает мир природы. // Мн.: УП «Технопринт», 2005. - 228 с.

4. Ландик М. І. Моделі як засіб наочності в процесі навчання природознавства https://vseosvita.ua/library/modeli-ak-zasib-naocnosti-v-procesi-navcanna-prirodoznavstva-24945.html

5. Миронов А. В. Технологии изучения курса «Окружающий мир» в начальной школе (Образовательные технологии овладения младшими школьниками основами естествознания и обществознания): учебное пособие / А. В. Миронов. - 510 с. - Режим доступу: https://is.gd/JUej3Y

6. Моделювання в освіті: Стан. Проблеми. Перспективи :Монографія / За заг. ред. Соловйова В. М. - Черкаси: Брама, видавець Вовчок О. Ю., 2017. - 266 с.: Англ. мова, укр. мова: іл.

7. Николаева С. Н. Использование моделей при ознакомлении с природой//Дошкольное воспитание. - 2001. - № 4.

8. Сапогова Е. Е. Моделирование как этап развития знаково-символической деятельности школьника // Вопросы психологии, 2002.

9. Сурмін Ю. П. Майстерня вченого: підручник для науковців / Ю. П. Сурмін. - Київ: Навчально-методичний центр «Консорціум з удосконалення менеджмент-освіти в Україні», 2006. - 302 с.

10. Я досліджую світ: підручник інтегрованого курсу для 2 класу закладів загальної середньої освіти: (у 2-х ч.): / Гільберг Тетяна та ін. - Київ: Генеза, 2019. - 112 с.: іл.

11. Я досліджую світ: підручник інтегрованого курсу для 1 класу закладів загальної середньої освіти: (у 2-х ч.): ч. 2/ І. О. Большакова та ін. - Харків: Вид-во «Ранок», 2018. - 80 с.:іл.

12. https://studopedia.Org/10-111894.html