Экологическое образование студентов средствами гидроботаники

Полный текст

Модернизация экономики и переход России на «зелёную» (ресурсосберегающую и природоохранную) экономику невозможны без устойчивого развития. Осознание того, что люди не просто существуют на Земле ради самих себя, а что они должны выполнять определённую биосферную функцию, составляет главную ось культуры устойчивого развития [1; 2]. Неслучайно одним из приоритетных национальных проектов развития нашей страны на период до 2024 г. стал национальный проект «Экология», нацеленный, в том числе, на экологическое оздоровление водных объектов и сохранение уникальных водных экосистем [3]. Решение поставленных целей невозможно без экологически грамотных и образованных людей, обладающих специальными компетенциями в различных областях биологии и экологии, в том числе гидроботаники.

Целью данного исследования стала разработка модели экологического образования студентов средствами гидроботаники и её обоснование.

Под гидроботаникой мы понимаем науку о водных растениях, их сообществах, процессах зарастания водоёмов и водотоков. Она изучает особенности внешнего и внутреннего строения водных макрофитов, процессы их жизнедеятельности, связи между собой и со средой обитания, разнообразие, распространение, интродукцию, роль в природе и жизни человека (аутэкология); состав и структуру водных фитоценозов, их продукцию и деструкцию, а также процессы формирования водной растительности (синэкология) [4; 5]. Гидроботаника как наука имеет свои цели и задачи, объект, предмет и методы исследований, открытые закономерности, специальный понятийный аппарат, историю развития и занимает определенное место в системе наук [6; 7].

В Самарском государственном социально-педагогическом университете (СГСПУ) сложилась своя научная гидроботаническая школа. Её основоположник – д.б.н., профессор В.И. Матвеев (1934–2011). Многолетние исследования, наличие большого коллекционного и фактического материала позволяет выполнять работы, отражающие динамику флоры и растительности водоёмов и водотоков за период с 1959 по 2018 гг., а также использовать его в учебном процессе. В СГСПУ гидроботаника включена в учебные планы основных профессиональных образовательных программ бакалавриата направления подготовки «Педагогическое образование» (профили «Биология» и «География», «Биология» и «Химия», «Биология») как дисциплина по выбору студентов. Содержание и опыт обучения этой дисциплине представлен в различных публикациях [7–12]. Подобные наработки имеются в Московском государственном университете [13–15], Оренбургском государственном педагогическом университете [16], Государственном природном заповеднике «Присурский» [17] и др.

Специфика объекта исследования (водные макрофиты) предоставляет гидроботанике большие возможности в плане экологического образования студентов. В настоящее время экологическое образование рассматривается как ключевой принцип устойчивого развития общества и природы. Оно представляет собой единый непрерывный учебно-воспитательный процесс, направленный на формирование системы экологических знаний, умений, навыков, ценностных установок, опыта деятельности и компетенции бережного отношения к окружающей среде и рационального природопользования [18; 19].

Нами разработана модель экологического образования студентов в процессе обучения гидроботанике, которая состоит из четырёх компонентов: целевого, содержательного, процессуального и контрольно-оценочного (рис. 1).

 

Целевой компонент
Цель: осуществление экологического образования студентов в процессе изучения гидроботаники. Задачи: 1) усвоить систему знаний по экологии водных растений; 2) приобрести умения, навыки и опыт деятельности по изучению экологии водных растений; 3) выработать ценностные установки в отношении водных макрофитов и их сообществ; 4) сформировать специальные компетенции изучения экологии водных растений, их охраны, бережного и рационального использования.
Содержательный компонент
Система экологических знаний по экологии водных растений	Умения, навыки и опыт деятельности по изучению экологии водных растений			Ценностные установки в отношении водных макрофитов и их сообществ			Специальные компетенции изучения экологии водных растений, их охраны, бережного и рационального использования
Процессуальный компонент
Формы экологического образования при изучении гидроботаники: основные (лекции, лабораторные и практические занятия, самостоятельная работа студентов); дополнительные (учебная практика, учебно-исследовательская и научно-исследовательская работа студентов)		Методы экологического образования при изучении гидроботаники: словесные (чтение лекций, объяснение, рассказ, беседа), наглядные (демонстрация натуральных объектов, изобразительных пособий, опытов, электронных презентаций, видеофильмов), практические (распознавание и определение объектов, наблюдение, эксперимент)			Средства экологического образования при изучении гидроботаники: натуральные объекты, изобразительные пособия, модели, информационные ресурсы, приборы, устройства, инструменты			Технологии экологического образования при изучении гидроботаники: информационно-коммуникационные технологии, технология проблемного обучения, интерактивные технологии, технология организации самостоятельной работы студентов, технологии организации учебно-исследовательской деятельности студентов
Контрольно-оценочный компонент
Образовательный результат	Способы контроля								Система оценивания
Приобретенные экологические знания, умения, навыки, ценностные установки, опыт деятельности и компетенции	Формы контроля: индивидуальная, групповая, фронтальная; устная, письменная, автоматическая, комбинированная		Виды контроля: предварительный (входной), текущий, промежуточный			Методы контроля: опрос; тестирование; экологический диктант; составление схем, таблиц и рисунков; проверка конспектов; работа с дидактическими карточками; выполнение лабораторных работ; решение ситуационных задач; подготовка сообщений и электронных презентаций			Балльно-рейтинговая система оценивания индивидуальных достижений студентов

Рисунок 1 – Модель экологического образования студентов в процессе обучения гидроботанике

 

Целевой компонент включает цель и задачи учебной дисциплины «Гидроботаника» как средства экологического образования студентов.

Содержательный компонент охватывает систему знаний по экологии водных растений; умения, навыки и опыт деятельности по изучению экологии водных растений; ценностные установки в отношении водных макрофитов и их сообществ; специальные компетенции изучения экологии водных растений, их охраны, бережного и рационального использования.

В систему знаний по экологии водных растений входят: особенности водной среды обитания; адаптации водных растений к среде обитания; принципы экологической классификации водных макрофитов, их экологические группы и структурно-функциональные особенности; жизненные формы водных растений; редкие растения вод и их сообщества; принципы организации растительных сообществ как основных компонентов биосферы, их динамика и закономерности; значение водных растений в функционировании экосистем, круговороте веществ в водоёмах; индикационные возможности водных макрофитов; роль водной растительности в очистке вод; интродукция водных растений.

Умения, навыки и опыт деятельности по изучению экологии водных растений: давать характеристику водной среды обитания; выявлять адаптации водных растений к среде обитания, работать с микроскопом по изучению анатомических особенностей водных макрофитов; классифицировать водные растения по экологическим группам, описывать их морфологическую структуру; определять жизненные формы водных растений; объяснять причины сокращения водных растений и их сообществ, намечать пути их охраны; определять значение макрофитов в функционировании водных экосистем; осуществлять биоиндикацию водных объектов с помощью водных растений; характеризовать роль водной растительности в очистке вод; описывать растительный компонент водных экосистем (флору, растительные сообщества); картировать и закладывать экологические профили растительности водоёмов и водотоков, составлять их экологические паспорта; проводить гидроботанические исследования в природе.

Ценностные установки в отношении водных макрофитов и их сообществ заключаются в следующем: жизнь во всех её проявлениях; экологическая грамотность; экологическая культура; ресурсосбережение; экологическая ответственность; социальное партнёрство для улучшения экологического качества окружающей среды; устойчивое развитие общества в гармонии с природой [20].

Специальные компетенции изучения экологии водных растений, их охраны, бережного и рационального использования характеризуются:

– владением основными экологическими гидроботаническими понятиями, знаниями закономерностей зарастания водоёмов и водотоков;

– владением знаниями об особенностях водной среды обитания, адаптациях водных растений к среде обитания; классификации водных макрофитов по экологическим группам и жизненным формам водных растений; факторах, лимитирующих распространение и численность редких макрофитов и их сообществ, мерах охраны; значении водных растений в функционировании экосистем и жизни человека, а также их интродукции;

– способностью понимать принципы устойчивости и продуктивности сообществ водных растений и пути их изменения под влиянием природных и антропогенных факторов; анализировать проблемы бережного и рационального использования фиторесурсов водных экосистем;

– способностью применять гидроботанические знания для анализа прикладных проблем хозяйственной деятельности человека;

– способностью к самостоятельному проведению гидроботанических исследований, анализу и оценке результатов лабораторных и полевых исследований.

Процессуальный компонент содержит формы, методы, средства и технологии экологического образования студентов в процессе изучения гидроботаники.

При обучении гидроботанике используются различные организационные формы. Они представляют собой внешнее выражение согласованной деятельности преподавателя и студентов, осуществляемой в установленном порядке и определённом режиме [21]. К основным формам обучения гидроботанике, включённым в учебные планы, относятся лекции, лабораторные и практические занятия, а также самостоятельная работа студентов.

На лекционных занятиях закладываются основы знаний экологии водных растений, задаются ориентиры для лабораторных занятий и самостоятельной работы студентов.

На лабораторных занятиях формируются умения работы с натуральными объектами (водными макрофитами) и лабораторным оборудованием. Студенты выполняют лабораторные работы по морфологическому анализу гелофитов и гидрофитов; морфологическим и анатомическим признакам гетерофилии стрелолиста обыкновенного и сальвинии плавающей; биоморфологии и экологии аквариумных растений рода лимнохарис, водного гиацинта, пистии телорезовидной и др.

Практические занятия посвящены выработке практических умений по комплексному экологическому анализу флоры разнотипных водоёмов на примере искусственных водоёмов Среднего Поволжья; анализу фитоценотических таблиц, используемых при эколого-флористической классификации (метод Браун-Бланке) на примере растительности истоковых ветландов Верхнего Поволжья; применению экологических рядов для построения эколого-фитоценотической классификационной системы растительности (доминантный метод) на примере экологических профилей малых водохранилищ Самарской области; определению общих запасов биомассы водоема по известным показателям сырой фитомассы конкретных фитоценозов на примере Кондурчинского водохранилища; расчёту чистой первичной продукции водоёмов в год в энергетическом выражении по известной площади зарастающих мелководий и данным абсолютно-сухого вещества растительных формаций на примере малых водохранилищ Среднего Поволжья; сравнительному анализу продуктивности растительного покрова крупных озёр северо-запада России и волжских водохранилищ по сводным таблицам со значениями их площадей, степени зарастания, общей биомассы и чистой годовой фитопродукции и др.

Самостоятельная работа выполняются во внеучебное время по заданиям преподавателя, но без его личного участия. Она стимулирует у студентов познавательную и творческую активность, развивает потребность в саморазвитии и самосовершенствовании. Студентам предлагается ответить на вопросы, составить конспект, заполнить таблицу, проанализировать сводные таблицы, экологические профили и карты зарастания водоёмов, пронаблюдать за процессами зарастания конкретных водных объектов, поставить эксперимент по влиянию различных факторов на рост и развитие аквариумных растений.

К дополнительным формам экологического образования студентов при изучении гидроботаники можно отнести учебную практику, учебно-исследовательскую и научно-исследовательскую работу студентов. Они не прописаны в учебных планах непосредственно для дисциплины «Гидроботаника», но могут быть выполнены при проведении учебной практики по ботанике, написании курсовых и выпускных квалификационных работ, а также участии в работе студенческого научного общества.

При изучении гидроботаники применяются различные методы, т.е. способы достижения поставленных образовательных целей и задач. Они объединяются в три группы: словесные, наглядные и практические [22]. Словесные методы используются при чтении лекций, объяснении изучаемого материала, сообщении каких-либо сведений и организации бесед по вопросам.

Наглядные методы связаны с демонстрацией натуральных объектов (водных макрофитов), изобразительных пособий, опытов, электронных презентаций, видеофильмов. Преподаватель предлагает студентам рассмотреть демонстрируемый объект и выполнить соответствующее задание: ответить на вопрос(ы), описать объект или процесс, объяснить, рассказать, охарактеризовать, зарисовать, составить схему, заполнить таблицу и др.

Практические методы применяются при выполнении лабораторных и практических работ, заданий для самостоятельной работы, на учебной практике, в процессе проведения учебно-исследовательских и научно-исследовательских работ. Например: распознавание и определение водных растений, относящихся к разным экологическим группам; наблюдение за ростом и развитием водных макрофитов, процессами зарастания водоёмов и водотоков; постановка различных экологических экспериментов с водными растениями (влияние освещения на рост и развитие элодеи канадской и т.п.).

Для осуществления экологического образования в процессе изучения гидроботаники необходимы различные средства. К ним относятся натуральные объекты: живые (аквариумные растения) и неживые (гербарии, влажные препараты); изобразительные пособия (таблицы, схемы, рисунки, фотографии); модели (модели побегообразования сусака зонтичного, рдеста пронзеннолистного, урути мутовчатой, модели цветков); информационные ресурсы (учебная, учебно-методическая, научная, справочная литература, ресурсы сети Интернет, электронные презентации, видеофильмы); лабораторное оборудование; компьютеры; мультимедийный проектор; увеличительные приборы (микроскопы, лупы) и др.

На аудиторных занятиях, при организации самостоятельной работы и дистанционного обучения по гидроботанике находят широкое применение информационно-коммуникационные технологии, технология проблемного обучения, интерактивные технологии, технология организации самостоятельной работы, технологии организации учебно-исследовательской и научно-исследовательской деятельности студентов [23].

Контрольно-оценочный компонент включает образовательный результат, формы, виды и методы контроля, а также систему оценки индивидуальных достижений студентов.

В качестве образовательного результата выступают приобретённые студентом экологические знания, умения, навыки, ценностные установки, опыт деятельности и компетенции. Контроль их сформированности осуществляется индивидуально, фронтально и по группам; в устной, письменной, автоматической (в компьютерном классе) и комбинированной формах. Он проводится в начале изучения дисциплины (входной или предварительный контроль), в ходе её освоения (текущий контроль) и в завершение – в форме экзамена с использованием заданий из фонда оценочных средств (промежуточный контроль). Образовательные результаты контролируются различными методами. Среди них следует отметить опрос, тестирование, составление схем, таблиц и рисунков, проверка конспектов, решение ситуационных задач и др. [24].

Оценка качества достижения образовательных результатов осуществляется в рамках балльно-рейтинговой системы оценивания индивидуальных достижений студентов. Согласно ей результаты всех видов учебной работы по дисциплине оцениваются рейтинговыми баллами. Общая оценка определяется как сумма баллов, полученных студентом в ходе текущего и промежуточного контроля. Набранные баллы переводятся в академическую оценку.

В результате проведённого исследования нами сделаны следующие выводы:

1. Уточнено понятие «гидроботаника», под которым мы понимаем науку о водных растениях, их сообществах, процессах зарастания водоёмов и водотоков.
2. Скорректировано понятие «экологическое образование», представляющее собой единый непрерывный учебно-воспитательный процесс, направленный на формирование системы экологических знаний, умений, навыков, ценностных установок, опыта деятельности и компетенции бережного отношения к окружающей среде и рационального природопользования.
3. Разработана модель экологического образования студентов в процессе обучения гидроботанике. Описаны её целевой, содержательный, процессуальный и контрольно-оценочный компоненты.

Об авторах

Вера Валентиновна Соловьева

Самарский государственный социально-педагогический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: soloveva@pgsga.ru

доктор биологических наук, профессор кафедры биологии, экологии и методики обучения

Россия, Самара

Александр Алексеевич Семенов

Самарский государственный социально-педагогический университет

Email: semenov@pgsga.ru

кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой биологии, экологии и методики обучения

Россия, Самара

Андрей Степанович Яицкий

Самарский государственный социально-педагогический университет

Email: yaitsky@pgsga.ru

старший преподаватель кафедры биологии, экологии и методики обучения

Россия, Самара

Список литературы

Дополнительные файлы