Компьютерное моделирование в школьной географии

3997
Мартемьянов Владимир Владимирович, учитель географии высшей категории МОУ СОШ № 134 (Пермь), лауреат конкурса "Лучшие учителя России 2006", Почётный работник общего образования

"Компьютерная поддержка курса незаменима там, где невозможен реальный эксперимент..." А.Б.Воронцов

За 14 лет применения компьютера в преподавании географии в школе я выделил и практически опробовал несколько направлений его использования:

  1. Демонстрация географических явлений на уроке (видео, - фото, -мульт,- графические, текстовые файлы из различных источников). Все зависит от технических возможностей учителя.
  2. Компьютерное сопровождение игрового урока. На экране проектора - игровое поле с элементами мультимедиа.
  3. Тестирование и самотестирование (готовые тесты мультимедиа или самодельные). Разработано великое множество. Интересен тест - игра!
  4. Поиск информации: в сети Интернет, на дисках энциклопедий, мультимедиа - учебников. Это составная часть учебной программы.
  5. Дистанционное обучение. Достаточно хорошо проработано. Для нестандартных детей или удаленных территорий.
  6. Дистанционные олимпиады. Для "продвинутых" детей.
  7. Интернет -проекты по переписке. Для удовлетворения своих амбиций.
  8. Практические работы по компьютерному моделированию на уроке.

На последнем остановлюсь подробнее. Итак, "Компьютерное моделирование в географии".

Актуальность темы:

Общая учебная цель курса географии: освоить некоторые способы "управления" природой с целью создания оптимальных условий для жизнедеятельности человека. Т.е., другими словами, цель курса географии - освоить способы реконструкции и конструирования природно-антропогенных систем и прогнозирования их развития с целью предотвращения неблагоприятных последствий, как для природы, так и для человека. Для достижения этой цели предполагается рассмотреть всевозможные связи, существующие между человеком и природой в разных типах ландшафтов Земли, с целью создания «управ¬ляющих моделей» дальнейшего взаимодействия природы и человека с учетом его жизнедеятельности.

Формирование одной из ключевых компетентностей в образовании: умение решать проблемы. В частности, научить учащихся "управлять" природой так, чтобы, с одной стороны, обеспечить выживание Человека в современных условиях, с другой стороны, сохранить Природу для будущих поколений.

Формирование ключевых компетенций в практическом моделировании:

  • учебно-познавательная (ибо приходится исследовать модели)
  • информационная (необходимо работать с массивом информации)
  • коммуникативная (приходится работать в малых группах)

Неудачный интерфейс "Образовательной коллекции" (лишние элементы на экране - отвлекают, трудность поиска нужного файла, малая площадь показа для всего класса, проще установить файл для каждого рабочего места, чем всю программу)

Отсутствие необходимых программ

Прежде всего, о моделировании вообще. В настоящее время в школе на уроках географии я работаю с пятью основными моделями:

  1. Карта - главная модель географии
  2. Профиль - модель, поясняющая внутренние процессы оболочек Земли
  3. Карты "идеальных" материков и территорий - основа для прогнозирования (на анализе карт идеальных материков основана методика развивающего обучения)
  4. Математическая модель явления (метод балансов)
  5. Компьютерная модель.

Определимся с терминами. Моделирование – исследование процессов, явлений или систем объектов путем построения и изучения их моделей; использование моделей для определения, уточнения их характеристик. "Модель - любой образ: мысленный или условный, изображение, описание, схема, чертеж, план, карта какого-либо объекта или явления используемый в качестве его заместителя, представителя" ( Энциклопедический  словарь )

Следует отметить, что вопрос компьютерного моделирования на уроках географии в школе слабо освещен в отечественной литературе. Поэтому многие вещи приходилось систематизировать и обосновывать самому.

В географическом компьютерном моделировании я выделяю три основных направления, которые доступны мне, как учителю:

  1. Отражающее моделирование ("что вижу или знаю, то и показываю другим средствами мультимедиа")
  2. Исследовательское моделирование ("исследую модели природы не выходя из кабинета с помощью различных готовых программ")
  3. Создание управляемых моделей ("сам создаю программы для исследования природы другими").

Все компьютерное моделирование по адресности использования я разделяю на два уровня - учительское и ученическое. Ученическое моделирование - это способ обучения на уроке географии (или вне последнего). Учительское моделирование - это создание материалов для проведения современных качественных уроков.)

  1. Ученическое (чаще отражающее моделирование, меньше – исследовательское, и редко – создание управляемых моделей).
  2. Учительское. Мы занимаемся только двумя видами – создаем отражающие демонстрационные модели, необходимые нам для проведения качественных уроков и докладов перед коллегами, и редко создаем управляемые компьютерные модели для учащихся (в силу специфики профессии мы не программисты и не исследователи).

1. Отражающее моделирование

В свою очередь на основании собственного опыта можно разделить на такие части:

  1. Отражающие модели по итогам семейных туристических поездок по интересным природным объектам, городам и странам. Здесь используют в основном программы Microsoft PowerPoint или другие презентации и собственные фото, видео, текстовые материалы. ("Венгрия", "Испания", "Кунгурская пещера".)
  2. Отражающие модели, как итог изучения отдельных разделов географии в программах Microsoft PowerPoint, Flash, Microsoft Excel (детские модели "Цунами", "Динозавры" и др…)
  3. Отражающие (отчетные) модели, как результат проектно- исследовательской деятельности во внеурочное время (в основном в Microsoft PowerPoint ). Детские - "Формы ледовых образований Октябрьских пещер", "Формы водно-хемогенных образований пещеры Российская" и др. Учительские - презентации на семинарах. Это становится элементарной культурой доклада.

2. Исследовательское моделирование в готовых программах

По характеру работы с компьютерными моделями в настоящее время я вижу следующие направления на уроках географии в исследовательском моделировании школьников:

Исследование моделей подразумевает анализ поведения элементов природы в готовой ситуации, предложенной учителем (программой) с выводами (вплоть до открытия закономерностей природы), а моделирование ситуации – создание нового состояния природы, в пределах допустимого программой и последующий анализ получившейся модели природы. При исследовании моделей ученик делает открытия для себя, учится систематизации наблюдений. В моделировании ситуаций есть относительная непредсказуемость вновь созданных ситуаций, творческий поиск. Это метод проб и ошибок.

Я выделяю следующие типы компьютерного моделирования по характеру работы с моделями:

  1. Использование готовых программ, когда, выставляя произвольные цифровые данные в управляемых полях, мы получаем новую комбинацию природно - географической ситуации, что позволяет рассмотреть природный объект или явление с разных позиций. Пример программа "Стратум". Программа MapInfo, как составная часть Excel (работа с картограммами, картодиаграммами, координатами). "3-D атлас Земли" - "полет" над землей.
  2. Собирание новых моделей - ситуаций из отдельных готовых элементов на чистом поле экрана компьютера (принцип «кубиков»). Как результат - совершенно новая ситуация. Пример ("План местности", "Собери ландшафт" во Flash)
  3. 3адавая в ячейках стандартной программы цифровые параметры результатов собственных наблюдений в природе, создается графическая модель природных процессов. Пример - графики, диаграммы, роза - ветров, картограммы и картодиаграммы, блок - диаграммы в Excel, как результат наблюдений за погодой, измерений высот на местности, на карте, статистических опросов и др. В результате можно обнаружить многие закономерности невидимые по цифрам, увидеть стереографический объект, исследовать эти модели в разных вариациях. ("Профиль по 60º Евразии", "Погода за ... месяц")
  4.   Поочередно включая для просмотра анимацию отдельных элементов схемы общего природно - социального явления (принцип «оживления»), можно исследовать все явление в динамике его развития. Пример "Доменный процесс", "Образование горных пород", "Круговорот горных пород", "Фации" в программе Flash.
  5. Исследование, измерение свойств и явлений природы приемами, заданными программистами (принцип "линейки"). Пример: "Работа с АФС", "Измерение параметров атмосферы", "Метеостанция" в программе Flash.
  6. Методика прозрачных карт - накладок, (принцип "ГИС" программа Flash). Накладывая карты одного масштаба, но различного содержания друг на друга выводятся закономерности соответствий. Пример: "Поиск закономерностей размещения полезных ископаемых и рельефа в зависимости от тектоники района".
  7. Поочередно включая в условных местах из предложенного набора картинок (текстов) - собирается общая схема - модель явления («принцип перебора или подстановки вариантов»). Пример "Этнокультура", "Приспособляемость человека" в программе Flash.
  8. Гиперактивное вмешательство. Совершая в программе определённое воздействие на природные объекты, мы получаем их новое состояние ("Перенос Анд") в программе Flash

3. Создание управляемых моделей

Процесс создания самими школьниками управляемых моделей - это самая сложная штука. Требуется сочетание увлеченности ребенком предметом и знание им некоторых компьютерных программ. В принципе, можно создать управляемую модель и в PowerPoint, но более широкий спектр возможностей представляют программы Macromedia Flash и Internet Explorer. Пока основное направление создания управляемых моделей - это создание компьютерных тестов самими школьниками. Подобная работа перенесена в проектную часть индивидуальных учебных траекторий. ("Тест Пермская область", "Тест 6 кл.").

Основная же масса управляемых моделей создана мной по своим запросам к различным темам географии. Это существенно отличает их от продукта созданного профессиональными программистами. Да, профессионал создаст более качественную и "навороченную" программу. Но требования урока в школе, я считаю, более просты:

  1. Программа должна легко загружаться детьми с рабочего стола компьютера (простым нажатием клавиши мыши, а не поиском по оглавлению и разделам всего "Мультимедийного учебника").
  2. Ее легко установить (скопировать) на каждый компьютер (особенно если в школе нет сети, да и по сети с головного компьютера сложная программа «зависает» при одновременной работе 10 компьютеров, а моделирование - это сложная программа). То есть объем программы не более 1-2 мбт.
  3. Нет лишнего интерфейса, отвлекающего от идеи учебного задания (чем страдают интерактивные учебники - много ненужной в данный момент информации на экране - яркие картинки, навязчивая анимация, ссылки, движки, кнопки-переходы…)
  4. Многие процессы должны быть схематизированы и анимированы для детского восприятия (в том числе с юмором), а не строго научного детального исследования.
  5. Учебное задание крупное, во весь экран (а не малая часть кадра, как в "Образовательной коллекции")
  6. Ученики должны моделировать то, что нужно мне, как учителю, а не то, что предлагает посторонний программист.
  7. Ученик может приблизить (увеличить) изображение (в разы) для более детального изучения отдельных элементов или фотографий.
  8. Ученик может рисовать на экране мышкой, раскрашивать, перемещать, измерять.
  9. После окончания работы с программой информация не сохраняется, не забивается память компьютера от множества классов.

Оптимальный вариант, когда по запросам учителя программу пишет профессионал, но где такого найдешь! Да и не возьмется профессионал за малорентабельные короткие программы. Поэтому приходится самому осваивать работу программиста.

На данный момент мной создано и опробовано на уроках более 120 компьютерных моделей для 6-9 классов. Среди них более 40 управляемых исследовательских для самостоятельной индивидуальной работы школьников, остальные - индивидуально - тестовые и демонстрационные для пояснений на большом экране на уроке. Общий объем файлов составляет более 200 мбт.

Главные достоинства компьютерных моделей - это свобода выбора учеником своих действий. В результате на экране могут возникать самые невероятные сочетания элементов моделей и ситуаций, с которыми можно работать: анализировать их, обсуждать с одноклассниками, учителем, решать вопросы - в чем ошибка, что нереально в природе, а что может быть условно реальным? Вновь созданные модели учат школьников обосновывать и защищать свою точку зрения. Именно поэтому я предпочитаю свободные модели с заранее неизвестным сочетанием элементов.

Особняком стоит метод использования программ компьютерных моделей на интерактивной доске в классе. Здесь возможно сочетание как особенностей моделей, описанных выше, так и самой доски - рисование разными цветами, стирание и т.п. Метод хорош при объяснении всему классу, как пользоваться моделью, для обсуждения спорных моментов, когда можно сделать пометки на экране, при публичной защите. В целом же я предпочитаю, чтобы ребята сами работали на персональных компьютерах, а не были пассивными зрителями, когда один - два ученика работают у интерактивной доски, а остальные - смотрят.

Процесс работы с моделями - это одно из важнейших направлений в изучении географии и познании окружающего мира. Начиная с простейших отражающих моделей, через исследовательское моделирование к созданию компьютерных управляемых моделей природы! И, несомненно, наибольшую ценность для развития школьника имеет сочетание собственных практических наблюдений в природе с собственным компьютерным моделированием.

Теперь о некоторых видах практической деятельности в компьютерном моделировании на уроках подробнее.

По характеру деятельностного подхода учащихся в компьютерном моделировании можно выделить такие направления:

  1. Самостоятельное открытие законов природы - "Атмосфера",
  2. Поиск закономерностей между параметрами погоды, практическая работа с недоступными приборами - "Метеостанция".
  3. Поиск закономерностей по картам между природными объектами - "Взаимосвязь рельефа, тектоники и полезных ископаемых России"
  4. Свободное моделирование, постановка проблем - "План местности"
  5. Стереометрический анализ моделей местности - "Блок диаграммы"
  6. Прогноз вмешательства в природу - "Быть ли озеру?"
  7. Прогноз развития природных комплексов - "Арктика", "Тундра" и "Широколиственные леса",
  8. Комплексное исследование и описание компьютерной модели природного объекта - "Остров".
  9. Анализ экологической напряженности различных территорий - "Экология России"
  10. Ретроспективный анализ геологического прошлого - "Палеокарта",  "Фации",
  11. Решение проблем выживания в экстремальных полевых условиях "Стихия", "Ориентирование"
  12. Работа с аэрофотоснимками местности.

Один из постулатов теории развивающего обучения состоит в том, чтобы не давать детям готовых решений, выводить на самостоятельное открытие законов и поиск закономерностей в природе.

На это рассчитана программа "Свойства тропосферы". В ходе учебной задачи, измеряя курсором мышки температуру и давление воздуха на разных высотах по фотографии горы, ученики самостоятельно открывают закон изменения с высотой температуры и давления в тропосфере.

Программа "План местности" позволяет шестиклассникам самостоятельно собирать из предложенных условных знаков разнообразные планы. Свободное моделирование порождает необузданную фантазию. Возникают самые невероятные сочетания условных знаков и природных ситуаций, в которых приходится разбираться совместно с учениками, вызывая процесс рефлексии. Возникает множество непонятных детям законов природы, которые требуют разрешения, что и стимулирует дальнейший процесс учебы и самопознания.

Похожего типа программа "Микрорайон" для 9 класса. При изучении инфраструктурного комплекса в теме "Сфера услуг", ребятам предлагается из готовых элементов собрать схему нового промышленного, жилого микрорайона города на берегу реки. Путем совместного обсуждения в классе выявляются необходимые социально – экономические объекты для жизни людей: школы, д/сады, заводские училища, магазины, дома быта, транспортные артерии и прочие. Далее ученики моделируют из серии значков служебных и жилых зданий, трасс, мостов жилой район с учетом течения реки, розы ветров. Подобная работа заставляет задуматься об архитектурном облике города, экологии, удобстве работы и быта. Скриншот с работы позволяет выставить её на публичную защиту перед всем классом на большом экране компьютерного проектора.

Выработке навыков работы с аэро– космическими снимками местности посвящены программы "АФС озера" и "АФС". Невозможность обеспечить реальными расходными аэрофотоснимками всех учеников для практической работы и привела к созданию подобных программ. Умение дешифрировать современную космическую фотопродукцию входит в требования к выпускникам школы. На космических снимках на экране компьютера ученики проводят измерения виртуальными инструментами, определяют и набивают масштаб в окне, распознают в сравнении с картами, объекты на местности. Расставляют правильные названия, рисуют, выносят объекты и выполняют прочие учебные задания.

Похожего типа практическая работа по прокладке маршрута на карте. Трудность обеспечения одноразовыми цветными картами всех учеников вынудила написать такую программу. Программа "Маршрут" состоит из двух подпрограмм. В одной - ребята рисуют мышкой на экране сам маршрут из г. Перми в заповедник "Басеги" по железной дороге, рекам, пешком (это выбор самих учеников), а в другой - проводят измерения «линейкой» этого маршрута по карте экрана с расчетом (по масштабу карты) пройденного расстояния и времени путешествия (для этого в инструкции к программе есть средняя скорость). Результаты измерения оформляют в виде таблицы маршрута в тетради:

        Участок пути

      Способ передвижения

      Расстояние в -км-

     Примерное время в пути

При изучении темы "Рельеф" большое значение имеет умение представлять стереометрические модели местности по изогипсам. Пластмассовых моделей выпущено мало и они не охватывают все варианты. Это вполне можно заменить созданием самими детьми объемных компьютерных моделей в программе Excel. Заполняя ячейки под изолиниями рельефа (которые можно нарисовать самим) значениями высот, в меню "Графики" строится поверхностная объемная диаграмма местности, с которой можно дальше экспериментировать. Можно её повернуть в разные стороны, изменить масштаб высот, густоту изолиний, перспективу обзора. Послойная раскраска (штриховка) позволяет изобразить горизонтальное залегание различных типов осадочных горных пород. Можно рисовать на этой модели русла рек, указывать пути стока вод, места возможного затопления при весеннем таянии снега, пути схода лавин и селей, места оврагообразования. Можно вставить демонстрационные картинки – дома, людей, животных, сделать любые надписи, выноски, стрелки. Для анализа внутреннего строения можно "разрезать" местность, как пирог, и построить профиль по любому направлению. Я предлагаю пять готовых моделей рельефа. Особый интерес представляют готовые стереометрические модели материков, созданные мной по картам атласов. Здесь ребята непосредственно могут увидеть весь материк в псевдо- "3-D" виде. Сразу становятся понятны многие закономерности рельефа, климата, природы материка. Построенные таким образом объемные модели местности можно скопировать в любые презентационные программы, как иллюстрации, или создать из них анимационный ряд. Таким же образом построены стереометрические модели рельефа Пермского Края и Южной Америки с которыми можно экспериментировать.

Программа "Быть ли озеру?" предназначена для прогнозной деятельности на уроке. На территории микрорайона школы в сухом овраге предлагается изменить природный комплекс. Создать пруд или построить стадион, или засыпать овраг и построить новый микрорайон. Разбившись на экспертные группы, ученики анализируют вновь предложенное состояние местности и дают свою оценку ситуации. В ходе общественного обсуждения возникает ряд вопросов, на которые дети не могут ответить – им не хватает знаний. Это и есть проблемная ситуация с выходом на потребность получения новых знаний. Здесь для публичной защиты своей точки зрения рационально использовать интерактивную доску.

Достаточно сложная для понимания школьниками тема "Природные комплексы". Для лучшего восприятия, я написал программу "Собери ландшафт". Учащиеся собирают разнообразные виды природных зон мира -хвойные леса, степи, пустыни, саванны, джунгли из предложенных компонентов: тип растительности, животный мир, элементы климата (осадки, высота солнца над горизонтом), реки, озера, тип почвы. Картинки частично анимированы. Итоговая модель приобретает псевдо – объемный облик. В процессе собирания ландшафтов и происходит понимание, что такое природный комплекс. Ребятам приходится выяснять, для какого комплекса характерны те или иные компоненты, как они связаны между собой. По тому же принципу построена программа "ПК пустынь". Собирая схему - комплекс различных пустынь мира, ученики узнают нюансы отдельных типов пустынь: солончаковые, глинистые, каменистые, песчаные, ледяные. Так как программа включает в себя картинки и анимацию, то у ребят формируется визуальное представление о пустынях.

Анализируя собственную составленную математическую модель водного баланса лесов в программе "Баланс леса", ребята приходят к выводу о губительных последствиях для природы массовых вырубок лесов на определенных природных территориях, так как это приводит к дисбалансу в природе и часто заболачиванию территории. А анализируя соотношение тепла и влаги в программе "Типы лесов", учащиеся приходят к пониманию, что различные типы лесов на земном шаре зависят от количественных характеристик климата. Здесь уже невозможно обойтись без справочного материала атласов.

Примером комплексного исследования компьютерной модели природного объекта является программа "Остров". Очень часто ребята не умеют давать полную характеристику того, что видят (хотя бы на экране компьютера). В этой программе необходимо провести исследование модели неизвестного острова путем анализа его рельефа, измерения в разных точках острова зимних и летних температур воздуха, количества осадков, выявление закономерности их убывания по сторонам горизонта, знакомства с разными типами растений и животных, с наиболее характерными природными стихийными явлениями. Комплексная характеристика позволяет ученикам сделать самостоятельный вывод, что подобный остров может существовать в муссонном климате Дальнего Востока. Или не сделать вывод, но поставить проблему: "Где же на Земле могут существовать такие условия жизни?". А это стимулирует приобретение дальнейших знаний.

В программе "Условия почвообразования", построенной по методу геоинформационных систем (прозрачных карт), ученики самостоятельно находят закономерности развития различных типов почв России в зависимости от различных природных условий (температур лета и зимы, растительности, влажности, рельефа и др.). Совмещая разные типы карт с картой почв, ученики выводят свои собственные закономерности распространения почв, таким образом, создавая собственную картину видения окружающего мира. Аналогично построена программа "Взаимосвязь рельефа, тектоники и полезных ископаемых России", когда путем наложения прозрачных карт, отыскиваются глобальные геологические закономерности природы, что трудно сделать, просто анализируя бумажные карты атласов. Приходит понимание, почему не везде одинаковые типы полезных ископаемых и с чем это связано.

Программа "Экология России" - это по сути простой мультимедийный справочник из 12 карт. Он побуждает учащихся самостоятельно разработать критерии для сравнения различных субъектов Российской федерации по различным признакам, выводя детей на балльную систему оценки экологической напряженности. Более усложненный вариант – оценка экологической напряженности по различным средам: вода, земля, воздух. Как итоговая проблема, а почему разные территории по-разному загрязняются – стимулирует поиск причин загрязнения.

Анализируя состояние отдельных компонентов природы в программах "Арктика", "Тундра" и "Широколиственные леса", ученики составляют свой прогноз развития природного комплекса при изменении некоторых его компонентов (при вмешательстве человека). Основой анализа является исследование связей в пищевых цепях. Убирая и добавляя в природный комплекс компоненты, ученики видят, как изменяется весь комплекс. У ребят создается собственная картина видения будущего мира при неразумных действиях человека. Формируется понимание тесной взаимосвязи компонентов в природном комплексе.

Умение рационально вести себя при стихийных природных явлениях создает проблемную ситуацию в программе "Стихия". Поздно обучать этому на природе, когда произойдет стихийное бедствие, поэтому лучше смоделировать ситуацию на компьютере и обучить, как действовать в реальной ситуации. Необходимо разместить палаточный лагерь и костер на фотографии местности, подверженной различным природным катаклизмам: затопление поймы после дождей, селевые потоки, гроза, обвалы, карстовые провалы, оползни берегов. После включения стихийного явления, ребята видят, что может произойти с палаточным лагерем, неправильно поставленным на местности. Потренировавшись на своих ошибках, в реальной жизни ребята будут вполне компетентны в расположении биваков в природных условиях. К чему и стремится курс практического обучения географии.

Сюда же можно отнести и программу "Ориентирование". Согласно "Основным требованиям к выпускникам школы", ребята должны уметь ориентироваться на местности по местным признакам (как одной из жизненно важной компетенции – умение выживать в экстремальной ситуации). Так как невозможно собрать в природе сразу в одном месте множество способов ориентирования, я написал программу компьютерного моделирования для проверки умений находить стороны горизонта по 8 основным признакам – Полярной звезде, Солнцу и Луне, муравейникам, снеговым остаткам, ветвям деревьев, мху, крестам куполов. Виртуальное путешествие по фотографиям местности проверяет наблюдательность подростков, знание способов определения сторон горизонта, позволяет ученикам переходить последовательно от одного слайда к другому и добраться до финиша. Программа построена по принципу: "Пока не найдешь правильную дорогу, дальше не пойдешь!"

Одной из важнейших компетенций адаптации в окружающей среде является понимание и объяснение причин различной приспособляемости жизни людей в различных природных условиях. Программы "Жизнь и быт" и "Этнокультура" предлагают ученикам методом перебора вариантов фотографий и рисунков проанализировать и собрать правильную последовательность в цепочке закономерностей. «Жизнь и быт»: климат – природная зона – тип одежды – тип питания – тип жилища – виды транспорта. А "Этнокультура" помогает понять, что народные промыслы не случайное явление, а пример адаптации к географическим и социальным условиям жизни (наличие сырья, потребителей, профессиональных навыков). На примере российской действительности и построены эти программы. Учащимся приходится внимательно анализировать фоторяды, чтобы отыскать эти закономерности.

Один из способов прогноза – это ретроспективный взгляд в прошлое, анализ настоящего и перенос в будущее. Особенно трудно школьникам представить и реконструировать геологическое прошлое. На решение этой проблемы направлена программа "Палеокарта". Она помогает по некоторым образцам горных пород восстановить фациальную ситуацию некой территории. В качестве объяснения здесь же служит программа «Фации», с помощью которой ученики понимают закономерности происхождения различных типов горных пород в зависимости от древнего климата территории и расположения на местности. После знакомства с программой ученики могут реконструировать по предложенному разрезу горных пород палеоклиматическую ситуацию далекого прошлого. Для обзорного понимания фаций были выбраны условия образования углей, песчаников (речных и морских), гипсов, солей, конгломератов, известняков, мореных ледниковых отложений. Рассмотрены ледниковые, речные, лагунные, озерные, мелководные, прибрежные фации. А использование реальных образцов горных пород формирует реальные компетенции реконструкции прошлого.

Программа "Домна" позволяет девятиклассникам получить представление о доменном процессе в динамике, как сложном комбинировании производств. Невозможность попасть непосредственно на металлургический комбинат и увидеть всю цепочку доменного процесса, вынудила написать модель – программу всего доменного цикла. Исследуя эту модель, оживляя анимацию отдельных производств, знакомясь с текстовыми комментариями, школьники формируют собственную картину видения всего производства.

Широкое поле для творчества учащихся 8-9 классов дает программа "Субъекты России". Простая карта- раскраска, но какие возможности! В разделе "Экономическое районирование", как правило, ребятам даются готовые варианты. Я же предлагаю школьникам поэкспериментировать с районированием России. Вырабатывая свои критерии, ребята по-разному раскрашивают регионы страны, комбинируя их из субъектов Федерации. Критерии могут быть самые невероятные: субъекты бассейнов рек, океанов, национальные, климатические и прочие. Эту же программу можно использовать и для проверки знаний 12 субъектов, раскрасив их в разные цвета и подписав на свободных полях.

Высшей точкой умения прогнозировать ситуацию, исходя из закономерностей природы, служит программа "Анды»" Известная проблема: "Как изменится состояние природы (климатические пояса, природные зоны), если бы Анды образовались на востоке Ю. Америки". С помощью мультимедийных средств ученики создают новую ситуацию и «рисуют» цветными пятнами собственное видение картины вновь получившегося мира. Естественно с опорой на известные им закономерности. А если таковых нет, то это дает толчок для поиска новых закономерностей, воссоздание (а по сути открытия!) законов природной и климатической зональности (и причин их нарушения) в ходе коллективной мыследеятельности.

На особом месте стоит программа "Метеостанция". Требованием программы ГОСа является практическое умение проводить измерения на метеоприборах. Но в большинстве школ таких приборов просто нет! Как нет и географических метеоплощадок для наблюдений. А те приборы, что в редких случаях имеются у ребят дома, неправильно установлены. Заменяя умение работать с приборами, скачиванием информации из Интернета о состоянии погоды за месяц, не научишь практическим измерениям. Пришлось мне создать виртуальную метеостанцию. В этой программе ребята могут измерить температуру, давление, влажность воздуха, направление ветра, виды осадков за 30 дней одного реального месяца в г. Перми (декабрь 2006 г). Происходит знакомство с различными приборами, их шкалами, которые можно рассмотреть при большом увеличении. Совмещая две программы – авторскую и программу работы с таблицами Excel, в итоге ребята получают модель – график месячного изменения температур, давления, влажности, строят розу ветров. Проводя виртуальные измерения на метеостанции можно построить диаграмму типов погод. Графики типов осадков. В ручном режиме – розу – диаграмму "ветер - осадки". Но конечный интерес в сопоставлении парных показателей! Сравнивая графики температуры и влажности, построенные на одной координатной плоскости, шестиклассники делают гениальный вывод о зависимости содержания влаги в воздухе от его температуры, что в учебниках дается в готовом виде. А здесь ученик сам сделал открытие! Сравнивая температуру и давление воздуха, школьники убеждаются, что холодный воздух давит сильнее. Сравнивая графики влажности и давления, ребята открывают основной климатический закон: "Чем выше давление – тем ниже влажность". А это - основа понимания образования всех климатических поясов нашей планеты, основа предсказания погоды по домашним барометрам. Имея несколько диаграмм, графиков за целый месяц, учащиеся могут дать комплексную характеристику погоды в месте наблюдения. Как мы хорошо знаем, один из недостатков российских школьников (данные исследований по методике PISA 2008 г.) - "слабое умение дать собственную оценку полученной информации, сделать вывод (только 3% учеников!)". Подобного типа программы позволяют самостоятельно получить информацию, статистически её обработать и сделать вывод (или даже открытие).

К простейшим моделям можно отнести демонстрационные программы природных процессов ("Образование горных пород"), тестовые программы для проверки знаний ("Города Прикамья", "Океаны") и тренировочные программы – задания ("Координаты Прикамья").

Обзор некоторых программных средств моделирования

 
Программа
 
 

 
Достоинства
 

 
Недостатки

PowerPoint  
(отражаемые модели)
 
 

Excel (математические управляемые модели)
 
 
 
 
 
 
 
Программа

Explorer (отражаемые модели, тестовые)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Macromedia  Flash (все типы моделей)

•    стандартная

•     легко осваивается

•     можно рисовать

•    встраивается любая графика

 

•     стандартная,

•     легко осваивается,

•     можно рисовать

•     дает объемные модели

•     графические модели

•     вместе сMapInfo–работа с картограммами и
картодиаграммами

 

 

•      стандартная,

•      можно найти готовые    модели и образцы в  Интернете     

(тесты)

•     эффектна

•     в нее легко встраиваются 

    другие программы (Flash)

 

•     плавность анимации

•     возможность увеличения

     изображения

•     возможность управления

   процессами мышкой,   

кнопками

•    Дает псевдо-объемные модели

•     небольшой объем файлов

•     эффектна, без лишнего интерфейса

•    встраивается любая графика

•    Анимация примитивная (по траекториям, циклам)

•     много слайдов – тяжело грузится

•     трудно управлять моделью

 

•    дискретность   информации

•     без анимации мало зрелищна

•    объемность цифровой работы

 

 

 

 

 

 

•    Анимация примитивная

•     Нужно знание языка  html

•     невозможность  свободно управлять моделью, рисовать

•     Jawa –аплеты часто блокируются антивирусниками

 

 

 

 

 

 

•     нужна установка программы

•     сложность освоения

•     отсутствие   специалистов

•    информация не сохраняется в swf– файлах
•    для фиксации нужен скрин - шот

 

Результат использования метода компьютерного моделирования:

  1. Развитие у школьников информационно-коммуникативной компетенции
  2. Деятельностный подход в обучении (исследование моделей детьми)
  3. Развитие свободного творчества
  4. Наглядность материала (средствами мультимедиа), учитывая подростковый клиповый характер восприятия мир
  5. Концентрация учебного материала на 1 времени
  6. Самооценивание (рефлексия) знаний школьниками
  7. Развитие интереса к предмету

Перспективы развития темы: Создание учебно- методического комплекса - пакета компьютерных программ (с разработками - рекомендациями уроков) для всего курса школьной географии, в т. ч. для 10 класса.Литература

  1. Мартемьянов В.В. "Компьютерное проектирование, как составная часть предпрофильной подготовки в системе РО в преподавании географии в Лицее № 7" XII научно - практическая конференция ПОИПКРО, сборник статей, 2007
  2. Мартемьянов В.В. "Компьютерное моделирование на уроках географии» материалы XIV Краевой НПК школ развивающего обучения " Образовательные проекты ХХI века: проблемы, поиски, решения» ПКИПКРО, Лаборатория развивающего обучения, 2010
  3. Мартемьянов В.В. "Компьютерное моделирование в преподавании географии в средней школе" тезисы Всероссийской научно – методической конференции по вопросам применения ИКТ в образовании "Рождественские чтения", "Пермский государственный университет", 2010
  4. Мартемьянов В.В. "Проблемно – деятельностный подход в компьютерном моделировании", журнал "География в школе" № 10, М., "Школа - пресс" 2010



Подписка на статьи

Не пропустите ни одной важной или интересной статьи, подпишитесь бесплатно на рассылку.

Мероприятия


Мероприятия

Проверьте свои знания и приобретите новые

Посмотреть

Самое выгодное предложение

Самое выгодное предложение на подписку

Воспользуйтесь самым выгодным предложением на подписку и станьте читателем уже сейчас

Живое общение с редакцией

Школа Менеджера образования



© МЦФЭР, 2017. Свидетельство о регистрации СМИ: Эл № ФС77-37745 от 12 октября 2009 года
Menobr.ru: сайт для специалистов и управленцев сферы общего образования. Все права защищены. Полное или частичное копирование любых материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции сайта. Нарушение авторских прав влечет за собой ответственность в соответствии с законодательством РФ.

По вопросам подписки обращайтесь: 8 800 775-4822 (звонки по России бесплатные)
По вопросам клиентской поддержки тел.: +7 (495) 937-90-82



  • Мы в соцсетях
Сайт предназначен для работников сферы образования

Чтобы продолжить чтение, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Это бесплатно и займет всего минуту, а вы получите:

  • доступ к 10 000+ профессиональных материалов;
  • 5 000 готовых рекомендаций педагогов-новаторов;
  • более 200 сценариев открытых уроков;
  • 2 000 комментариев экспертов к нормативным документам.

У меня есть пароль
напомнить
Пароль отправлен на почту
Ввести
Я тут впервые
И получить доступ на сайт
Займет минуту!
Введите эл. почту или логин
Неверный логин или пароль
Неверный пароль
Введите пароль
×
Материал только для зарегистрированных пользователей

Зарегистрируйтесь, чтобы получить документ. Это бесплатно и займет всего минуту!

У меня есть пароль
напомнить
Пароль отправлен на почту
Ввести
Я тут впервые
И получить доступ на сайт
Займет минуту!
Введите эл. почту или логин
Неверный логин или пароль
Неверный пароль
Введите пароль