О.Н. ХЮННИНЕН,
учитель биологии муниципальной гимназии № 17,
г. Петрозаводск, Республика Карелия
Развитие мышления на уроках биологии
(Из опыта работы по учебникам биологии
Н.И. Сонина, В.Б. Захарова)
Работать по новым учебникам
Н.И. Сонина и В.И. Захарова интересно и
увлекательно. Авторы существенно обновили не
только теоретический и фактический материал
школьного курса биологии, но и предложили новую
структуру его изучения.
Задача учителя – сделать доступными сложность
рассматриваемых проблем и объем фактического
материала, не перегрузить урок второстепенными
деталями и сведениями.
Схемы и рисунки в учебниках, нестандартные
задания позволяют сочетать репродуктивную и
творческую деятельность учащихся. Уровень их
познавательной активности во многом будет
зависеть от учителя, от его методических приемов.
ТРИЗ НА УРОКАХ БИОЛОГИИ
ТРИЗ – теория решения
изобретательских задач, созданная отечественным
исследователем Г.С. Альтшуллером и его школой.
Применение ее помогает развитию творческих
способностей учащихся и реализации их
личностного потенциала, учит анализировать,
видеть проблему, противоречия, искать красивые,
нестандартные способы их разрешения.
Основная идея теории заключается в
том, что окружающий нас мир системен, а значит
развивается и подчиняется определенным законам.
Система
Система – это совокупность элементов,
взаимосвязанных для выполнения определенных
функций.
Примеры систем: ткань, растение, животное,
человек, биоценоз, биосфера и т.п. (табл. 1).
Войдя в состав системы, отдельный элемент
работает более эффективно и быстро развивается,
но становится зависимым от системы и уже не может
без нее существовать.
Главное свойство системы: она обладает
качественно большими возможностями по сравнению
с элементами, из которых она состоит.
Системный оператор
Любая система динамична, находится в
развитии. У любой системы есть свои подсистемы и
одновременно она является частью какой-либо
надсистемы. Схематично это можно представить
так:
(Примеры приведены в табл. 2.)
Схемой талантливого мышления
Г.С. Альтшуллер назвал девятиэкранный
системный оператор. (табл. 3). В центре его
помещается интересующий нас объект и мы можем
проанализировать его прошлое, увидеть будущее,
найти ресурсы, спрогнозировать результаты.
Овладеть мышлением по системному
оператору несложно. Главное – необходимо
регулярно предлагать учащимся выполнять
подобные задания и тогда системное восприятие
событий, фактов будет происходить автоматически.
Любая система, достигшая потолка
своего развития, всегда имеет «запасной выход» –
переход в надсистему. Самый простой способ –
объединение одной системы с другой такой же,
например:
одноклеточный организм -->
колониальный организм --> многоклеточный
организм
При объединении одной системы с другой
может происходить свертывание –
отбрасываются лишние части, но возникает новое
качество:
водоросли + грибы --> лишайник
Закон развития систем
Все системы находятся в постоянном
развитии и подчиняются закону S-образного
развития, т. е. любая система проходит следующие 3
обязательных этапа:
1-й этап – «детство» системы. Как
правило, продолжается долго: идет процесс
накопления и доработки новой системы.
2-й этап – расцвет системы, бурное
ее развитие. Система совершенствуется,
показатели ее сложности растут, но с какого-то
момента улучшение становится невозможным,
система остается на одном и том же уровне,
наступает 3-й этап.
3-й этап – «старость» системы.
Система перестает развиваться и
совершенствоваться. В биологических системах 3-й
этап не может продолжаться бесконечно долго.
Если система недостаточно адаптивна к
изменяющимся условиям, она обречена на гибель
или в ее недрах зарождается новая, более
совершенная система, которая постепенно заменит
старую. Кроме того, эволюция не имеет обратного
хода, и однажды исчезнувшие системы не рождаются
вновь.
Графически жизнь системы можно
изобразить универсальной кривой, показывающей,
как меняются во времени темпы ее развития. Если
на горизонтальной оси отложить время, а на
вертикальной – показатели сложности изучаемой
биологической системы, то получится график в
виде S-образной кривой (1 – «детство»; 2 –
«расцвет»; 3 – «старость»; А – гибель системы;
Б – зарождение новой системы).
Примером может служить развитие
человеческого организма. Если человек ведет
здоровый образ жизни, он может продлить 3-й этап.
Этому могут способствовать и своевременное
лечение и операции по замене больных органов, но
генетическая программа каждого живого организма
приведет к постепенному угасанию функций и
гибели организма.
Закон развития систем дает
возможность прогнозировать ситуацию, видеть
слабые стороны системы, предлагать интересные
версии и гипотезы по сохранению старой и
развитию новой системы. На одном из уроков
родились проекты о будущем человечества: «под
водой», «подземный город», «космическая
станция», «бесприродный мир», «чужая планета».
При разработке подобных проектов пригодятся
знания по физике, химии, истории, будут полезны
способности художника, дизайнера, изобретателя.
Такие уроки могут перерасти в конференцию,
научный семинар.
Приемы фантазирования
При изучении законов развития и
функционирования биологических систем
предложите учащимся использовать простые приемы
фантазирования, преобразования обычного объекта
(растения, животного), факта, явления.
Принцип увеличения (или
уменьшения) – проследить, как природа
использовала этот принцип в эволюции динозавров,
млекопитающих, морских животных. К каким
результатам пришла, и что может быть в будущем.
Принцип ускорения (или
замедления) – рассмотрите на примере движения
крови, движения животных (§ 16 в учебнике для 6-го
класса) как влияет среда, организмы?
Принцип изменения внешних связей
– предположите изменение существенных связей
между объектом и окружающей средой. Измените
среду обитания организма. Ученики будут
рассказывать, фантазировать, искать правильные
решения, их не надо будет заставлять учить закон,
они его откроют сами и запомнят навсегда.
Принцип «наоборот» – измените
свойство объекта на противоположное.
Принцип динамизации – если
объект (организм) статичен, «сделайте» его
подвижным. Как изменятся его функции, органы, как
будет происходить борьба за существование?
Принцип универсализации –
распространите свойство конкретного объекта на
более широкую группу. Например, попробуйте
представить, что произойдет, если у лягушки будет
четырехкамерное сердце.
Принцип вынесения – отделите от
объекта присущее ему свойство, уничтожьте
какую-либо функцию. Спрогнозируйте результат.
Принцип смещения – представьте
объект, существующий в несвойственном ему
историческом времени.
Эти незамысловатые приемы пробудят
интерес к предмету, помогут кроме знаний
приобрести навыки исследовательской работы,
умение отстаивать свои идеи, развивать
творческие способности.
Творческие задачи по биологии
Чаще всего в биологии мы предлагаем
так называемые «закрытые» задачи, т. е. имеющие
точное условие, строгий алгоритм решения и
единственно верный ответ. Решение подобных задач
требует систематически наработанных знаний.
Но если ученик что-то пропустил,
недоучил – решить такую задачу он не может. В
результат пропадает интерес к предмету. Лучше
предлагать открытые задачи: т. е. допускающие
варианты условия, разные пути решения, набор
вероятных ответов. Такие задачи можно назвать
творческими: они содержат противоречия,
допускают серию ответов, часто
взаимоисключающих; для их решения требуется
применение знаний из разных областей науки.
Вначале решать их учащимся будет
трудно, они не умеют входить в режим поиска
ответа, чувствуя противоречия, не пытаются их
разрешать, а подбирают стандартные ответы.
Необходимо помогать использовать
задачи как иллюстрации, яркие, запоминающиеся
примеры к урокам. Дети научатся не только решать,
но из интересных фактов конструировать
собственные творческие задачи.
Примеры задач
Почему змеи заползают на спящих
людей? (Змеи холоднокровные и заползают
погреться.)
Некоторые морские птицы могут
подолгу сопровождать теплоходы. Почему? (Надежный
источник пищи.)
Самка тигрового питона откладывает
40–50 яиц и обвивается вокруг кладки
тремя-четырьмя кольцами. Получается живой
кувшин, наполненный крупными змеиными яйцами.
Зачем это нужно? (В огромном теле питона, больше
чем наполовину состоящем из мышц, вырабатывается
много тепла. Для поддержания высокой температуры
приходится прибегать к мышечной деятельности.
Посетители зоопарка могут наблюдать, как змея,
сидя на яйцах, регулярно вздрагивает всем телом.)
В питательной среде находятся
бактерии. Их количество возрастает. Объясните
ход графика. Предложите несколько гипотез.
Решение:
1-я гипотеза:
I – период интенсивного деления;
II – отдых, рост развитие (число не меняется);
III – новое деление, рост численности.
2-я гипотеза:
I – размножение;
II – исчерпаны ресурсы, голод;
III – а) если пища исчерпана, значит должен
включиться новый ген, отвечающий за синтез
ферментов, гидролизующих другое сырье; б) если
заполнен поверхностный влой среды, уйти вглубь и
получить шанс на развитие.
3-я гипотеза:
На II части возникает новая ситуация.
4-я гипотеза:
I и III участки – день;
II – ночь.
I тип характерен для многих животных и
растений:
а) защита, нападение, охота;
б) это могут быть колонии;
в) сидячие формы;
г) бесполое размножение, вегетативное
размножение.
II тип складывается, если ни один из
факторов (неравномерность биологических
параметров среды, конкуренция) не оказывает
сильного влияния на животных и растения.
III тип встречается реже:
а) из-за конкуренции;
б) у животных с территориальным поведением.
Идеальное домашнее задание
Это задание со свободой выбора и
свободой деятельности. Каждый ученик имеет право
выбора из ряда предложенных заданий:
– сделать рисунок к теме;
– создать схему опорного конспекта;
– придумать биологическую задачу по теме;
– написать шпаргалку к уроку;
– подобрать из дополнительной литературы пример
по изучаемой теме;
– составить кроссворд;
– построить модель цветка, растения, организма,
системы;
– составить текст;
– придумать фантастический рассказ, например
«жизнь организма в новой среде обитания»;
– найти описание эксперимента или придумать его
самому.
Такая работа позволит применять,
преобразовывать, дополнять, находить новые
связи, интегрировать знания.
Изучение терминологии
Изучение биологических терминов не
ограничивается заучиванием определений. Ребята
должны понимать их смысл, уметь пользоваться
определениями. Если термин встречается редко и
отсутствует система отработки его на каждом
уроке, то и в памяти он остается недолго. И дело не
столько в отсутствии тренировки, а главным
образом в том, что еще не установилась связь с
другими понятиями, нет логики целостного
восприятия явления, процесса, предмета.
Осмысленное запоминание продуктивнее
механического. В основе осмысленного
запоминания лежит смысловая группировка или
разбивка на части с выделением главного,
единственного. В процессе запоминания следует
использовать зрительную, слуховую, тактильную,
двигательную, эмоциональную и смешанную памяти.
Особенно быстро запоминаются
эмоционально окрашенные термины или если они
включены в игровую деятельность.
Наши методические ошибки (отсутствие
системы в повторении терминов; заучивание без
пауз, то есть без переключения видов
деятельности; необоснованный объем учебного
материала (норма запоминания – 5–9 слов);
монотонность и однообразие форм работы; изучение
терминов изолированно, вне связи с другими
уроками; замена одних терминов другими более
простыми и понятными) могут тормозить освоение
терминологии.
Для качественного усвоения научного
языка биологии рекомендую следующий алгоритм.
1. Проговаривание термина.
2. Запись на доске и в тетради.
3. Работа над усвоением орфографии термина.
4. Выявление этимологии термина.
5. Тренинг.
6. Морфологический и фонетический анализ термина.
7. Введение термина в тему и использование в
разных ситуациях.
Эксперимент на уроках
Эксперимент помогает усвоению новых
знаний и выводит науку из лаборатории в
повседневную жизнь.
Опыты могут быть введены в структуру урока как
демонстрация или часть лабораторной работы
учащихся. Вот некоторые примеры.
Диффузия
В стеклянный цилиндр с водой бросить
кристаллы какой-нибудь окрашенной соли. Через
несколько секунд начнется видимый процесс
медленного беспорядочного движения веществ из
области высокой концентрации в низкую.
Внести (открыть) источник достаточно сильного
запаха, например воспользоваться аэрозолем
дезодоранта для туалетных комнат, – на разном
удалении его почувствуют через разное время.
Эффект осмоса
В стакан насыпаем сухой изюм и
наливаем воду. За ночь изюм набухнет и станет
гладким.
Дыхание листьев
На растении у четырех листьев смазать
вазелином верхнюю поверхность, а у других
четырех нижнюю поверхность. Листья, смазанные
снизу, – завяли, другие не пострадали.
(На нижней поверхности листа
находится много устьиц. Вазелин прекратил доступ
кислорода и углекислого газа, следовательно,
прекратился процесс дыхания и фотосинтеза.)
Транспирация
На лист растения надеть
полиэтиленовый пакетик. Через несколько часа
внутри пакета будут видны капельки воды.
Фототропизм
Поставить растение на светлое место.
Все листья повернутся к окну, его крона будет
асимметричной. (В растениях вырабатывается
гормон ауксин, который способствует удлинению
клеток. Накапливается ауксин на темной стороне
стебля и заставляет клетки вырастать длиннее
обычных – это фототропизм.)
Капиллярность, тургор
Изготовить из плотной промокательной
бумаги (салфетки, газеты) цветок, вырезав четыре
лепестка диаметром около сантиметра.
Согните лепестки к центру, чтобы они перекрыли
друг друга.
Положите цветок в воду. Он сразу начнет
«распускаться». (Движение лепестков реального
цветка обусловлено тургорным эффектом. В
растениях, как и в бумаге, есть капилляры. Вода по
ним поступает во все части цветка. )
|