Methodology for providing an integrated approach to the preparation of educational practice for prospective teachers of Geography and Biology

Full Text

В основе учебных планов, по которым организуется подготовка бакалавров – учителей географии и биологии, лежит Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования. Согласно ему выпускники университета должны быть способны осуществлять профессиональную деятельность в системе образования. Кроме непосредственной профессиональной педагогической деятельности, выпускники должны быть готовы организовывать и осуществлять проектную, исследовательскую и культурно-просветительскую деятельность [1]. Следовательно, у выпускника-бакалавра за период обучения должен быть сформирован целый ряд компетенций – общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных. Формирование всех групп компетенций связано прежде всего с теоретическими дисциплинами, где студенты на лекционных и практических занятиях изучают основной теоретический материал. Но для полноценного формирования профессиональных компетенций также важны и практики. ФГОС предусматривает проведение учебных и производственных практик и предоставляет учебным заведениям некоторую свободу в разработке вариативных практик. Все вышесказанное объясняет то внимание, которое преподаватели уделяют методике учебных практик в природе, организации, подбору территории для практики, отбору содержания и заданий и т.д. [2–4].

В настоящее время, как отмечают многие исследователи, необходимо таким образом организовывать учебные практики, чтобы в условиях бакалавриата при подготовке по двум профилям студенты могли бы не только закреплять полученные теоретические знания, но и приобретать навыки исследовательской деятельности. Вместе с тем зачастую складывается ситуация, когда при разработке новых учебных практик не удается обеспечить разностороннюю комплексную подготовку студентов.

Целью нашей статьи является описание методики комплексного подхода к определению содержания и заданий на учебной практике будущих учителей биологии и географии.

Учебная практика «Введение в географию и биологию» является новым вариантом организации учебной работы со студентами при подготовке бакалавров по профилям «География. Биология». При проведении названной учебной практики рекомендуется учитывать особенности экологии региона, на территории которого проводится учебная практика, и общую характеристику биологического разнообразия.

В настоящее время Челябинская область частично располагается на территории Уральской горной страны, которую можно разделить на несколько крупных зон, сформировавшихся в палеозойской эре. Территория, занимаемая Челябинской областью, расположена в умеренных широтах. В течение всего года господствует континентальный воздух умеренных широт. С физико-географической точки зрения для территории Челябинской области характерно большое разнообразие ландшафтов, которое вызвано геологическим строением, рельефом, климатом и другими причинами [5].

На территории Челябинской области и Южного Урала сформировались экосистемы, отличающиеся следующими природными особенностями:

– высокая степень сложности рельефа;

– недра территории, на которой располагается Южный Урал, представлены различными по происхождению горными породами;

– высокий, по сравнению с соседними территориями, естественный радиационный фон;

– почвы на многих участках характеризуются малой мощностью, с небольшим содержанием гумуса и фосфора;

– для растительного и животного мира характерно достаточно большое разнообразие.

На развитие Уральского региона и, соответственно, Челябинской области, большое влияние оказывали антропогенные факторы, которые привели формированию следующих особенностей:

– длительная эксплуатация природных ресурсов;

– развитие экологически вредных производств;

– аварийные выбросы радиоактивных материалов;

– нарушение плодородного слоя почвы;

– высокая степень загрязнения поверхностных вод;

– высокий уровень загазованности воздуха в пределах крупных городов и промышленных поселков [6].

Отмеченные особенности, при которых формировались и формируются экосистемы Челябинской области и Уральского региона, оказывали и оказывают влияние на состояние биологического разнообразия и влияют на перспективы его развития.

При проведении учебной практики необходимо учитывать объективные параметры биологического разнообразия экосистем. Методически доступнее оперировать с параметрами видового разнообразия, которое определяется как количество видов животных, растений, грибов и микроорганизмов. При этом рекомендуется учитывать следующие особенности видового разнообразия биосферы:

– число видов животных значительно превосходит число видов растений;

– среди животных максимальное количество видов относится к насекомым;

– в царстве Растения лидируют по видовому разнообразию цветковые (покрытосеменные) растения [7].

Для выявления общих закономерностей, описывающих видовое разнообразие, применяют несколько параметров, которые вполне доступны для вычисления и последующего использования при проведении учебной практики. Показатели следующие:

– видовое богатство – количество всех видов, встреченных на территории;

– индекс видового разнообразия – отношение количества особей каждого вида к общей численности особей сообщества.

Указанные параметры видового разнообразия (как варианта биологического разнообразия) позволяют обоснованно оценить:

– устойчивость экосистемы (чем выше уровень биологического разнообразия, тем устойчивее экосистема);

– вероятность сохранения экосистемы (высокий уровень биологического разнообразия является важнейшей предпосылкой сохранения экосистемы);

– возможность развития событий, которые обеспечат восстановление экосистем.

Учебная практика «Введение в географию и биологию» при подготовке учителей географии и биологии проходит во 2 семестре и является пропедевтической. Она направлена на ознакомление студентов с видовым составом растений и животных Челябинской области и формированием у них представления о том, что в природе существуют совокупности организмов с определенной структурой и адаптациями к среде обитания.

Современный уровень оценки состояния видов, популяций или экосистем, реализуемый с учетом географической и биологической характеристик, опирается на общебиологические понятия, которые включают географический компонент. С нашей точки зрения, к таким понятиям следует отнести следующие понятия: популяция, вид, надвидовые таксоны, флора, растительность, фитоценоз, зооценоз, экосистема и биотоп. Научно обоснованное применение перечисленных понятий должно опираться на их определения, которые приводятся как в учебной [8–10], так и научной литературе [11; 12].

Результативность проведения учебной практики зависит от выбора методов, использование которых позволит студентам изучать объекты и явления. Доступными методами являются: наблюдение, измерение и описание. Наблюдение, как исходный метод эмпирического познания, позволяет получить первичную информацию об объектах. При проведении учебной практики наблюдениям необходимо придавать характер научных наблюдений в соответствии с частной методикой, соответствующей объекту исследования. Это возможно в том случае, если наблюдения будут целенаправленными, планомерными и активными. Проводимые наблюдения всегда сопровождаются описанием объекта познания, что позволяет зафиксировать свойства изучаемого объекта. Наблюдения должны быть неразрывно связаны с измерениями, позволяющими получать количественные значения изучаемых свойств объекта. Полученный в процессе наблюдений и измерений материал должен обрабатываться с использованием общенаучных методов теоретического познания, к которым, например, относятся индукция и дедукция, а также анализ и синтез [13].

Измерения позволяют провести математическую обработку, что, в свою очередь, является основой для объективной оценки полученных данных. При математической обработке материалов учебной практики вычисляются стандартные параметры вариационного ряда и оценивается достоверность различий между средними арифметическими величинами [14].

Задания, предусмотренные учебной практикой, выполняются при использовании видов растений и животных. К используемым объектам предъявляются следующие основные требования:

– доступность и достаточная численность в экосистемах;

– наличие биологических признаков, удобных для использования при проведении наблюдений;

– безопасность для человека.

При проведении учебной практики не допускается необоснованный сбор растительных и животных объектов.

Из представителей царства Растения рекомендуется использование видов, относящихся к разным жизненным формам и экологическим группам. При выборе видов животных чаще используются представители класса Насекомые, а из позвоночных животных – птицы. Это связано с достаточной численностью, распространенностью и доступностью для проведения наблюдений.

Поскольку учебная практика должна проходить до изучения основных биологических дисциплин, считаем целесообразным выполнение студентами некоторых теоретических заданий, способствующих лучшей подготовке студентов к выполнению практических заданий. Мы предлагаем это рассматривать как подготовительный этап прохождения учебной практики. Он может быть связан с выполнением теоретических заданий по оценке биологического разнообразия растений, относящихся к разным таксонам, а также с рассмотрением биологического разнообразия животных.

Работа № 1. Тема: Общая характеристика видового состава растений экосистем Челябинской области.

Рекомендации по выполнению работы:

1. Используя рекомендованную учебную и научную литературу, запишите в дневник учебной практики определения следующих понятий: вид, иерархия таксонов в классификации растений, флора, растительность, экосистема.
2. Составьте общую характеристику видового состава растений, обитающих в экосистемах Челябинской области. При выполнении задания рекомендуется использовать литературные источники по систематике растений [15; 16].

Описывая биологическое разнообразие в пределах групп растений, заполните представленные ниже таблицы (табл. 1, 2, 3). Описание биоразнообразие видов цветковых (покрытосеменных) проводится с указанием принадлежности вида к семейству.

 

Таблица 1 – Биоразнообразие групп низших растений Челябинской области

№ п/п	Название отдела водорослей	Количество описанных видов и примеры видовых названий
1	Сине-зеленые (Цианеи, Цианобактерии)
2	Динофитовые
3	Криптофитовые
4	Желто-зеленые
5	Диатомовые
6	Эвгленовые
7	Рафидофитовые
8	Зеленые

 

Таблица 2 – Биоразнообразие групп высших растений Челябинской области

№ п/п	Название отдела высших растений	Количество описанных видов и примеры видовых названий
1	Мохообразные
2	Плауновидные
3	Хвощевидные
4	Папоротникообразные
5	Голосеменные

 

Таблица 3 – Биологическое разнообразие цветковых растений

№ п/п	Название семейства цветковых растений	Количество видов	Примеры видов
1	Лютиковые
2	Крестоцветные
3	Розоцветные
4	Бобовые
5	Пасленовые
6	Зонтичные
7	Сложноцветные
8	Лилейные
9	Орхидные
10	Злаки

 

Заполнив таблицы, необходимо ответить на следующие вопросы:

Вопрос 1. Какие систематические категории растений являются древними?

Вопрос 2. Какие надвидовые таксоны растений сформировались сравнительно недавно?

Вопрос 3. Какие группы растений развиваются в настоящее время в направлении биологического прогресса, а какие в направлении биологического регресса?

4. По каким критериям можно определить направление развития группы растений?

Работа № 2. Тема: Общая характеристика биологического разнообразия животных Челябинской области.

Рекомендации по выполнению работы:

1. Используя учебную и научную литературу по зоологии [17; 18], выполните следующие задания:

Задание 1. Приведите примеры бинарной номенклатуры, используемой для обозначения видов животных;

Задание 2. Составьте список типов животных, которые выделяются в пределах Царства Животные;

Задание 3. Приведите примеры надвидовых таксонов животных, которые развиваются в настоящее время в направлении биологического прогресса и таксонов, развивающихся в направлении биологического регресса.

2. Используя рекомендованную литературу [19], заполните таблицу (табл. 4) по характеристике некоторых отрядов насекомых.

 

Таблица 4 – Видовое богатство насекомых Челябинской области

№ п/п	Название отряда насекомых	Число описанных для области видов	Ожидаемое число видов
1	Стрекозы
2	Тараканы
3	Богомолы
4	Прямокрылые
5	Вши
6	Жесткокрылые
7	Чешуекрылые
8	Перепончатокрылые
9	Блохи
10	Двукрылые

 

3. Охраняемые виды насекомых, занесенные в Красную книгу Челябинской области [20].

Используя содержание Красной книги Челябинской области, привести примеры охраняемых видов насекомых, распределив их по отрядам. Для каждого отряда назвать по 2–3 вида.

4. Общая характеристика видового состава птиц Челябинской области.

Используя рекомендованные литературные источники по орнитологии [18; 21; 22], выполните следующие задания:

Задание 1. Ознакомьтесь с системой класса птицы, предложенной А. Уэтмором.

Задание 2. Составьте список отрядов, выделяемых в пределах класса птицы.

Задание 3. Для каждого отряда птиц, приведите примеры видов птиц (по 2–3), обитающих на территории Челябинской области.

Непосредственно в период учебной практики предполагается работа студентов в полевых условиях. В литературе приводятся варианты практических заданий, рекомендуемые для выполнения при прохождении студентами полевой практики по биологии [23], а также опубликованы рекомендации по использованию современных методов учета численности животных при работе в полевых условиях [24] Кроме этого, обсуждаются методические аспекты проведения учебной практики по зоологии со студентами педагогического университета [25].

На выбор тем для выполнения работ в полевых условиях влияют следующие причины:

– биологические особенности доступных объектов для проведения работы;

– методы, используемые при проведении запланированной работы;

– экологические условия, при которых проводятся наблюдения.

Рекомендуемые для выполнения работы можно разделить на две группы:

1. Работы, связанные с изучением видового состава организмов, входящих в экосистему.
2. Работы, выполнение которых позволяет изучить процессы, протекающие в надорганизменных совокупностях организмов, и установить причинно-следственные связи между компонентами экосистем.

Определенное внимание при проведении учебной практики со студентами следует уделить выполнению заданий по изучению внутривидовых группировок, к числу которых относятся, например, колониальные поселения птиц. Колонии являются совокупностями организмов, которые формируются в пределах популяций и описываются по экологическим и эволюционно-генетическим характеристикам. В литературе описана методика изучения популяций, которая может быть применена при проведении полевых наблюдений над колониальными поселениями птиц [26].

Работа № 1. Тема: Экологические характеристики колонии грачей.

Теоретическая часть. Используя рекомендованную литературу, предварительно прочтите материал по следующим вопросам:

1) определение и структура популяции;

2) примеры популяций растений и животных;

3) колония как совокупность животных, размножающихся на общей территории;

4) экологические характеристики популяции.

Практическая часть. Работу по названной теме рекомендуется выполнять по плану:

1. Найдите колонию грачей, расположенную в окрестностях населенного пункта или на территории населенного пункта. Запишите в полевой дневник местонахождение колонии птиц. Объясните, какие причины повлияли на выбор птицами места для размещения колонии?
2. Площадь, занимаемая колонией.

Используя мерную ленту, определите площадь территории, на которой располагается колония. Для этого выберите вариант геометрической фигуры, соответствующей территории, занимаемой колонией, и, проведя соответствующие измерения, вычислите площадь, выразив ее в квадратных метрах.

3. Подсчитайте количество деревьев, на которых располагаются гнезда грачей. Определите количество гнезд на каждом дереве в пределах колониального поселения. Вычислите среднее количество гнезд на дереве.
4. В пределах колонии можно выделить биологический центр и периферию колонии. Периферия представлена самыми крайними деревьями с гнездами. Биологический центр окружен периферией. Подсчитайте количество гнезд на деревьях биологического центра и периферии колониального поселения. Вычислите среднее количество гнезд на деревьях с периферии и деревьях, расположенных в биологическом центре.
5. По итогам работы заполните таблицу (табл. 5).

 

Таблица 5 – Характер размещения гнезд грача в колониальном поселении

№п/п	Название участка колонии	Среднее количество гнезд на дереве	Минимальное и максимальное количество гнезд на одном дереве
1	Периферия колонии
2	Биологический центр
3	Колония в целом

 

Выполнив практическую часть работы, ответьте на следующие вопросы:

Вопрос 1. Сколько гнезд грача размещается на территории колонии?

Вопрос 2. В пределах какого участка колонии (в биологическом центре или на периферии) на деревьях располагается большее количество гнезд? С чем это может быть связано?

Вопрос 3. Какие причины влияют на характер размещения гнезд в пределах колонии?

Вопрос 4. Какую роль в жизни колонии играет распределение гнезд на двух участках: биологическом центре и периферии?

По итогам работы напишите письменный отчет.

Работа № 2. Тема: Видовой состав и пространственная структура фитоценозов.

Теоретическая часть. Используя рекомендованную литературу, повторите определения следующих понятий: популяция, вид, надвидовые таксоны в систематике растений, экосистема, фитоценоз, пространственная структура фитоценоза.

Практическая часть. Для выполнения практической работы необходимо выбрать две экосистемы, различающиеся по видовому составу растений и животных. В качестве экосистем можно рекомендовать следующие: хвойный и лиственный леса, смешанный лес и луг или другие варианты сочетания экосистем.

Ход работы:

1) выбрав пару экосистем, определите видовой состав растений, встреченных в пределах экосистемы;

2) распределите виды растений по ярусам от самых высоких древесных растений до растений нижнего яруса;

3) по итогам работы полните таблицу (табл. 6).

 

Таблица 6 – Пространственная структура и видовой состав фитоценоза

№ п/п	Название яруса	Виды растений	Отделы растений
1	Высокий древесный
2	Низкий древесный
3	Кустарниковый
4	Травянистый
5	Моховой напочвенный

 

4. Описав первый из выбранных фитоценозов, опишите в таком же объеме второй.

Заполнив таблицы по данным из двух фитоценозов, письменно ответьте на следующие вопросы:

Вопрос 1. Сколько видов растений отмечено для каждого яруса растительности?

Вопрос 2. Какие жизненные формы растений (деревья, кустарники или травы) относятся к выделенным ярусам?

Вопрос 3. Какие адаптации к условиям обитания характерны для растений каждого яруса?

Важным содержательным аспектом учебной практики является использование краеведческого материала. Некоторые варианты использования краеведческого материала уже опубликованы [27; 28]. Вместе с тем необходимость выполнения студентами индивидуальных работ в ходе практики создает удачные возможности для этого. Так, например, студентам можно дать следующие темы индивидуальных заданий:

1. Внутрипопуляционный полиморфизм в популяциях сизых голубей.
2. Видовой состав синантропных видов птиц населенного пункта.
3. Адаптивный характер модификационной изменчивости в группировках одуванчика лекарственного.
4. Проявление форм борьбы за существование в поселении рыжих лесных муравьев.
5. Насекомые – опылители цветковых растений.
6. Морфологические адаптации насекомых.
7. Дивергенция морфологических признаков в роде клевер.

Таким образом, методика комплексного подхода к определению содержания и заданий на учебной практике будущих учителей географии и биологии может быть реализована через сочетание пропедевтических теоретических заданий, практических заданий, выполняемых студентами в доступных для учебных целей экосистемах, и индивидуальных работ студентов в различных экотопах.

About the authors

Elena A. Lamekhova

South Ural State Humanitarian Pedagogical University

Author for correspondence.
Email: dobry_bobr@mail.ru

candidate of pedagogical sciences, associate professor of General Biology and Physiology Department

Russian Federation, Chelyabinsk

Yury G. Lamekhov

South Ural State Humanitarian Pedagogical University

Email: dobry_bobr@mail.ru

doctor of biological sciences, professor of General Biology and Physiology Department

Russian Federation, Chelyabinsk

References

Supplementary files