Использование фенологических и метеорологических наблюдений на уроках биологии и географии в условиях реализации ФГОС ООО ☼

Автор: Космовский Сергей Сергеевич

Анализируя стандарты второго поколения ФГОС ООО, стр. 7 Предметные результаты п. 11.5 Естественно-научные предметы, раздел биология сказано «формирование первоначальных систематизированных представлений о биологических объектах, процессах, явлениях, закономерностях»

Прекрасна и разнообразна природа нашей Родины. На ее просторах одновременно можно наблюдать не только различные периоды какого-либо сезона, но и разные фенологические фазы развития растительного и животного мира. К сезонным явлениям относятся и весенний прилет птиц, и отлет их осенью, кладка яиц и вывод птенцов, появление и исчезновение насекомых, развертывание листьев у деревьев и кустарников. Весь этот комплекс сезонных явлений изучает фенология (от греч. fenomen - явление и logos - учение) - наука о явлениях, учитывающая, систематизирующая изучающая закономерности сезонного развития природы. Фактическую основу фенологических знаний составляют фенологические наблюдения, содержащие сведения о сроках (календарных датах) наступления конкретных сезонных явлений.

Фенологическая работа в школе должна строиться в тесном сочетании с учебным процессом и различными формами внеклассной работы. Такими формами могут быть уроки    фенологии с основами метеорологии, занятия фенологического кружка, работа на пришкольном учебно-опытном участке, сбор ботанических и зоологических коллекций, участие в заготовках растительного сырья, работа на школьной метеостанции  и т.д.

Многолетняя повторяемость наблюдений является важным условием изучения природы. Это условие должно считаться непременным в организации фенологических и метеорологических  наблюдений в школах, независимо от того, для чего они проводятся – в целях учебно-воспитательной работы или в целях привлечения учащихся к накоплению фенологических данных для решения научно-практических задач фенологии.

  1. Основные задачи фенологической работы в школе:

1.       расширить и углубить знания учащихся о природе родного края;

2.       научить раскрывать закономерности в развитии природы;

3.       способствовать экологическому образованию;

4.       воспитывать у учащихся любовь к природе и бережное отношение к ней;

5.       развивать наблюдательность, любознательность, интерес к изучению природы;

6.       способствовать формированию диалектико-материалистического мировоззрения.

Но, как показывает опыт, фенологическая работа в школе лишь тогда становится результативной и полезной, когда учитель постоянно руководит ею, привлекает к наблюдениям всех учащихся.

Наблюдения за сезонным развитием объектов живой и неживой природы в течение нескольких лет дают возможность составить календарь природы своего района или села. На основании данных многолетних фенологических наблюдений, учащиеся могут получить представление о синхронности развития растений, их реакциях на условия окружающей среды. Способны в дальнейшем устанавливать причины, обусловливающие темпы развития, выявлять надёжные фенологические указания сроков проведения различных сезонных работ (например, по борьбе с вредителями, уходу за садом, сбору лекарственных растений и т. п.).

  2. Использование фенологических наблюдений в курсах природоведения, географии, биологии.

Фенологические наблюдения касаются многих тем школьных программ. Вот несколько примеров.

В теме «Гидросфера» по природоведению учащиеся знакомятся с реками и озёрами. Учитель имеет возможность вместе с учащимися проанализировать сроки ледохода, половодья, полного схода льда на водных объектах своей местности в различные годы и выявить взаимосвязи в природе.

В теме «Атмосфера» формируется понятие о погоде, о местных приметах и предсказаниях погоды. Учащимся может быть предложено задание проверить достоверность народных примет. Составить график хода среднесуточной температуры и розы ветров.

Большие возможности работать с данными фенонаблюдений имеются при изучении темы «Биосфера». Основные морфологические и физиологические особенности растений и животных раскрываются на объектах местной природы, а материал о сезонных изменениях в растительном и животном мире даётся на основе многолетних наблюдений за природой. Пользуясь многолетним календарём местной природы, учитель может познакомить учащихся с синхронностью в природе, т. е. явлением, когда одна и та же фаза наступает у нескольких видов растений одновременно или,  определённому моменту развития одних видов соответствует наступление определённых моментов других. Одна из причин синхронного развития в том, что растения одинаково реагируют на термический фактор. Синхронное развитие наблюдается ежегодно. Приведу несколько примеров.

Зацветает ива – набухают почки у многих деревьев и кустарников.

Зацветает черёмуха – развёртываются листья у березы.

Цветение  сирени совпадает с началом рассеивания плодов осины и ивы

Знание последовательности и синхронности в развитии природных явлений очень важно для практической деятельности человека.

В курсе физической географии изучаются темы, в которой даётся определение фенологии, рассказывается о фенологических сроках наступления сезонов, об их продолжительности. В тексте учебника приводятся фенологические сведения, явления природы, зависимость от географической широты, характеристика разнообразных растительных зон и т.д. Фенологические наблюдения на территории своей местности учениками могли бы стать хорошим материалом для изучения этих тем, расширить их теоретическую базу,  повысить интерес к изучаемым темам.

В курсе биологии в разделе «Растения» рассматривается ряд вопросов фенологии. В теме «Общее знакомство с цветковыми растениями» изучаются явления в жизни растений, в теме «Лист» - листопад, в теме «Стебель» - развитие побега из почки. При изучении темы «Птицы», рассматривают сезонные явления в жизни птиц – гнездование, кочёвки, перелёты. В разделе «Общая биология» включены следующие вопросы: факторы, управляющие сезонными явлениями живой природы; фотопериодизм, приспособления растений и животных к сезонному ритму внешних условий, состояние зимнего покоя и т. д.

К некоторым темам фенологические наблюдения не имеют прямого отношения, но их использование на уроках также необходимо. Например, при изучении темы «Семя» целесообразно привести сводки о весенних полевых работах, сравнив их с фенологическими наблюдениями учащихся. При изучении многообразия цветковых растений важно знать сроки роста и развития важнейших из них. При изучении насекомых-вредителей сельского и лесного хозяйства необходимо знать сроки развития этих насекомых, чтобы вести наиболее эффективную борьбу с ними.

Обязательным элементом являются фенологические наблюдения во время весенних и осенних экскурсий в природу. Так, в ходе осенней экскурсии  организую наблюдения за сезонными изменениями в жизни растений (изменение окраски листьев, листопад, образование и распространение плодов и семян), а также наблюдения за насекомыми и птицами.

Весенних экскурсий рекомендуется проводить как минимум две. Первая проводится ранней весной. Учащиеся отмечают образование первых проталин, изменение окраски коры у деревьев и кустарников (предвесенний «загар»), изменения в поведении зимовавших птиц, появление первых насекомых и др. Вторая весенняя экскурсия проводится в период зелёной весны, в мае. Я знакомлю учащихся с раннецветущими растениями, обращаю внимание на преобладание золотисто-жёлтой окраски их цветков. Учащиеся наблюдают за насекомыми, слушают пение птиц.

Эффективным методом при изучении фенологических явлений является практическая работа учениками на учебно-опытном участке по благоустройству территории и его художественному оформлению при высадке рассады цветов, составлении цветочных композиций.

Таким образом, сезонные экскурсии конкретизируют знания учащихся о местной природе, способствуют формированию у них научного мировоззрения, а также их  экологическому и эстетическому воспитанию.

3. Фенология и внеклассная работа

Большое место занимают фенологические наблюдения во внеурочной, урочной и внеклассной работе, при выполнении летних заданий, на занятиях кружков и в работе школьных лесничеств.

В состав фенологического кружка рекомендую вовлекать, начиная с пятого класса, учеников с хорошо выраженными натуралистическими склонностями.

Главные задачи кружка – научить детей наблюдать, вызвать у них интерес к изучению природы, углубить и расширить знания о природе своей местности, воспитать любовь к природе и стремление к её охране. Главная часть работы фенологического кружка должна состоять в проведении регулярных фенологических наблюдений всеми его членами, оформление полученных материалов в виде календарей природы, таблиц, рисунков и т. п. В круг работы кружка может входить изготовление наглядных фенологических пособий для использования на уроках. Большую часть занятий кружка фенологов составляют экскурсии и походы. Во время их проведения учащиеся наблюдают за сезонными изменениями, описывают фенологическое состояние растений, изучают влияние микроклимата на развитие растений, знакомятся со следами деятельности животных, учатся распознавать следы зверей и птиц на снегу зимой, различать птиц весной по голосам и т. д.

4. Преподавание курса «Фенология с основами метеорологии» в 7,8 классах.

Курс «Фенология с основами метеорологии» преподаётся в школе с 2010 года по авторской программе С.М. Космовского. В учебном плане значится как предмет.

Цель: формирование у учащихся экологического мировоззрения, развитие интереса у учащихся к изучению фенологии, как науки, изучающей временные параметры сезонного развития природы и метеорологии, как науки о физическом состоянии атмосферы и об атмосферных явлениях.

Задачи:

ü   овладеть методикой фенологических и метеорологических наблюдений;

ü   выполнять программы фенологических и метеорологических наблюдений;

ü   научить учащихся производить измерения по метеорологическим приборам.

Программа курса содержит:

ü сведения из области фенологии: первичная обработка и практическое использование фенологических наблюдений;

ü сведения и области метеорологии: регистрация атмосферного давления, вера и влажности воздуха с помощью самописцев; агроклиматические условия полевых работ, температура почвы, снежный покров, агроклиматические условия произрастания сельскохозяйственных культур

Определенные явления в жизни растений (распускание лист­вы, цветение, плодоношение, листопад) повторяются из года в год.

Сезонные периодические явления в жизни животных и расте­ний изучает фенология.

Постоянные фенологические наблюдения за растениями и животными родного края помогают установить особенности раз­вития живой природы и определить сроки проведения сельско­хозяйственных работ. Эти наблюдения доступны каждому, их надо вести регулярно и записывать в фенологический дневник.

Если вы заметили и записали сроки наступления сезонных явлений в природе и сельском хозяйстве: когда в нашей местно­сти прилетели скворцы, растаял снег, зазеленели березки, за­цвели ветренницы; когда посеяли огурцы и высадили рассаду томатов; когда созрела озимая пшеница, начали ее убирать, - вы провели фенологические наблюдения.

В фенологическом понимании развитие измеряется не безот­носительным временем, а конкретными отрезками астрономиче­ского календаря. Для характеристики, например, фазы цветения рябины мало сказать, что эта фаза длится в среднем 14 дней. В фенологическом измерении требуется указать, что эта фаза в определенном пункте развивается в период с 6-го по 20-е июня.

Фенологию интересует время, требуемое для развития того или иного природного объекта, в его точной привязке к кален­дарным датам.

Метеорологические наблюдения - это наблюдения над фи­зическими процессами, происходящими в атмосфере и на по­верхности земли.

Обычно наблюдают такие элементы погоды: видимость; об­лачность; атмосферные явления - снег, дождь, изморось, град, грозу. Измеряют направление и силу ветра, температуру и влажность воздуха, количество выпавших осадков, толщину снежного покрова, температуру почвы; отмечают продолжитель­ность солнечного сияния.

Метеорологические наблюдения производятся с целью полу­чения информации:

- для обеспечения организаций сведениями о погоде в пункте наблюдений;

- для предупреждения об опасных явлениях;

-  для обеспечения прогностических органов данными для составления прогнозов;

-  для накопления и обобщения данных о метеорологи­ческом режиме на территории пункта наблюдения.

-  Фенологическая фаза (фенофаза) - это сезонное состоя­ние объекта, в котором он находится то или иное время, тогда как сезонное явление - то же сезонное состояние, но лишь в его выраженности в конкретный момент.

-  Если сезонное явление мы фиксируем только одной датой, то для фенологической характеристики фенофазы требуются по меньшей мере две даты, дающие представление о ее продол­жительности: дата вступления объекта в данную фенофазу и дата окончания его пребывания в ней.                

                    Фенофаза

- 

-  Начало           Кульминация    Окончание

-  Понятие фенофазы обычно применяется при фенологиче­ском изучении объектов живой природы - растений и животных.

Понятие фенофазы вполне применимо и при фенологиче­ском изучении компонентов неживой природы, в годичном цикле развития которых могут быть выделены качественно различные состояния. Например: период от осенне-зимнего перехода тем­пературы воздуха через О °С до весеннего перехода через этот температурный рубеж может считаться фенофазой устойчивых отрицательных температур. Наблюдая за рекой, мы можем про­следить развитие фенофаз ледостава, разрушения ледового по­крова, паводка.

Школьный участок наблюдений

Фенологическим пунктом наблюдений наше село стало в 2010 го­ду. Были выбраны объекты наблюдений. Ими являются:

1.Учебно-опытный участок школы.

2.Пруд в окрестностях села.

3.Лес в окрестностях села.

4.Луга.

Центром фенологических наблюдений является метеостанция, она объединяет учащихся и любителей метеорологии и фенологии. Фено- и метеонаблюде­ния тесно связаны и сочетаются. Мы поддерживаем тесную связь с охотниками и рыбаками села. Они нам охотно помогают. Метеостанция располагается на территории школы, установлено следующее оборудование:

1.        Психометрическая будка с психометрическими термо-
метрами, с максимальным и минимальным термометрами,
с гигрометром.

2. Метеорологическая будка с недельным термографом, не­дельным барографом, недельным гигрографом.

3. Осадкомер Третьякова.

4. Термометры почвенные коленчатые Савинова.

5. Термометры напочвенные, минимальный и максималь­ный.

6. Флюгер с тяжелой доской.

7. Анеморумбометр М-63М с датчиком измерения скорости и направления ветра

8. ИВО (измеритель высот облаков).

Данные о состоянии погоды фиксируются через каждые три часа. Температура воздуха определяется за прошедшие сутки по макси­мальному и минимальному термометрам. Среднесуточная температура подсчитывается сложением показаний температур максимального и минимального термометров и разделенной на два. Для более точного определения средней температуры берутся четыре показания темпера­туры с ленты термографа.

Скорость и направление ветра определяются по анеморумбометру М63. Осадки измеряются после выпадения дождя и снега. С весны до поздней осени определяется температура почвы на глубине 5 см, 10 см, 15 см, 20 см.

С гигрометра снимается показатель влажности воздуха, с баро­графа - атмосферное давление. Все данные фиксируются в книге запи­си метеорологических наблюдений.

В конце каждого сезона года составляется климатиче­ская характеристика сезонов года села в виде анализа метеорологических наблюдений.

Особенно большой интерес у учащихся вызывает экскурсия на метеостанцию, где ребята знакомятся с приборами и способами оп­ределения элементов погоды.

Что же дает учащимся работа метеостанции? Очень многое. Наблюдение над погодой - одна из форм краеведения. Итоги наблю­дений всегда можно оформить в виде стенда «Календарь метеорологических наблюдений». Позволяет учащимся раскрыть роль метеорологических факто­ров: света, тепла, влаги в жизни растений.

Результаты использования фенологических и метеорологических наблюдений

В результате использования метеорологических и фенологических наблюдений соответствует ФГОС п.18.2.1. Программа развития универсальных учебных действий направлена на формирование у обучающихся основ культуры исследовательской и проектной деятельности и навыков разработки, реализации и общественной презентации обучающимися результатов исследования, предметного или межпредметного учебного проекта, направленного на решение научной, личностно и (или) социально значимой проблемы.

Любая практическая работа на уроках фенологии с основами метеорологии, биологии и географии это исследование, как например анализ метеоявлений или выявление средней даты наступления первой капели и т.д.

Как проектная деятельность, это составление графиков хода среднесуточной температуры с последующем сопоставлением фенодат и прогнозирование явлений на следующий год, составление календаря фенологических наблюдений.

Приведём данные наблюдений за период 2010-2015 года

2010     -1,3*     853мм

2013     +1,1*    1084 мм

2014      -0,1*    1230 мм

2015     +1,6*    1403 мм

Из этого следует, что количество осадков увеличивается и среднегодовая температура колеблется в результате фенофазы становятся уже, т.е. цветение растений проходит в кратчайший период, ранняя весна, меньшее промерзание почвы.

В течение нескольких лет учащиеся школы принимают участие в научно-практических конференциях и природоохранных проектах, например в 2015 году на научно-практической конференции уч-ся 8 класса защищала работу на тему «Влияние биоритмов и метеоявлений на учащихся», где за основу были взяты данные метеоявлений и геомагнитной обстановки.

Перспективы развития:

Продолжение фиксирование фено- и метеоявлений с последующим их анализом, модернизирование метеостанции – приобретение цифрового оборудования, что облегчит фиксирование данных.

Сопоставление данных с лунными циклами для повышения точности прогноза и предсказывания на более длительный срок.

Выпуск учебника «Фенология и метеорология в сельской школе»