В.В. ГРИЦЕНКО

Открытый лицей «Всероссийская заочная многопредметная школа»

Задачи по биологии

Уже давно стало привычным слышать упреки в адрес традиционного школьного образования – по части его неспособности выявлять, создавать и воспитывать творческие, талантливые личности. Но, с другой стороны, нет такого учителя, который не мечтал бы о выдающемся будущем своих учеников. Это особенно касается учителей классов с углубленным изучением предмета. Почему же результаты так часто нас разочаровывают? Недавно прочитала слова заведующего кафедрой микробиологии Московской медицинской академии имени И.М. Сеченова академика РАМН Анатолия Андреевича Воробьева (журнал «Предупреждение» № 6, 2002 г.): «Существует в медицине такое понятие, как клиническое мышление. Это процесс анализа и синтеза полученной информации о больном, искусство собрать анемнез – то есть узнать от больного все о его болезни, образе жизни, вредных привычках, семейных недугах. Кроме того, надо уметь разобраться в данных лабораторных исследований, сопоставить их с клиническими симптомами, интерпретировать результаты ЭКГ, ультразвуковой диагностики. Именно благодаря клиническому мышлению врач ставит правильный диагноз, выбирает наиболее рациональный метод лечения больного... Казалось бы, учится студенческая группа в одинаковых условиях, изучает одни дисциплины, вместе проходит практику, но из пятнадцати–двадцати студентов получается три–четыре врача, обладающих развитым клиническим мышлением. Но надо сказать, наша медицинская школа традиционно нацеливала студентов на развитие абстрактного мышления, на базе которого формировалось и клиническое мышление».

Так чего же не хватило тем 17 студентам, которые не развили в себе в достаточной мере клинического мышления? А ведь на приеме у врача мы по законам вероятности, скорее всего, встретимся именно с ними. Скорее всего, им не хватило базового абстрактного мышления, на котором строится не только клиническое мышление врача, но и мышление ученого. Смею утверждать, что абстрактное мышление закладывается именно в школе, а далее только развивается. Обычно же обучение сводится только к загрузке в память ученика суммы фактов и теорий и умению их воспроизводить «близко к тексту». Решение задач считается самым сложным в курсе обучения, но, в лучшем случае, чтобы решить задачу, достаточно точно выполнять изученные алгоритмы. Не удивительно, что такая сложная задача, как лечение больного, особенно нестандартного (а разве есть стандартные больные?), оказывается непосильной даже для студента медвуза. Хотя некоторые талантливые ученики и в этих условиях все-таки «выруливают» на правильную дорогу.

Существует множество новых учебников и школьных программ по биологии, и все они так или иначе ставят своей целью развитие мышления – но тем не менее проблема стоит так же остро, как и в те времена, когда учебник был один. Я думаю, что причина здесь не в количестве и качестве учебников, а в методике обучения, в преемственности поколений учителей и инерционности системы образования.

Я же хочу рассказать о скромном опыте нашей школы – ОЛ «ВЗМШ» (Открытый лицей «Всероссийская заочная многопредметная школа»). Наше учебное заведение – это школа дополнительного образования, обучение в которой ведется только заочно. Но любая медаль имеет две стороны, и часто бывает, что недостатки трудно отделить от достоинств. У нас нет возможности освоить со своими учениками все темы, предусмотренные школьной программой, общение происходит по переписке, а не лично. Но зато мы можем остановиться на таких темах, которые в школьной программе не представлены или им посвящено очень мало времени (например, «Жизненные циклы растений», «Эмбриология», «Систематика»). Традиционные темы мы даем ученикам более углубленно, стараясь подвести к передовым рубежам науки. А общение по переписке делает обучение индивидуальным. Однако главное заключается не в выборе тем и не в форме изложения материала, хотя и это, конечно, очень важно*. Главным методом обучения для нас является решение задач. Тема считается освоенной учеником, если он выполнил задание, состоящее из теста и задач, разделенных по сложности на два уровня. Собственно говоря, прочел или нет ученик высланные ему пособия, никак не контролируется. Ученик сам решает, достаточно ли он усвоил информацию для того, чтобы решить задачи.

Мы никогда не считали своей целью подготовку школьников к поступлению в вузы, мы стараемся только привнести в изучение биологии творческое начало, чтобы дети, увлеченные биологией, не откладывали творчество на потом, а пробовали себя уже сегодня в серьезных испытаниях.

Для нас этим средством являются задачи. Мы ставим во главу образования именно умение «докапываться» до их решения, т. е. достижение реального результата. При таком подходе создание творческих задач становится основным методическим приемом. Поставив перед новичком действительно сложную задачу, мы рискуем навсегда вселить в него неверие в свои силы со всеми вытекающими негативными последствиями. Поэтому для начала оказываются совершенно необходимыми задачи первого уровня – более легкие. Мы старались придумывать и подбирать их так, чтобы для их решения требовалось использовать главным образом отдельные навыки абстрактного мышления. Конечно, любая задача получается комплексной, т. е. идеал – одна задача – один навык недостижим, но мы к нему стремимся.

Задачи второго уровня являются, по сути, моделями реальных научных, а иногда и жизненных, проблем. Понятно, что их решение требует гораздо большего напряжения сил. Эти задачи под силу ученику на определенной ступени его развития, о чем мы еще поговорим. Теперь совершим короткую экскурсию по типам задач и тем навыкам абстрактного мышления, которые они тренируют.

В каждой теме присутствуют задачи, требующие мобилизации имеющейся в памяти информации (заметьте, такую информацию еще нельзя назвать знаниями). Информация, которая не используется, быстро забывается, так как наше подсознание оценивает ее как бесполезную. Умение вспомнить нужные факты в нужное время и в нужном месте прекрасно тренируется, хотя большинство людей не задумываются над этим.

В этих задачах от ученика требуется мысленный «обзор» имеющихся у него знаний (или литературы, так как задание выполняется заочно) и отбор из них подходящих признаков, примеров и т. д. При этом происходит, конечно, и некоторая структуризация, классификация суммы фактов, что делает их более пригодными к быстрому использованию. К легким задачам этого же рода мы относим и задачи типа «найди ошибку». Их нетрудно «завернуть в яркую обертку», придумать забавное условие. Обычные наши персонажи в них – ленивый студент Кузьма Зигота, доктора Аккурат и Наплевайт. Они всегда что-то делают, горячо доказывают свою правоту, а ученику нужно выступить в роли критика.

Более сложная задача в биологии – классификация и систематизация знаний. Если она не проводится регулярно, то оказывается, что огромное количество информации просто невозможно извлечь в нужный момент из памяти. Поэтому задачи на классификацию обязательно имеются в каждой теме. В наиболее простых ученикам предлагается заполнить таблицы, т. е. критерии классификации задаются условием, а ученик, опираясь на них, «раскладывает свои знания по полочкам». Например, в теме: «Сравнительная физиология» школьники заполняют таблицу для рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих по следующим критериям.

– Основные органы дыхания.
– Дополнительные органы дыхания.
– Способы интенсификации дыхания.
– Смешиваются ли в сердце артериальная и венозная кровь?
– Количество камер в сердце у:
а) типичного представителя;
б) представителя, являющегося исключением.
– И т. д.

Как видим, здесь необходима и мобилизация знаний. В более сложных задачах дети сами должны сформулировать приемлемые критерии классификации.

Благодаря приведенной выше классификации экстерорецепторов, задача не трудна для школьника, он действует по аналогии, но вполне самостоятельно. Следующим шагом будет самостоятельный выбор параметров классификации без подсказок и аналогий.

Для формирования абстрактного мышления чрезвычайно полезно изучение систематики – как раздела биологии. У нас есть отдельная тема: «Систематика», в которой присутствуют самые разные задачи: и на выбор критериев для классификации, и на составление определительных ключей, и на разбиение на множества и подмножества по различным признакам групп организмов. Эта тема является для нас самоценной. В школьной программе она проходится на примитивном уровне, и нам хотелось показать ее красоту, философскую, математическую и биологическую, а также большое значение в биологии закономерностей, в отличие от строгих законов. Но, кроме этого, невозможно переоценить важность этой темы в формировании логических способностей, в развитии умения выделять главное и второстепенное, сравнивать, сопоставлять. Школьник учится замечать соподчиненность, иерархичность естественных и искусственных систем. Приведем некоторые примеры задач.

Еще одним обязательным навыком абстрактного мышления является сравнение. В данном случае мы не будем приводить примеры задач, поскольку по вышеописанным примерам видно, насколько широко требуется этот навык.

Биология как наука дает огромные возможности для развития навыков логического мышления. В классической генетике используется, наверное, наиболее простой тип логики – комбинаторика, теория вероятности (это не значит, конечно, что генетические задачи легкие, просто их можно решать, следуя строгим алгоритмам). Мы не будем подробно на них останавливаться, так как генетика традиционно хорошо представлена в курсе средней школы. Но у биологии есть свои особенности, в частности – огромная роль тенденций в противовес строгим законам. Поэтому установление различных взаимосвязей (причина – следствие, строение – функция, выделение единой системы и ее компонентов, частного и общего, главного и второстепенного и т. д.) в биологии невозможно описать строгими алгоритмами. В своем роде это искусство, талант. Навыки в биологической логике развиваются практикой, приходят с опытом, и множество наших задач направлено именно на развитие таких навыков.

Приведем некоторые примеры.

Кроме разбора задач ВЗМШ, основанного на различных приемах мышления, которые они тренируют, можно параллельно провести несколько иную классификацию. Ученый (биолог, медик) может выявить проблему и поставить верный вопрос, ведущий к ее разрешению. Он проводит наблюдения, отбирает факты, строит гипотезы (порой не одну), проверяет их с помощью экспериментов, пробует опровергнуть с помощью тех же фактов, наблюдений и экспериментов, и, если опровергнуть не удается, ему приходится создавать теорию. Процесс этот очень увлекательный, хотя и требует огромных сил. Что касается приемов абстрактного мышления, то они, скорее всего, в деятельности ученого используются все сразу. Поэтому в условиях задач мы редко заостряем внимание на сути логических приемов: особенности школьного возраста таковы, что к освоению логики лучше всего приходить путем проб и ошибок. Но в средней школе такая возможность на уроках биологии школьнику предоставляется не часто. А им очень интересно хотя бы частично пройти нелегким, но увлекательным путем ученого. Для многих наших учеников любимыми являются вопросы, связанные либо с объяснением экспериментов, либо с их придумыванием. Возможно, ученики еще не успели забыть, как увлекательно было в детстве осваивать мир, ломая игрушки, набивая шишки, мучая взрослых «глупыми» вопросами. Не успели забыть то чувство удивления, которое было им наградой в этой экспериментальной деятельности. Деятельность ученого – это и есть доведенное до совершенства детское занятие познания мира. Если школа хочет поддержать творческую активность своих учеников, она должна предоставить им разумную свободу в познании. К сожалению, при заочном обучении наши возможности минимальны. Наши задачи эксплуатируют мысленный эксперимент. Впрочем, он играет большую роль не только в обучении, но и в науке.

В задачах на эксперимент развиваются и навыки абстрактного мышления, и связь с реальностью. Как нужно поставить эксперимент, чтобы доказать или опровергнуть гипотезу? В чем ошибся доктор Наплевайт при постановке эксперимента? Почему редактор не берет статью исследователя в научный журнал?

Как правило, к сложным заданиям относятся задачи на выдвижение гипотез. В них нужно уловить взаимосвязи между фактами, предложить объяснение экспериментов. Учесть, что непротиворечивых объяснений может быть несколько. Решение подобных задач не дается сразу, оно предполагает развитые навыки абстрактного мышления. Мы всегда гордимся теми учениками, которые смогли выдвинуть нетривиальные объяснения.

Возможно, в обычных классах не требуется столь углубленного изучения биологии, как в специализированных, но интересные задачи, активизирующие знания, моделирующие их применение в реальных ситуациях, вполне возможны. Думать всегда не только сложно, но и интересно. Многие наши ученики, отвечая в анкетах на вопросы «Какая задача была для вас самой сложной?» и «Какая задача показалась вам самой интересной?», указывают один и тот же номер. Нужно предоставить школьнику возможность думать, играть, самостоятельно решать. От этого выиграет и биология, так как ею увлекутся творческие ребята – будущие ученые, и школьники, так как учиться станет интересно, и все мы – взрослые, так как у нас будет больше возможности встретить специалиста с развитым мышлением, в медицине – с клиническим, в педагогике – с творческим, ну а экологическое мышление нужно практически во всех профессиях.

Продолжение следует

* Основными учебниками, которые мы используем, являются: Беркенблит М.Б. , Глаголев С.М.,  Фуралев В.А. «Общая биология: Учебник для 10 классов средней школы. В 2 ч.». – М.: МИРОС, 1999; Малеева Ю.В., Чуб В.В. «Биология. Флора» Экспериментальный учебник для учащихся VII классов. – М.: Дрофа, 1994.