МОДЕЛИРОВАНИЕ В ОБУЧЕНИИ. ГЕОГРАФИЯ
Мухин Олег Игоревич
Пермский государственный технический университет, Региональный центр информатизации (РЦИ ПГТУ)
Обосновывается ключевая роль моделирования в формировании знаний, умений и навыков учащихся. Предлагается инструмент моделирования для конечного пользователя и вариант реализации моделей для изучения физической географии.
обсудить на форуме
написать автору
Чтобы предъявляемые знания были усвоены, стали «своими», учащийся должен проинтерпретировать материал, представить его, проиграть мысленно. Иначе говоря, учащийся должен построить модель материала в своей голове, прочитав его в книге или услышав. Помочь ему в этом, а, следовательно, поднять эффективность обучения, можно, если сразу предъявлять знания в виде моделей. Для этого учебный курс разбивается на последовательность постепенно усложняющихся моделей, связанных между собой. Каждая модель представляет собой некий виртуальный стенд, в рамках которого можно управлять параметрами модели, наблюдать за изменением ее вида, поведения, переменных. Используя модель, можно ставить эксперименты, изучая реальность на модели, можно решать поставленные учителем задачи, определяя параметры, положения объектов, их поведение.
Для учащихся и учителей предлагается среда моделирования Stratum-2000, в которой пользователи могут, наблюдая натуральные объекты, их движение, влиять на структуру системы, ее развитие, состояние переменных. В ПГТУ собрана коллекция моделей объектов из различных учебных дисциплин (физика, биология, информатика, математика и другие), охватывающая обширные разделы данных дисциплин.
В 2003 году в лаборатории моделирования РЦИ ПГТУ создана систему моделей по курсу физической географии. Модели охватывают учебный материал, начиная от положения Земли в Солнечной системе до распределения ландшафтных зон по ее поверхности. На модели учащийся может последовательно изучить зависимости: параметры орбиты Земли — количество солнечной энергии в верхних слоях атмосферы — формирование поясов освещенности и моментальная освещенность любой точки земного шара в любое время любых суток года — внесение контуров материков — возникновение тепловых поясов — возникновение ветров — циркуляция земной атмосферы — образование течений в Мировом океане — возникновение климатических поясов — формирование ландшафтных зон Земли.
Учащийся на модели может изучить и наглядно увидеть, как восходит Солнце в любой точке Земного шара, его путь по небосклону, как меняется освещенность местности, обнаружить, как образуются и от чего зависят сезоны в любой точке Земли.
В голове учащегося в результате «игры» формируются необходимые причинно-следственные связи, появляется понимание Земли как системы, уясняется роль Солнца в жизни нашей планеты, уникальность набора параметров Земли и их связь между собой.
Далее, самостоятельно конструируя материки, учащийся может изучить закономерности возникновения тепловых поясов, течений, ветров атмосферы, влиять на их изменение, понять роль океана в климате планеты, рек, гор, больших и малых участков суши. Меняя земные условия, можно менять климат, как отдельных участков суши, так и всей планеты.
Освоив моделирование, учащиеся легко решают многочисленные разнообразные географические задачи, поставленные учителем, что указывает на степень усвоения ими материала. Например, как изменится распределение ландшафтных зон Франции при перекрытии Берингова пролива плотиной и пересыхании реки Луары. Можно уяснить границы изменений, плавно меняя параметры и наблюдая за изменениями на трехмерном и двухмерном виде в динамике. Среда предполагает понятный манипуляционный графический интерфейс, позволяющий решить задачу в течение минут прямо на уроке в компьютерном классе.
Постепенно учащиеся сами ставят и решают задачи исследовательского характера. Крайне интересно узнать, что будет с планетой, если Земля изменит угол наклона своей оси или удалится от Солнца, если изменятся контуры материков, физические силы, альбедо, уменьшится количество воды и т.д.
Нескончаемое поле деятельности для творчества и обучения, моделирование поднимает образование на новый качественный уровень.