Выявление возможностей моделирования для формирования знаний об объектах и явлениях природы

Процесс познания окружающего мира непрост для ребёнка. Познавая, ребёнок осваивает представления о связях в социуме, о многообразииобъектов и явлений природы, о ценностях природы. При этом его знания, как показали научные исследования, приобретают качество системности. Тем самым возрастают возможности операциональной стороны интеллекта: совершенствуются познавательные умения, наблюдательность и познавательный интерес, способность понимать последствия поступков и осознавать важность соблюдения правил и норм поведения в природе. Всё это позволяет детям творчески применять полученные знания и умения в повседневном общении с природой.

В работе с детьми дошкольного возраста очень важно организовывать следующие виды познавательной деятельности:

- наблюдение;

- моделирование;

- поисково-исследовательскую деятельность.

Сущность наблюдения заключается в чувственном познании природных объектов, в познании их через различные формы восприятия - зрительное, слуховое, тактильное, кинестетическое, обонятельное и др. Правильная организация чувственного познания природы обеспечивает формирование и развитие у детей отчетливых представлений о животных и растениях, о сезонных явлениях природы. Руководство наблюдениями дает возможность научить дошкольников выделять самые различные признаки объектов природы и ориентироваться в наиболее значимых, обнаруживать через них взаимосвязь растений, животных с явлениями неживой природы [13].

Познание дошкольниками окружающего мира, явлений природы возможно не только посредством наблюдений - большую помощь в этом может оказать моделирующая деятельность. Многообразие природных явлений, составляющих непосредственное окружение детей, создает видимость их легкого познания в процессе наблюдений. Но пугливость и скрытый образ жизни многих животных, растянутая во времени изменчивость развивающихся организмов или сезонных явлений природы, незаметные для восприятия связи и зависимости внутри природных сообществ рождают объективные трудности для дошкольников, мыслительная деятельность которых находится в становлении. Это и вызывает необходимость моделирования некоторых явлений, объектов природы.

В процессе экологического воспитания дошкольнику предстоит усвоить много информации, и именно моделирование поможет ему в этом. В исследованиях многих психологов (Л.А. Венгер, Д.Б. Эльконин и др.) отмечается доступность метода моделирования детям дошкольного возраста [23].

Доступность деятельности моделирования доказана в исследованиях: А.В. Запорожца, Л.М. Маневцовой, Н.Н. Поддьякова, И.А. Хайдуровой и др. Данными исследователями было доказано, что для ребенка-дошкольника основным путем развития является эмпирическое обобщение, заключающееся в интеграции в единое целое полученной на основе чувственного опыта информации. Осуществляется такое обобщение с помощью наглядно-образных средств (сенсорных эталонов, символов, знаков)» [22].

С помощью модели ребенок опосредованным путем познает окружающий мир. Моделирование является одним из наиболее перспективных методов реализации экологического развития, поскольку мышление дошкольника отличается предметной образностью и наглядной конкретностью. Модели являются средством перехода от наглядно-действенного и наглядно-образного познания мира к познанию схематическому, творческому.

Метод моделирования имеет так же развивающее значение, так как открывает у ребёнка ряд дополнительных возможностей для развития его умственной активности, в том числе и при ознакомлении с окружающим миром. Для становления ребёнка как субъекта деятельности, важно предоставить ему возможность самостоятельно находить информацию, адекватную цели, познавать и использовать освоенные способы действий. В этом ему поможет использование моделей и активное участие в процессе моделирования.

Рассмотрим, что же такое модель и моделирование? Модель – система объектов или знаков, воспроизводящая некоторые существенные свойства системы-оригинала. Модель используется в качестве заместителя изучаемой системы. Модель упрощает структуру оригинала, отвлекается от несущественного. Она служит обобщённым отражением явления.

Модель - материальный заместитель реально существующих предметов, явлений природы, отражающий их признаки, структуру, взаимосвязи между структурными частями или отдельными компонентами [6].

Модели могут представлять собой материальные предметы или быть математическими, графическими, действенными, информационными (наглядно-образные, логико-символические), а процесс создания и использования этих моделей и есть моделирующая деятельность.

Моделирование - наглядно-практический метод обучения. Модель представляет собой материальный заместитель реально существующих предметов, явлений природы, отражающий их признаки, структуру, взаимосвязи между структурными частями или компонентами.

По мнению С.Н. Николаевой, модель - это предметное, графическое или действенное изображение чего-либо, а процесс создания модели называется моделирующей деятельностью. Например, глобус - это предметная модель Земли, а его изготовление воспитателем вместе с детьми можно назвать моделирующей деятельностью [13].

Моделирование в детском саду – это совместная деятельность воспитателя и дошкольника, направленная на создание и использование моделей. Моделирование основано на принципе замещения реальных объектов предметами, схематическими изображениями, знаками.

Главной характеристикой модели является то, что она отражает, содержит в себе существенные особенности натуры, в удобной форме воспроизводит самые значимые стороны и признаки моделируемого объекта. Любой шар можно назвать моделью Земли, но только по одному признаку - ее шарообразной формы. Глобус как предметная модель воспроизводит большое количество существенных признаков нашей планеты - соотнесенные в масштабе материки и океаны, моря и реки, горы и долины, государства и города. На глобусе мы находим полюса Земли, по меридианам и параллелям можем определить местоположение любой точки. Географическая карта - это тоже модель Земли, но уже графическая, она отображает планету в плоскости бумаги. Глобус и карта - предметы, которые помогают ориентироваться в громадном пространстве, совершать путешествия по странам и континентам, не выходя из дома. [10].

Цель моделирования в детском саду – обеспечение успешного усвоения детьми знаний об особенностях объектов природы, их структуре, связях и отношениях, существующих между ними.

Рассмотрим значение использования модельного материала.

1. Развитие мыслительной активности детей.

2. Развитие способности абстрагировать существенные признаки объектов, явлений окружающей природы.

3. Глубокое понимание фактов и явлений окружающей действительности.

4. Формирование обобщенных представлений и элементарных понятий об объектах, явлениях природного окружения, их систематизация и формирование у дошкольников целостного образа природы.

Использование метода моделирования в работе с детьми дошкольного возраста позволяет решить следующие задачи:

- развивает у детей умственную активность, сообразительность, наблюдательность, умение сравнивать;

- учит вычленять главные признаки предметов, классифицировать объекты, выделять противоречивые свойства объекта;

 - наглядно увидеть, понять связи и зависимость в окружающем мире;

- способствует развитию речевых навыков, психических процессов и в целом интеллектуальному развитию дошкольника.

В основе метода моделирования лежит принцип замещения: реальный предмет ребенок замещает другим предметом, его изображением, каким-либо условным знаком. Первоначально способность к замещению формируется у детей в игре (камешек становится конфеткой, песок - кашкой для куклы, а он сам - папой, шофером, космонавтом). Опыт замещения накапливается также при освоении речи, в изобразительной деятельности [18].

В детском саду в качестве условных заместителей (элементов модели) могут выступать символы разнообразного характера: создаваемые детьми конструкции, аппликации, рисунки, геометрические фигуры, символические изображения предметов (условные обозначения, силуэты, контуры, пиктограммы), планы и многое другое.

Демонстрация моделей позволяет:

- научить ребенка выделять существенные признаки и компоненты наблюдаемых природных объектов, устанавливать связи между ними;

- раскрыть важные особенности объектов природы и закономерные связи, существующие в ней.

Рассмотрим этапы овладения детьми моделированием.

1. Освоение детьми действий замещения. 3 года

В младшем дошкольном возрасте замещение осуществляется на основе внешних признаков (цвет, величина и пр.).

2. Использование самих моделей.

Модель дает воспитатель. Задача ребенка: с помощью модели решить познавательную задачу.

3. Построение моделей самим ребенком.

Ребенок создает модель на основе готовой (по образку). Далее, постепенно овладевая процессом абстрагирования не только внешне воспринимаемых признаков объектов, предметов окружающего мира природы, но и внутренних связей, зависимостей, ребенок учиться создавать достаточно сложные модели.

Обучение детей моделированию тесно связано с использованием системы исследовательских действий и планомерным анализом, и сравнением объектов или явлений природы[10].

В дошкольном обучении можно применять разные виды моделей.

1. Предметные – в них воспроизводятся конструктивные особенности, пропорции, взаимосвязь частей каких-либо объектов. Это могут быть технические игрушки, в которых отражен принцип устройства механизма; модели построек. Например, с детьми старшего возраста можно сделать глобус (из папье-маше на мяче или воздушном шаре, либо другим способом). Такой глобус позволяет давать информацию о Земле постепенно и небольшими порциями: в течение учебного года приклеивать материки, обозначать государства, города, моря, которые так или иначе оказались в поле зрения детей, наносить печатными буквами их названия. Большой интерес у дошкольников вызывают путешествия по глобусу, приклеивание изображений животных, проживающих в океанах, на других материках.

Полезна демонстрация картонных моделей, на которых представлено одно из закономерных и широко распространенных явлений животного мира - защитная окраска покровов: маскировочная, отпугивающая, расчленяющая. Воспитатель сам или вместе с детьми может изготовить модель бабочки павлиньего глаза на коре дерева и с помощью подвижных крыльев демонстрировать то маскировочную окраску нижней их стороны, то яркие и отпугивающие, похожие на глаза, пятна на верхней их стороне. Модель можно использовать многократно, показывая морфофункциональную приспособленность насекомого к окружающей среде: бабочка неподвижно отдыхает на дереве, сложив крылья (в этот момент ее защищает маскировочная окраска); бабочка тревожится - открывает и закрывает крылья, отпугивая всех, кто к ней приближается, крупными синими "глазами" на верхней стороне крыльев [13].

В познавательную деятельность детей целесообразно включить такие предметные модели, с которыми они смогут совершать практические действия. Дошкольникам можно показать, что длина ног влияет на скорость передвижения: чем ноги длиннее, тем животное быстрее перемещается в пространстве. Процесс моделирования этого явления можно организовать следующим образом: на столе перед каждой парой детей надо положить большой лист белой бумаги с обозначенными на нем стартовой линией и двумя дорожками, по которым будут шагать картонные "ноги" - у одного ребенка длинные, а у другого короткие. Каждый из детей делает одинаковое количество шагов (например, по пять), отмечая их карандашом на дорожке, а затем сравнивают результат: дальше ушел тот, у кого "ноги" длиннее. Делают больше шагов, меняются "ногами", но результат остается неизменный - всегда дальше уходят более длинные "ноги". Надевая сверху на них головы разных животных, моделирование можно превратить в игру соревнование "Кто из животных скорее прибежит к финишу" [13].

Интересную модель хищной птицы можно сделать из черной бумаги. Прикрепив ее с помощью резинки к концу палки, легко демонстрировать нападение с воздуха и защитное поведение горных животных. Нападение хищника на жертву в природе видеть практически невозможно (а дошкольникам и не нужно), поэтому моделирование в этом случае становится особенно уместным.

2. Предметно-схематические модели. В них существенные признаки, связи и отношения представлены в виде предметов-макетов. Например: полоски бумаги разных оттенков зеленого цвета можно использовать при абстрагировании цвета листьев растений; изображение геометрических фигур на карточке – при абстрагировании и замещении формы листьев; полоски бумаги разной фигуры (гладкая, бугристая, шероховатая) – при абстрагировании и замещении характера поверхности частей растений – листьев, стеблей и т. д. [13.]

Другая модель дает возможность формировать у детей обобщенное представление о маскировке как таковой. После демонстрации на пестрой и белой части панели 3-4 фигур (геометрических и в форме животных) в неподвижном состоянии и в движении вдоль прорези, дети начинают понимать, что для маскировки любого объекта необходимо сочетание двух условий: окраски, совпадающей с фоном, и неподвижности. Таким образом, становится очевидной объективно существующая, но скрытая от восприятия ребенка связь между строением, поведением животного и его средой обитания.

Наиболее приемлемым типом предметно-схематических моделей, доступных старшим дошкольникам, является ведение календаря природы. Дети учатся фиксировать свои наблюдения, обобщать их и делать выводы о некоторых закономерностях происходящих явлений. В отличие от более младших детей, которые в календаре отмечают только погоду, старшие дошкольники отмечают и появление первых цветов, первых листьев на деревьях, первую грозу, побелку деревьев весной, а осенью отмечают появление первых желтых листьев, окончание сбора урожая на огороде, пахоту, прилет снегирей и т.п. В календаре появляются небольшие детские рисунки-символы: желтые шапочки мать-и-мачехи, веточка с желтыми листочками, журавлиный треугольник, красногрудый снегирь и т.д [12].

3. Графические модели (графики, схемы и т. д.) передают обобщённо (условно) признаки, связи и отношения явлений. Примером такой модели может быть календарь погоды, который ведут дети, используя специальные значки-символы для обозначения явлений в неживой и живой природе. Например, при формировании понятия «рыбы» в старшей группе используется модель, в которой отражены существенные, наглядно воспринимаемые признаки данной систематической группы животных: среда обитания, своеобразное строение конечностей (плавники), форма тела, покров тела, жаберный способ дыхания, в которых проявляется приспособление рыб к водной среде обитания.

С дошкольниками можно создавать и использовать самые различные модели. Важнейшими из них являются календари природы - графические модели, которые отражают разнообразные, длительно происходящие явления и события в природе. Любой календарь природы имеет большое значение для экологического воспитания детей с двух точек зрения: сначала происходит его создание (моделирование явлений), затем - использование в учебном или в воспитательном процессе. Можно выделить три типа календарей, имеющих широкое применение в дошкольных учреждениях и отражающих те явления природы, которые находятся в поле зрения детей и составляют содержание частых наблюдений.

1. Календарь наблюдений за сезонными явлениями природы.

2. Календарь наблюдения за ростом и развитие растений или животных.

3. Календарь наблюдения за птицами.

Кроме моделирования закономерных процессов природы (сезонные изменения, рост и развитие живых существ) с детьми можно изготовить целый ряд моделей, которые воспроизводят отдельные явления или объекты природы и позволяют дошкольникам познать их существенные стороны. Графическое моделирование может быть использовано при составлении карты-схемы помещения группы, участка детского сада, территории ближайшего природного окружения. Моделирование пространства, в котором протекает жизнедеятельность ребенка, помогает ему по-новому взглянуть на окружающий мир. Составление карты-схемы особенно целесообразно при создании экологической тропы, определении маршрута в природу, по которому дети регулярно совершают прогулки и экскурсии. [12].

Экологические модели можно классифицировать по разным основаниям:

 - по характеру моделирования – модели объектов, процессов;

- по внешнему виду – плоскостные и объёмные;

 - по месту расположения – настенные, настольные и напольные;

 - по способу использования – статические и динамические и т. д.

При использовании моделей для обогащения представлений детей о животных необходимо:

 - систематически, вариативно использовать экологические модели в совместной деятельности с детьми;

 - включение используемых моделей строить на основе учёта особенностей представлений детей о животных;

 - последовательность осваиваемых моделей должна отражать усложнение представлений об объектах природы;

- предполагать вариативные задания по применению приобретённых дошкольниками представлений в разнообразной деятельности;

-  стимулировать детей к активному самостоятельному созданию моделей;

- размещать в предметно-развивающей среде разнообразные виды моделей экологического содержания.

Придумывая разнообразные модели вместе с детьми, необходимо придерживаться следующих требований:

- модель должна отображать обобщённый образ и подходить к группе объектов;

- раскрыть существенное в объекте;

- замысел по созданию модели следует обсудить с детьми, чтобы она была им понятна.

Модели многофункциональны. Они могут использоваться как на занятиях, так и в совместной и самостоятельной деятельности. На основе моделей можно создать разнообразные дидактические игры.

Таким образом, модели и моделирование позволяют демонстрировать существенные экологические связи в природе, поэтому процесс моделирования и использования готовых моделей является методом экологического воспитания.

В результате освоения детьми дошкольного возраста моделирования, значительно повышается уровень их экологической воспитанности, которая выражается, прежде всего, в качественно новом отношении к природе. Ребенок накапливает нравственно-ценностный опыт отношения к миру, что придает его деятельности гуманный характер. Таким образом, моделирование позволяет дошкольникам овладеть умением экологически грамотно, целесообразно вести себя в природе .

Чтобы модель как наглядно-практическое средство познания выполняла свою функцию, она должна соответствовать ряду требований: 1) четко отражать основные свойства и отношения, которые являются объектом познания; 2) быть простой для восприятия и доступной для создания и действия с ней; 3) ярко и отчетливо передавать те свойства и отношения, которые должны быть освоены; 4) облегчать познание (М.И. Кондаков, В.П. Мизинцев, А.И. Уемов) [21].

Анализ исследований свидетельствует о том, что в процессе ознакомления дошкольников с моделями можно выделить несколько этапов.

Первый этап предусматривает овладение самой моделью. Дети, работая с ней, осваивают способы замещения реально существующих компонентов условными обозначениями.

На этом этапе решается важная познавательная задача – расчленение целостного объекта, процесса на составляющие компоненты, абстрагирование каждого из них, установление связи функционирования. На втором этапе осуществляется замещение предметно- схематической модели схематической. Это позволяет подвести детей к обобщенным знаниям, представлениям. Формируется умение отвлекаться от конкретного содержания и мысленно представить себе объект с его функциональными связями и зависимостями.

Третий этап – самостоятельное использование усвоенных моделей и приемов работы с ними в собственной деятельности. Дошкольники могут пользоваться ими в познавательной, художественно-эстетической, трудовой деятельности.

В психолого-педагогической литературе выделен ряд закономерностей формирования моделирования у дошкольников:

1) начинать следует с формирования моделирования пространственных отношений – в этом случае форма модели совпадает с типом отображенного в ней содержания, затем следует переходить к моделированию временных отношений, и наконец – к моделированию других типов отношений; 2) целесообразно начинать с моделирования единичных конкретных ситуаций, а затем приступать к построению моделей, имеющих обобщенный смысл; 3) следует начинать с иконических моделей, переходя к моделям, представляющим собой условно-символические изображения отношений; 4) обучение моделированию осуществляется легче, если начинается с применения готовых моделей, а затем следует их построение.

Обучение моделированию осуществляется в такой последовательности. Воспитатель: 1) предлагает детям описать новые объекты природы с помощью готовой модели, ранее усвоенной ими; 2) организует сравнение двух объектов между собой, учит вы- делению признаков различия и сходства, одновременно дает задание последовательно отбирать и выкладывать на панно модели, замещающие эти признаки; 3) постепенно увеличивает количество сравниваемых объектов до трех–четырех; 4) обучает детей моделированию существенных или значимых для деятельности признаков (например, отбор и моделирование признаков растений, определяющих способ удаления пыли с растений уголка природы); 5) руководит созданием моделей элементарных понятий, та- ких как «рыбы», «птицы», «звери», «домашние животные», «ди- кие животные», «растения», «живое», «неживое» и т.д. Обучение дошкольников моделированию должно быть связано с использованием обследовательских действий. Важно также учить детей планомерно вести анализ и сравнение объектов или явлений природы. Например, при сравнении двух растений учить сначала обследовать и моделировать признаки цветка или листа, а затем стебля, корня. При обследовании и выделении признаков каждый из них следует называть точным словом. [10].

Таким образом, по мнению С.Н. Николаевой, модель - это предметное, графическое или действенное изображение чего-либо, а процесс создания модели называется моделирующей деятельностью. Например, глобус - это предметная модель Земли, а его изготовление воспитателем вместе с детьми можно назвать моделирующей деятельностью

Моделирование в детском саду – это совместная деятельность воспитателя и дошкольника, направленная на создание и использование моделей. Моделирование основано на принципе замещения реальных объектов предметами, схематическими изображениями, знаками.

Главной характеристикой модели является то, что она отражает, содержит в себе существенные особенности натуры, в удобной форме воспроизводит самые значимые стороны и признаки моделируемого объекта.

С помощью модели ребенок опосредованным путем познает окружающий мир. Моделирование является одним из наиболее перспективных методов реализации экологического развития, поскольку мышление дошкольника отличается предметной образностью и наглядной конкретностью. Модели являются средством перехода от наглядно-действенного и наглядно-образного познания мира к познанию схематическому, творческому. Моделирование позволяем дошкольникам овладеть умением экологически грамотно, целесообразно вести себя в природе.