Модели и моделирующая деятельность в педагогическом процессе ознакомления с природой

Важное место в процессе ознакомления детей с природой принадлежит моделям и моделирующей деятельности с предметами.

Психологи в своих работах показали, что использование моделирования как средства формирования разнообразных знаний и навыков оказывает положительное влияние на интеллектуальное развитие детей. Исследованиями Л.А. Венгера, П.Я. Гальперина, В. В. Давыдова, А. В. Запорожца, Н. Н. Поддьякова установлено, что с помощью пространственных и графических моделей относительно легко и быстро совершенствуется ориентировочная деятельность, формируются перцептивные, интеллектуальные и практические действия, происходят сдвиги в развитии мышления. Л.А. Венгер выдвинул предположение о том, что психологическим содержанием формирующихся в дошкольном возрасте общих умственных способностей «являются действия пространственного моделирования – построения и использования наглядных образов, функционально эквивалентных реальным пространственным моделям» [118. – С. 6].

С этих позиций моделирование используется в педагогике, в част­ности при ознакомлении дошкольников с природой.

Многообразие природных явлений, составляющих непосред­ственное окружение детей, создает видимость их легкого позна­ния в процессе наблюдений. Пугливость и скрытый образ жизни диких животных, изменчивость развивающихся организмов, цик­личность сезонных изменений в природе, многочисленные и скрытые от восприятия связи и зависимости внутри природных сооб­ществ — все это создает объективные трудности для познания явлений природы детьми дошкольного возраста, мыслительная деятельность которых находится еще в становлении. Указанные обстоятельства в ряде случаев вызывают необходимость модели­рования некоторых явлений, объектов природы, их свойств и признаков. Особое значение приобретают действующие модели, кото­рые вскрывают характер функционирования объекта, показыва­ли механизм его связи с окружающими условиями.

Проанализируем педагогические исследования, в которых при­менялось моделирование природных объектов. Остановимся сначала на использовании иконических моделей (т.е. имеющих сходство с натурой) как более доступных для восприятия и понимания детьми.
В наших предыдущих исследованиях, посвященных ознакомлению дошкольников с приспособленностью животных к среде обитания, использовались модели отдельных животных.. Картонная модель бабочки павлиньего глаза, сидящей на коре дерева, имела подвижные крылья. Модель позволяла демонстрировать не только особенности строения и поведения, но и приспособительную связь со средой обитания, в основе которой — маскировочная и запугивающая окраска и формы поведения (затаивание, интенсивная демонстрация ярких пятен). Бумажная модель хищной птицы, воспроизводящая ее полет и нападение, демонстрировала детям приспособительные формы защитного поведения некоторых животных (еж, черепаха и др.)..

Иной тип моделирования природных объектов применялся в исследованиях Н. И. Ветровой. Она ставила задачу расширить и уточ­нить конкретные представления о растениях у детей дошкольного возраста. С этой целью их обучали приемам расчленяющей абстракции с помощью моделирования различных признаков строения растений. Н.И.Ветровой были разработаны модели-шкалы признаков цвета, величины, характера поверхности и расположения, форм, численности отдельных частей растения. Наблюдая за растениями, дети самостоятельно составляли сенсорную модель — полоску, отображающую его варьирующие признаки. В результате обучения изменился характер наблюдения детей, появилась многоплановость в восприятии объектов. Дети научились характеризовать растения одновременно по многим признакам. Моделирование данного типа способствовало сенсорному развитию детей.

В различных исследованиях кроме иконических использовались абстрактные обобщающие модели, воспроизводящие характер сцепления отдельных компонентов комплекса «животное — среда». Напри­мер, модель маскировки показала значение совпадения и несов­падения окраски, наличия или отсутствия движения для опозна­ния плоской геометрической фигуры, помещенной на картонную панель определенного цвета. Эта модель позволяет формировать у детей обобщенное представление о явлении маскировки как та­ковом. После демонстрации на модели трех-четырех разных по форме и цвету фигур дети начинали понимать, что для маскировки любого предмета (животного) важны два признака: окраска, совпадающая с окружающим фоном, и неподвижность. Таким образом, становилась очевидной объективно существующая, но скрытая от восприятия ребенка связь между особенностями строения и поведения конкретных животных и свойствами среды их обитания.

Данный тип моделей способствует умственному воспитанию детей, так как наглядно демонстрирует закономерную связь природных объектов, связь причинно-следственного характера; это помогает познать явление в обобщенном виде, развивать не только наглядно-образное, но и логическое мышление ребенка.

Как отмечалось ранее, при ознакомлении дошкольников с живой природой важное значение имеют закономерно протекающие изменения: рост и развитие живых существ, сезонные изменения в природе и др. Особую роль в познании природных изменений играет сопоставление, которое выявляет устойчивые и меняющиеся признаки объектов. Исследования показывают, что сопоставление различных состояний меняющегося объекта или явлений, разделенных большими промежутками времени, требует развитого образного мышления. Такое сопоставление становится доступным детям дошкольного возраста лишь при специальной организации обучения — создании графических моделей, отражающих эти процессы.

Графическое моделирование неоднократно использовалось в психологических исследованиях, проводимых под руководством Л.А. Венгера, с целью формирования у дошкольников модельных представлений о пространственном расположении предметов (Т.В.Лаврентьева), о конструируемых и изображаемых в рисовании объектах (Л. Л. Серхио, В. В. Холмовская, Л. И. Цеханская). Общим в этих исследованиях является моделируемое содержание – отдельные предметы или группы предметов (в одних случаях объединенные на основе существенного сходства в обобщенные категории; в других — взаимосвязанные пространственным расположением). Исследованиями установлено, что графическое моделирование оказывает положительное влияние на развитие продуктивной и интеллектуальной деятельности дошкольников.

Но можно использовать иной, пространственно-временной тип графического моделирования. Универсальным средством в данном случае может стать серия графических изображений объекта на разных этапах его преобразования. Такая серия, составленная с учетом временных изменений объекта, адекватно отражающего скорость изменения объекта, дает наглядное представление о ха­рактере и последовательности преобразований предмета или яв­ления. По этому принципу разработаны различные типы графи­ческих моделей для фиксации состояний меняющихся природных объектов (в педагогической интерпретации их называют календа­рями наблюдений за явлениями природы).

В качестве примера рассмотрим календари наблюдений за птицами во время зимней подкормки, проводимых в разных возрастных группах.

Календарь для младших дошкольников, а также верхняя часть календаря для старшей группы заполняются карточками с изображениями птиц, прилетающих к кормушке. Фиксация наблюде­ний таким способом производится каждый день. Нижняя часть календаря старшей группы и календарь подготовительной группы заполняются иначе: ежедневно в соответствующих графах проставляются цветные галочки (символическое изображение птиц).

Календари различаются не только по способу фиксации наблюдений, но и по содержанию. Объем моделируемого содержа­ния для старших дошкольников значительно больше: учитыва­ются время (за единицу которого взята неделя, разделенная на дни), а также некоторые особенности поведения птиц у кормушки. В календаре подготовительной группы может быть зафиксирована погода, перечислены корма, что в комплексе составляет внешние условия, на фоне которых происходят наблюде­ния за птицами.

Главным содержанием календарей всех возрастных групп (а для младших — единственным) является состав птиц. Внесение данных в календарь 1 раз в 2 недели в разгар зимней подкормки в
младшей – старшей группах позволяет детям хорошо познакомиться с многообразием. зимующих птиц. Троекратное внесение данных в календарь (в конце осени, зимой, в начале весны) в подготовительной группе дает возможность проследить с детьми динамику изменения состава птиц, связанную с осенне-весенними миграциями.

Как ведение календаря влияет на умственное воспитание детей? В результате регулярных наблюдений младшие дошкольники
получают первые впечатления о видовом различии птиц. Работа с
календарем создает для этого дополнительные возможности. Дети
вместе с воспитателем находят карточки с изображением пернатых, прилетавших к кормушке, и сравнивают их с образами птиц,
за которыми наблюдали. Ежедневное повторение этой процедуры в течение 2 недель способствует формированию у детей отчетли­вых представлений, соответствующих словесным характеристикам (названия птиц, определение их величины, окраски и пр.).

Старшие дошкольники, работая с календарем, расширяют свои представления не только о многообразии увиденных птиц, но и об особенностях их поведения (где кормились, чего боялись, проявляли свою агрессию или нет и пр.). Развивается способность детей к наглядно-схематическому мышлению, способность абстрагироваться, поскольку календарь заполняют значками-символами.

Особое значение приобретает работа с календарем в старшей группе. В течение 2 недель дети отбирают карточки с изображением наблюдаемых на участке птиц, расставляют их по соответствующим графам, а затем изображают символически — цветными галочками. Календарь, соединяя в себе иконический и символический способы фиксации наблюдений, служит наглядно-практическим средством перевода детей от наглядно-образной к наглядно-схематической форме мышления. Одновременно дети обучаются умению поступенчато соотносить образы и объекты: представления о живых птицах соотносятся с их изображением в рисунках, которые, в свою очередь, соотносятся с символическим обозначением. На заключительном этапе (беседа по подведению итогов наблюдений) дети соотносят образы и объекты в обратном порядке: по значкам-символам репродуцируются представления о живых птицах и их реальном поведении. Таким образом, использование календарей данного типа (графических моделей) в практике детских садов — важное средство умственного воспитания детей разных возрастных групп.

При ознакомлении дошкольников с сезонными явлениями природы успешно применяется графическая модель «календаръ-ширма»,в которой регулярно фиксируется состояние природы. В течение одной (например, второй или третьей) недели каждого месяца дети наблюдают за погодой, растительным и животным миром. Ежедневно разным цветом они закрашивают клетки, обозначающие дни недели, значками-символами заполняют графу «погода», один раз в конце недели цветным рисунком заполняют графу «живая природа». На рисунке изображают травянистую и древесную растительность, покров земли, замеченных во время наблюдений животных (птиц, насекомых и пр.). Изображение одной и той же местности в разные периоды сезона, регулярная фиксация погоды позволяют отразить в календаре закономерность последовательных изменений в природе. Это важно для переходных сезонов (осень, весна), когда непостоянство явлений, большая протяженность изменений во времени создают объективные трудности для познания детьми. Использование в обучении дошкольников календаря-модели, в котором зафиксированы основные состояния меняющейся природы, помогает преодолевать эти трудности.

В графической модели может быть зафиксирован и другой тип закономерных изменений в природе — рост и развитие живых существ. Такой моделью является календарь-ширма, отражающий пространственно-временные параметры роста и развития огород­ной культуры — редиса. Одноразовые еженедельные наблюдения с последующей фиксацией в виде цветного рисунка создают картину последовательных изменений подземной и надземной частей растения. Одновременная фиксация сезонных изменений и необходимых сельскохозяйственных работ дает представление (хотя и неполное) об условиях, в которых проходит развитие овоща. Графа «время» показывает, сколько недель длится его развитие, когда происходят образование корнеплода, зацветание, образование семян, сколько дней стоит солнечная или дождливая погода, от которых зависит характер ухода за огородом, и т.д. Ана­логичным образом можно моделировать процесс роста и развития любого растения (грунтового, комнатного и т.д.), выра­щиваемого вегетативным способом или из семян, но имеющего относительно быстрый рост и непродолжительный период раз­вития.

Установлено, что неодинаковым должен быть подход к параметру времени при создании модели растущего растения. Наблюдения за прорастанием семян огурца должны осуществляться ежедневно (семена быстро набухают, дают росток и корешок), а за ветками, луком, редисом — один раз в неделю. Наблюдать и зарисовывать долгорастущие растения (огурцы, помидоры) можно реже — один раз в две недели. Во всех случаях на страницах календаря должна быть соответствующая мера времени: квадратик — день, полоска — неделя.

Графическая модель роста и развития животного (т. е.отличие от растений, подвижного живого существа) должна отражать изменения не только его внешнего облика (строения), но и двигательной активности (поведения), а также меняющиеся условия внешней среды. Поведение растущего животного показывает постепенное развитие функций организма и расширение его связей с внешней средой. Оно включает способы перемещения в пространстве, добывания и поедания пищи, а также действия, направленные на установление отношений с сородичами, другими живыми существами и т.д. Особенно важен характер отношений с материнской особью, поскольку у высших животных на ранних этапах постнатального: развития он выступает в роли главного средообразующего фактора. Таким образом, содержание такой графической модели является более обширным, чем содержание аналогичной модели развития растения. Фиксация в календаре поведения животных в силу их динамичности представляет некоторые сложности, ибо это связано с поиском адекватных и понятных для дошкольников значков-символов.

В уже описанном нами исследовании по формированию у стар­ших дошкольников представлений о росте и развитии цыплят еженедельно после наблюдения фиксировались такие параметры: внешний вид (цветное масштабное изображение цыплят и кури­цы), поведение, один из компонентов внешних условий (пища курицы и цыплят), интервалы времени (недели). Специальными значками-символами (цветные кружки, квадраты) изображали поведение животных: курица обучает цыплят разгребать землю, клевать, она обогревает и охраняет свое потомство. Стрелками (сплошными, пунктирными, двойными и пр.) обозначали особенности передвижения цыплят (ходят, бегают) и характер взаимоотношений (догоняют друг друга, дерутся). Наблюдения и работа с календарем продолжались 3 месяца. Ежемесячно на занятии подводились итоги: в беседе обсуждалось, как растут цыплята, что меняется в их облике, поведении, отношениях с курицей и другими цыплятами. Наглядной опорой служил календарь наблюдений.

Но исследование выявило и трудности в создании календаря: не­обходимость частой зарисовки курицы и цыплят (с соблюдением масштаба их размеров); использование абстрактных значков, обозначающих разные формы поведения цыплят и их отношений с курицей; большое количество рисунков, скапливающихся за три месяца, которые надо использовать в заключительной беседе. В результате был сделан вывод: в широкой практике ведение такого календаря может быть осуществлено следующим образом. Зарисовка курицы, сидящей на яйцах, зарисовка цыплят новорожденных и в конце первой недели, их состояние в месячном, 2-месячном и 3-месячном возрасте. На каждой странице календаря должно быть столько полосок-недель, сколько их прошло в действительности: на 1-й странице три полоски (три недели курица сидит на яйцах), на 3-й странице — одна полоска (новорожденный цыпленок в конце 1-й недели), на всех последующих — по четыре полоски.

В помещении, где живут куры, может быть вертикально укреплена полоска-ростомер с условными делениями. Передвижение цыплят мимо ростомера дает возможность отметить на нем их размеры.

На каждой странице календаря значками изображаются разные формы поведения птиц: на шести страницах будет отражен процесс появления, роста и развития цыплят, изменения в их строении и поведении. Подсчет полосок-недель поможет дошкольникам осознать временной параметр — длительность всего периода развития.

В исследовании Л. С. Игнаткиной (с детьми средней группы) наблюдение осуществлялось за незрелорождающимися животными, начальный период развития которых был скрыт от посторонних взоров. При создании календаря-модели использовались готовые картинки с изображением птенцов канарейки и хомячков на разных стадиях роста. Такой способ фиксации наблюдений оказался удобным и доступным для детей этого возраста.

Что же дает для умственного развития детей использование календаря, т.е. графической модели, регулярно отражающей со­стояние постепенно меняющегося природного объекта?

Наши исследования и опыт внедрения календарей в практику детских садов показали: использование этого способа моделиро­вания оказывает интенсивное воздействие на развитие наглядно-образного мышления дошкольников. Работа с календарем на всех этапах (заполнение, подведение итогов, повторные рассматрива­ния, сопоставление аналогичных явлений) актуализирует полу­ченные ранее образы, обогащает имеющиеся конкретные представления, на основе зафиксированных в модели существенных признаков развивающихся явлений формирует обобщенные пред­ставления о них. Главное же в работе с моделями — образование представлений особого типа, динамических, одновременно отра­жающих процесс изменения объектов природы в единстве с вре­менным параметром. Формирование представлений такого типа оказывается возможным благодаря регулярной, упорядоченной во времени фиксации наблюдений.

Важное значение приобретает работа с описанными моделями для становления логического мышления. На этапе обсуждения результатов наблюдений дети вынуждены сопоставлять зафиксированные на разных страницах календаря состояния меняющегося явления, прослеживать характер изменений, взаимосвязь отдель­ных компонентов; они учатся обнаруживать временные и причин­ные связи, устанавливать простейшие закономерности. Развитие логического мышления в процессе работы с календарем нераз­рывно связано с речью, которая служит и средством его активизации, и содержанием. При этом имеется в виду особая, коллективная форма речи в беседе воспитателя с группой детей, когда взаимодополняющие высказывания создают единое по смыслу и завершенное по форме содержание разговора. Можно сказать, что календарь как предмет логично построенного обсуждения способствует развитию у детей умения рассуждать, анализировать и сопоставлять события, а затем отражать их в речи, делать выводы, обобщения, т.е. календарь (модель) служит наглядным средством обучения дошкольников процедуре логических операций. Суждения детей и воспитателя выступают здесь как содержание логического мышления.

В процессе беседы, ведущая роль принадлежит правильно выстроенной воспитателем системе вопросов, которая должна базироваться на содержании календаря, на определенной логической

последовательности: сначала — вопросы, направленные на обучение детей читать календарь, т.е. ориентироваться в его смысловом содержании по символическим обозначениям, далее — вопросы, направленные на выявление закономерности изменений природных явлений, отмеченных в календаре. Данная система вопросов — это логический костяк, дающий возможность взросло­му организовать и направить ход рассуждения детей, подвести их к выделению среди множества конкретных представлений смыс­лового стержня, позволяющего обобщить материал. Поэтому воп­росы воспитателя, адресованные детям при обсуждении календа­ря, можно рассматривать как средство становления и активизации логического мышления. Для умственного развития детей такая система вопросов по своему значению приближается к словесно-логическим схемам, выделенным Н. Н. Поддьяковым каксредство познавательной деятельности, обеспечивающее успешную ориентировку в окружающих предметах и совершенствование всех форм мышления в их тесном взаимодействии. Разница между вопросами, составляющими суть словесно-логической схемы, и вопросами, предназначенными для обсуждения календаря, состоит в том, что последние способствуют актуализации, систематизации и обобщению уже имеющихся представлений, в то время как первые предназначены для получения новой информации о предмете. Таким образом, использование графических моделей при ознакомлении детей с развивающимися, меняющимися явлениями природы оказывает положительное влияние на развитие важных сторон мышления.

Аналогичные календари могут быть использованы также при наблюдении любых длительных закономерно протекающих явлений и событий в природе. Например, осенний период в жизни белки характеризуется такими явлениями, как линька со сменойокраски шерсти, запасание кормов. Последовательное отражение в календаре этих моментов даст возможность создать модель одного из интереснейших и доступных для наблюдения и понимания дошкольников явлений в жизни животного — приспособленности к сезонно меняющимся условиям жизни.

С педагогической точки зрения модель-календарь, отражающий любые из развивающихся событий природы, следует рассматривать как наглядное пособие, созданное при деятельном участии детей на основе их собственных впечатлений, полученных во время наблюдений. В педагогическом процессе дошкольного учреждения подобные пособия используются разнообразно: в повседневной жизни работа с календарем является дополнением наблюдений, проводимых с детьми на участке или в уголке природы, а на занятиях он служит наглядным средством обучения. Календари как наглядные пособия могут быть применимы для сопоставления однотипных явлений, проходивших в разное время (сравнение, например, осенних явлений за два года или одной и той же огородной, цветочной культуры, выращиваемой в разные годы), и для сопоставления разнотипных явлений (сравнение осенних и зимних явлений, процесса выращивания, например, разных огородных культур и пр.).

Познание дошкольниками ряда явлений или свойств объектов природы может проходить путем практической моделирующей деятельности (экспериментирования). В этом случае, совершая действия с предметами-заместителями, дети знакомятся с каки­ми-либо качествами разной среды обитания животных или с их характерными проявлениями. Так, с помощью кусочка дерева, камней, коробки с землей и гвоздя дошкольникам практически показывают различную плотность (твердость) субстрата и то, ка­ким образом белка приспособлена ловко лазать и бегать по деревьям. Острым концом гвоздя (модель когтя белки) дети нажимают по очереди на камень, дерево, землю и обнаруживают, что в ка­мень гвоздь не входит, на дереве оставляет след — ямку, а в землю легко проваливается по самую шляпку. Из этого делается логический вывод, что по каменной вертикали (столб, стена) белка заб­раться не сможет, а в дереве ее когти слегка утопают, что позво­ляет ей прочно удерживаться на этом субстрате в любом положе­нии. По земле белке бегать трудно, так как когти слишком глубоко уходят в нее, что замедляет передвижение (белка становится уязвимой, если она оказывается на земле вдали от деревьев).

Другой пример. Дошкольникам надо показать, что длина ног сказывается на скорости передвижения: чем она больше, тем быстрее животное передвигается. Мы готовим картонные ноги — длинные (синего цвета) и короткие (красного цвета). Угол шага у всех ног одинаковый. Перед началом эксперимента перед каждой парой детей на стол кладут белую бумагу, на которой были изобра­жены стартовая линия и перпендикулярно к ней две беговые дорожки. Дети, сидящие за одним столом, работают вместе, им дают две пары картонных ног — короткие и длинные. Всем предлагается на своей дорожке сделать по пять шагов со стартовой линии и отмечать каждый шаг карандашом. Затем они сравнивают длину пройденного пути и обнаруживают, что одни ноги ушли намного дальше, чем другие. Дошкольникам задают вопрос: почему это произошло, если количество шагов было одинаковым? Наложе­ние длинных и коротких ног друг на друга помогало выяснить, что шагают они одинаково (т.е. угол шага совпадал), но одни значительно длиннее других. Дети сами приходили к выводу: длинные ноги делают большие шаги, поэтому пройденный ими путь длиннее. Затем дети меняются ногами, стирают пометки на дорожках, проделывают все снова и таким образом убеждаются, что длина пройденного пути (фактически скорость передвижения) зависит от размера шага: чем длиннее ноги, тем быстрее может бегать животное.

Моделирующие действия с бумагой (прямой, скомканной, сложенной веером и в виде голубя) включаются в занятие, на котором с детьми обсуждается, каким образом птицы приспособлены к полету в воздухе. Выше указывалось, что разнообразные моделирующие действия использованы А.М.Федотовой при ознакомлении дошкольников со свойствами воды, воздуха, твер­дого субстрата. Чтобы ощутить силу сопротивления воздуха, детям предлагается побегать с парусом за спиной. Чтобы понять, что вода — плотная среда и оказывает достаточно большое сопротивление при передвижении в ее толще, они с помощью веревки и большой емкости с водой протягивают предметы разной формы – обтекаемой, гладкой и угловатой. Это помогает понять, почему рыбы и другие водные животные имеют гладкую обтекаемую форму, как пользуются ластами, перепонками на пальцах.

Практическая деятельность с предметами в виде специальных упражнений и игровых приемов может широко использоваться работе с детьми для ознакомления их с различными видами приспособленности животных к среде обитания. При этом детям предоставляется возможность разнообразно и многократно действовать с предметами, анализировать получаемые результаты и допускаемые ошибки (такого рода практическая деятельность с настоящими животными полностью исключается). Практическая моделирующая деятельность может быть включена в число приемов, обеспечивающих более глубокое познание явлений природы. Она отвечает стремлению дошкольников познавать окружающий мир через деятельность.