CC BY
263
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В КУРСЕ ГЕОГРАФИИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ
Работа представлена кафедрой географии Якутского государственного университета им. М. К. Амосова.
Научный руководитель - доктор педагогических наук, профессор О. М. Кривошапкина
В статье рассматриваются вопросы обучения школьников статистическим методам в рамках школьного курса географин: цели обучения, понятие и виды статистических методов, этапы обучения статистическим методам, модель обучения и результаты педагогического эксперимента.
The article covers the problems of teaching statistical methods to schoolchildren within the framework of the geography course: aims of teaching, the notion and types of statistical methods, stages of their teaching, the educational model and results of the pedagogical experiment.
В курсе географии общеобразовательной школы используются разнообразные количественные данные. Они иллюстрируют географические объекты, процессы и явления, с их помощью изучаются закономерности развития природы и общества, проводятся сравнения и т. д. Для успешного освоения географии учащиеся должны уметь ориентироваться в полученной информации, уметь делать выводы и прогнозы на основе ее анализа. В требованиях Государственного стандарта общего образования по географии к знаниям и умениям учащихся отмечается, что учащиеся должны овладеть умениями использования статистических материаловдчя поиска, интерпретации и демонстрации различных географических данных (2004) .
Изучение статистических методов в школе направлено на достижение следующих целей:
1) усвоение знаний об основных статистических понятиях, методах, их значении и места в современной географической науке;
2) овладение умениями использования статистических материалов для поиска, интерпретации и демонстрации географических данных, а также применение статистических методов для оценки.объяснения и прогнозирования развития географических объектов, явлений и процессов;
3) формирование готовности к использованию статистических знаний и умений в учебной, научной деятельности и в повседневной жизни.
Многочисленные количественные данные обобщаются и анализируются с помощью ряда статистических методов. Статистические методы определяются как комплекс приемов по сбору массовых данных, их обобщение, представление, анализ и интерпретация. Без статистической подготовки затруднено восприятие и адекватная интерпретация разнообразной информации. Таким образом, овладение статистических методов является необходимым ус-
ловием успешного освоения курса географии в школе.
Статистические методы являются системой, все элементы которой взаимосвязаны друг с другом (рис. 1). Статистические данные могут быть взяты из учебников, атласов, справочников и других опубликованных источников, также их можно собрать с помощью анкетирования и непосредственного наблюдения. Обобщение данных наблюдения включает группировку - разбиение общей совокупности на группы однородных единиц и сводку - обобщение значений признаков в сводные статистические показатели для характеристики каждой частной совокупности, группы и совокупности в целом. Для удобного представления результатов обобщения или непосредственно исходной информации данные должны быть представлены компактно и удобно, для этого строятся таблицы и графики, картограммы и картодиаграммы.
Описание природных и общественных объектов, явлений и процессов основывается на использовании абсолютных, относительных и средних величин. Относительные величины являются результатом деления одного абсолютного показателя на другой и выражают соотношения между количественными характеристиками изучаемых явлений. Относительные величины выражают интенсивность явлений (соленость вод Мирового океана, урожайность сельскохозяйственных культур, плотность населения и др.), позволяют изучить развитие явления во времени, осуществить пространственнотерриториальные сравнения и др. Наиболее типичные черты и обобщенная характеристика однотипных явлений по одному из варьирующих признаков выражают средние величины.
Статистический анализ включает выявление вариации, взаимосвязей, отыскание закономерностей динамики. Для школьной географии изучение вариации, наряду с применением относительных и средних величин, имеет большое значение, так как
а о ю
л
и:
5
Н
и
5
Й
6 К (О X
л
с
ф
к
(О
о
5
С
О
го
о
I—
га
н о о;
га
х
о
0)
т
Н
X
с;
го
X
<
г
{
Рис. 1. Система статистических методов
суть географии заключается в выявлении территориальных различий изучаемого признака. Оценивается вариация с помощью ряда показателей - абсолютных (размах вариации,дисперсия, среднее квадратическое отклонение) и относительных (коэффициент осцилляции и коэффициент вариации). Относительные показатели вариации характеризуют степень однородности статистической совокупности по данному признаку. Например, таким образом можно оценить однородность экономических районов по разным признакам (природным, социальным, экономическим). Далее необходимо ответить на вопрос: почему возникла вариация? Для
этого используются возможности корреляционно-регрессионного анализа. При этом устанавливается круг важнейших факторов и измеряется сила влияния каждого из них. Например, воздействие широты, удаленности от океана на температуру воздуха.
Важным направлением анализа является изучение динамики. Чтобы предсказать развитие в будущем (сколько людей будет проживать в России в 2020 г., сколько автомобилей будет произведено и т. д.), нужно знать фактическую динамику в прошлом: как изменялись показатели, имелась ли тенденция в их изменении,какой характер колеблемости данных.
Каждый шаг анализа заключается интерпретацией полученных результатов. Какое заключение можно сделать исходя из проведенного анализа, что говорят нам цифры - подтверждают ли они исходные предположения или открывают что-то новое? Если заключения основаны на данных выборки, то она должна быть репрезентативной и необходимо определить точность полученных результатов.
Обучение статистическим методам в школе представляет собой сложную систему, состоящую из разных подсистем. На рис. 2 представлена модель разработанной нами методической системы обучения учащихся статистическим методам географических исследований.
Для обучения статистическим методам мы использовали несколько подходов: методологический, воздействующий на цели и процесс обучения: системный, который воздействует как на содержание, так и на процесс обучения; деятелъностно-алгоритми-ческий подход влияет на процессуальную сторону обучения; проблемный подход определяет и содержание, и процесс обучения; процессуально-ориентированный подход воздействует на процесс обучения, в первую очередь на проведение статистических экспериментов и исследований.
Содержательный компонент методической системы состоит из двух частей: географической и статистической. Географическая часть представляет информационную базу, на которой строится использование статистических методов. Информационной базой являются количественные показатели, характеризующие состояние и развитие объектов природы и общества. Их можно разделить на две группы: 1-я группа -показатели, используемые в физической географии: высота, глубина, температура, давление воздуха и др.; 2-я группы - показатели, используемые в социально-экономической географии: численность населения, объем выпускаемой продукции отраслями хозяйства и т. д.
Статистическая часть содержания построена на разделении статистической науки на две части - описательная статистика и аналитическая статистика. Обучение статистическим методам осуществляется по спирали, постепенно усложняясь с переходом на следующий этап изучения.
При анализе содержания образования выделяют четыре основных компонента: знания, умения, опыт творческой деятельности и опыт эмоционально-ценностного отношения к миру, деятельности.
Знания - для освоения статистического метода учащиеся должны освоить ряд понятий, важнейшими из которых являются: статистические показатели, статистические закономерности, совокупности, ряды распределения, группировки, статистические величины (абсолютные, относительные, средние), вариация, корреляция, регрессия, ряды динамики.
Умения - к числу статистических умений относятся умение определять признаки описания статистических объектов, умение их обобщать, систематизировать, сравнивать, анализировать, прогнозировать.
Опыт творческой деятельности Приобретение опыта применения статистических методов осуществляется поэтапно: ознакомление с отдельными элементами статистических методов, формирование системного представления о статистических методах и осознанное их использование в разных ситуациях. Многократное применение статистического метода в разных ситуациях (стандартных, модифицированных, новых) позволяет рассмотреть статистический метод с разных сторон, в приложении к разным объектам. Это дает учащимся возможность выделять принципиальные стороны статистического метода и таким образом применять его в разных ситуациях.
Опыт эмоционально-ценностного отношения к статистической деятельности включает взгляды, убеждения, ценностные ориентации, а также мотивы деятельности, нравственные проблемы, которые находят
Использование статистических методов исследований в курсе географии средней школы
Факторы, влияющие на обучение
Внешние: Государственный стандарт общего образования по географии, Концепция профильного обучения, Базисный учебный план
Т
Внутренние: состояние образования в регионе, в школе, статистическая подготовка учителя географии, установка учащихся на овладение СМ
£
Мотивационный компонент
Практическое применение СМ в учебной, научной деятельности, повседневной жизни для решения проблем Познавательный интерес учащихся.
Деятельно -стно-алгоритмический
Целевой компонент
• Освоение знаний об основных СМ
• Овладение умениями применения СМ для поиска, интерпретации и демонстрации географических данных, применение СМ для объяснения, оценки объектов, явлений и процессов, прогнозирования их развития
Использование СМ в учебной, научной деятельности, повседневной жизни, в последующем обучении
Геогра- фический Статис- тический
Информацией ная база: 1 )физ. геогр. •* 2) соц. и эконом. _ география Методическая база: Описательная статистика "Аналитическая статистика
Знание СМ и их роли в географии Умение применять СМ на уроках, в исследованиях, в жизни Опыт творческого применения СМ Опыт эмоционально-ценностного отношения к изучаемым закономерностям
Процессуальный
компонент _Г
1
Формы Методы
организации обучения СМ
обучения СМ
Статистичес- Репродук-
ким практикум > тивный
Стат. Частично-
эксперимент > поисковый
Стат. Исследова-
исследование * тельский
I
Этапы обучения СМ:
1. Интегрирование СМ в географию (6-8 кл.)
2. География +Элективный курс «СМ исследований в географии» (9 класс)
3. Творческое применение СМ на уроках географии, в научных исследованиях, в повседневной жизни
Использо-
вание
МПС
X
Комплек-
сное
обучение
статистике
Результативный компонент
Определение уровня усвоения знаний и умений применения СМ; Оценка личных достижений учащихся, в том числе в исследовательской деятельности
Достаточный уровень методической подготовленности учителей географии к обучению статистическим методам
в
Рис. 2. Модель методической системы обучения учащихся статистическим методам
2
отражение в поведении школьников . В процессе статистического обобщения и анализа учащиеся формируют собственное отношение к изучаемому явлению, понимают смысл производимых действий. Иначе теряется интерес к учебному процессу, ученики производят операции механически, что заметно снижает эффективность обучения.
Следующий компонент методической системы - процессуальный, который включает формы и методы обучения статистическим методам.
Важное место в модели системы обучения статистическим методам принадлежит формам организации работы учащихся. Под ними мы будем понимать ограниченную рамками времени конструкцию отдельного звена процесса обучения. В обучении статистическим методам применяются следующие основные формы организации обучения: практикум, эксперимент, исследование. Практикум включает решение задач разной степени сложности: типовых и необычных для учащихся. Эта форма применяется на вводном этапе овладения статистическим методом. Учитель объясняет назначение метода, показывает приемы, из которых он состоит, затем показывает решение задачи, учащиеся решают их, в заключение учитель распределяет индивидуальные задания между учащимися. Цифры в задачах должны быть небольшими, округленными, желательно также, чтобы и результат был однозначным (выражался одним конечным числом). При соблюдении этого условия учащиеся сконцентрируют внимание на сути операций, а не на конкретных цифрах.
Следующая форма - статистический эксперимент, который является моделью статистического исследования. Проводя статистический эксперимент, учащиеся готовятся к самостоятельному исследованию. Эксперимент является ориентиром, на который равняются учащиеся, иначе говоря, это инструкция для проведения исследования. Количественные данные здесь будут при-
ближены к реальным, но все же большие цифры использовать нежелательно.
Процесс обучения включает также проведение статистических исследований. Важнейшей целью обучения является активное включение учащихся в процесс исследования, объединяющего в единое целое формулировку ключевых вопросов, процесс сбора данных, сводку и группировку, построение таблиц и графиков, изучение общих типичных черт единиц совокупности, изучение вариации признака в совокупности, изучение взаимосвязей, тенденции развития, оценку точности результатов исследования. Во время исследования учащиеся отбирают статистические методы самостоятельно, учитель лишь вносит корректировки. Школьники проходят все этапы научного исследования, результатом является представление его на конференциях (классных, школьных и т. д.).
Обучение тесно связано с понятием «методы обучения». Это важный компонент методической системы формирования статистических знаний и умений. В образовании метод - это форма реали-
3
зации содержания образования . Метод обучения - сложное, многомерное образование, имеющее неоднородную структуру (совокупность приемов - элементов метода, его составных частей). В своем исследовании мы использовали классификацию, предложенную И. Я. Лернером и М. Н. Скаткиным в 1965 г.: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично-поисковый (эвристический), исследовательский методы.
Формирование статистических умений должно быть распределено между всеми годами обучения географии: с 6-го по 10-й класс. Мы выделили три этапа обучения статистическим методам:
1-й этап (6-8-й класс) - этап интегрированного изучения статистических методов с географией. На этом этапе учащиеся знакомятся с элементами статистических методов.
2-й этап (9-й класс) - этап систематизации и обобщения статистических методов. В 9-м классе происходит расширение объекта изучения: к природным комплексам добавляются социальные и экономические. Роль статистических методов в географии резко возрастает, и для более эффективного их применения мы предлагаем ввести в учебные планы 9-го класса элективный курс «Статистические методы исследований в географии».
3-й этап (10-11-й класс) - этап творческого применения статистических методов. На этом этапе статистические методы вновь рассматриваются иытегрированно с географией, но уже на другом, более высоком уровне. Учащиеся самостоятельно могут применять статистические методы и при изучении географии, и в научных исследованиях.
Важным компонентом процесса обучения статистическим методам является проверка и оценка результатов обучения, т. е. контроль знаний и умений. Для контроля уровня сформированности статистических знаний и умений в рамках настоящего исследования применяются следующие методы диагностики: устный и письменный опрос, анкетирование, тестирование, оценивание, накопление статистических данных, их анализ.
Нами были использованы критерии, показатели эффективности применения разработанной методики обучения в преподавании географии:
• полнота усвоения содержания метода;
• степень усвоения умений использования метода;
• полнота усвоения связей и отношений данного методам с другими.
В соответствии с перечисленными критериями усвоения метода можно определить количественные показатели их усвоения. В качестве таких показателей мы воспользовались коэффициентами, предложен-
4
ными А. В. Усовой :
1. Коэффициент полноты усвоения содержания, определяемый отношением:
I,’
ГГ _ ' = > I
’
где /.-количество существенных признаков метода, усвоенных г'-м учащимся; / - количество признаков, подлежащих усвоению; N - количество учащихся в классе.
2. Коэффициент полноты усвоения умений: N
_ 2>,
Ко = -— >
т • N
где т. - полнота усвоения объема г'-м учащимся; т - объем, подлежащий усвоению на данном этапе обучения; /V - количество учащихся в классе.
3. Коэффициент, характеризующий пол-
ноту усвоения связей данного метода с другими: N
_ I»!
Л __
n-N
Ксв
где п.. - количество связей, усвоенных /-м учащимся; п - количество связей, которые должны быть усвоены учащимися на данном этапе обучения; N - количество учащихся в классе. _ _ _
Значения коэффициентов Ксод, Ко, Ксв колеблются от 0 до 1 и не могут быть более 1.
Эксперимент проводился на базе СОШ № 23 и 19 г. Якутска. Для проведения исследования были отобраны ученики 9-х классов. Им были предложены работы по географии на применение следующих статистических методов: относительные величины; средние величины; показатели вариации; изучение динамики. Во время проведения уроков учащиеся экспериментальной группы определяли относительные величины: сравнивали уровни развития экономики в субъектах Федерации, изучали структуру хозяйства; определяли средние уровни развития экономики в экономическом районе и выявляли различия с помощью размаха вариации и коэффициента осцилляции.
В конце изучения тем учащимся предлагались контрольные работы. Их результаты показаны в табл. 1.
Из таблицы видно, что эффективность усвоения знаний и умений выше в экспе-
риментальной группе, что подтверждает правильность применяемой методики. Чтобы учащиеся лучше усвоили необходимые знания и умения, нужно использовать статистические данные не только для
Таблица 1
Результаты педагогического эксперимента
Группы — — —
Код Ко Ксв
Экспериментальная 0,53 0,88 0,94
Контрольная 0,31 0,37 0, 30
иллюстрации географических объектов, обходимый метод, применять его в нуж-
явлений и процессов. Необходимо на- ной ситуации, грамотно вычислять стати-
учить школьников умениям отбирать не- стические показатели.
ПРИМЕЧАНИЯ
' Петрова Н. Н. Новый образовательный стандарт. Оценка качества подготовки выпускников основной школы по географии: 9 класс. М.: Экзамен, 2006.
Душина И. В., Таможнях Е. А., Пятунин В. Б. Методика и технология обучения географии в школе: пособие для учителей и студентов пед. ин-тов и ун-тов. М.: ООО «Издательство «Астрель»; ООО «Издательство АСТ», 2004.
Краевский В. В., Хуторской А. В. Основы обучения. Дидактика и методика: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2007.
*УсоваА. В. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения. М.: Педагогика, 1986.
