ЛЕРНЕР Г.И.

Курс «Педагогическая теория – современному учителю»

УЧЕБНЫЙ ПЛАН КУРСА

Лекция № 4. Проблемное обучение на уроках биологии

Понятие проблемы и проблемной ситуации.
Обучение поиску, формулированию и решению проблем.
Система заданий на уроках биологии.

В этой лекции речь пойдет о теме, без осознания которой полноценного современного обучения построить нельзя. Я имею в виду подлинное, осознанное, а не стихийное проблемное обучение. О его необходимости много пишут, значительно реже его применяют не только потому, что оно не стало частью педагогического сознания учителя, но и потому, что оно не стало инструментом его деятельности. Эти слова, казалось бы, достаточно странно звучат сегодня на фоне все более широко развивающейся проектной деятельности, учительских конкурсов разного масштаба и ранга, системы олимпиад, и, тем не менее, в массовом учительском сознании необходимость проблемного обучения не закрепилась.

Все общепризнанные сегодня методы, в том числе и методы проблемного обучения, о которых говорилось выше, могут быть полноценно реализованы только при условии знания учителем основных дидактических закономерностей процесса обучения, умения применять эти знания в реальной учительской практике. Только тогда возможно достижение основных целей любого обучения: развитие интеллектуального потенциала учащихся, их способностей к творческому мышлению, формированию ценностного отношения к самому процессу познания и познаваемому содержанию.

Итак, что же такое проблемное обучение? По И.Я. Лернеру, это такое обучение, при котором учащиеся систематически включаются в процесс решения проблем и проблемных задач, построенных на содержании программного материала. Из этого определения следуют два вывода:

– проблемное обучение предполагает самостоятельное полное или частичное решение посильных для учащихся проблем;

– для решения этих проблем учащимися необходимо создавать ситуацию, побуждающую их к решению проблем.

Следовательно, помимо определения понятия «проблема» необходимо определить понятие «проблемная ситуация». Дело в том, что один и тот же вопрос или задача в зависимости от ситуации могут быть, а могут и не быть проблемой для учащегося. С другой стороны, для одного учащегося какой-либо конкретный вопрос – проблема, а для другого – нет. Это определяется совокупностью имеющихся у него знаний и умений, его готовностью к решению данной проблемы, посильностью проблемы, степенью известности ответа и т.д.

«Проблемная ситуация характеризует отношение ученика к возникшей преграде в практической или интеллектуальной сфере деятельности». На самом деле проблемная ситуация всегда возникает на фоне осознанных затруднений и побудительного мотива к решению проблемы. Без этих условий проблемной ситуации нет. Необходимо осознать существование противоречия и захотеть его преодолеть.

Способам решения проблем в целенаправленно созданных проблемных ситуациях и обучают методам проблемного обучения.

Таких методов три: проблемное изложение, эвристический и исследовательский. Их применение в учебной практике эффективно прежде всего тогда, когда учителем ставится задача: на базе уже имеющихся знаний и умений сформировать качественно новые способы деятельности – умение школьников самостоятельно формулировать и решать обнаруженные или поставленные проблемы, умение предлагать гипотезы и способы их проверки, планировать эксперименты.

Каждый из методов специфичен и по деятельности учителя, и по деятельности учащегося. Эти методы применяются в зависимости от тематики и содержания изучаемого материала, подготовленности учащихся и конкретных целей данного урока.

До сих пор можно услышать, что применение методов проблемного обучения неэкономно. На начальном этапе обучения это, вероятно, так. Однако следует понимать, что правильное, продуманное и систематическое применение этих методов обладает мощным обучающим эффектом и позволяет сэкономить много времени в последующем обучении.

Разве экономно обучение только иллюстративным или репродуктивным методами, сводящими интеллектуальную деятельность учащихся к минимуму? Разве не важно развить мышление учащихся так, чтобы они самостоятельно и оперативно ориентировались в учебном материале, оценивали его значимость, сложность, сферу применимости полученных знаний в отношениях с другими знаниями? И потом, разве не важно, что применение методов проблемного обучения позволяет развивать творческие способности каждого учащегося на его индивидуальном уровне?

Игнорирование проблемного обучения приводит к тому, что часть детей ищет способы применения своих способностей на совершенно ином социальном поприще, нежели активная профессиональная и общественная жизнь. Среди преступников, плохо учившихся в школе, много подлинно творческих людей.

В чем же причина того, что и в программах, и в учебниках, и в реальной массовой практике проблемное обучение не получило столь широкого повсеместного распространения? Ответ на этот вопрос не так прост, как кажется. Одна из причин заключается в том, что, к сожалению, до сих пор, несмотря на все обилие дидактической и методической литературы, дидактика и методика не объединяются в сознании учителя в их взаимосвязи и взаимодействии.

По сей день существуют понятийные и терминологические расхождения между дидактами и методистами, хотя они часто пользуются аналогичными словесными терминами. Примеры этих расхождений были приведены в третьей лекции. Так, например, метод в дидактике – это способ организации взаимодействия учителя и ученика в процессе обучения, отражающий деятельность учащихся по усвоению учебного материала. Метод в методике трактуется как форма и способ преподавания, отражающие виды деятельности учителя, адекватные содержанию учебного материала и целям преподавателя.

Говоря о переводе дидактических категорий в методические, я имею в виду значимость оценки учителем собственной деятельности через призму взаимосвязанности отношений учитель – ученик – учебный предмет. В этих отношениях каждый элемент выполняет свою функцию, определенную содержанием материала, изучаемого на уроке, организацией деятельности по его усвоению и способом усвоения этого материала.

Вторая, и наиболее серьезная, причина кроется в том, что школьные учебники в большинстве своем не руководят познавательной деятельностью учащихся. Они разнятся по содержанию, объему предложенных для усвоения терминов и понятий, но большая часть имеющихся учебников ориентирована на репродуктивную деятельность. Учителя, следуя логике изложения учебника, требуют от учащихся изложения параграфа и умения отвечать на вопросы к нему. Этого явно недостаточно для достижения целей образования, декларированных в различных документах, в том числе и в образовательных программах школ.

Учебники и дополнительные учебные пособия могут и должны предлагать учащимся материал, побуждающий читателя мыслить, искать ответы на поставленные вопросы. Вот почему проблемно изложенный материал способен выполнять все обучающие функции и, напротив, насыщенный фактами, но сухой текст, может только оттолкнуть ученика от предмета. Приведу пример, иллюстрирующий высказанную мысль. Это фрагмент одного из учебников для 6-го класса, показывающий как можно построить проблемное изложение материала.

Исследования Л.Спалланцани

В этом параграфе вы познакомитесь с одним из самых блестящих ученых и его исследованиями. Проследите за мыслью итальянского ученого Лаццаро Спалланцани и его основного противника – монаха Нидхэма. После работы с этим параграфом вы сумеете:

1. Сформулировать проблему, интересовавшую Спалланцани.
2. Своими словами изложить ход его исследований.
3. Сформулировать гипотезу, которую выдвинул и проверил Спалланцани.
4. Оценить значение опытов Спалланцани для развития науки.

Давайте разберемся в одном из примеров научного исследования и докажем, что все признаки науки, приведенные раньше, есть в этом исследовании.

В XVIII в. биологов, врачей, философов интересовал вопрос: могут ли живые существа зарождаться самостоятельно, без постороннего участия, «из ничего», или каждый организм имеет родителей? Этот вопрос, ответ на который знает любой современный школьник старших классов, не так прост, как кажется. Нам известно, что все живые существа рождаются от своих родителей — мышь от мышей, береза вырастает из семени березы, а у слона и черепахи также есть свои папа и мама. Но кто был родителем самого первого организма, появившегося на Земле? На протяжении всей истории науки предлагается два основных ответа на этот вопрос. Первый – все живые организмы появились из неживых тел, благодаря множеству химических превращений веществ, находившихся в составе Земли. Второй ответ: все и сама Земля, и ее население, т.е. растения и животные, бактерии и люди, – был создан невидимым нам творцом.

Одним из ученых, который взял на себя смелость решить столь существенную для науки проблему, был Лаццаро Спалланцани – итальянец, профессор нескольких университетов Италии, любознательный и смелый человек, усомнившийся и в учении Аристотеля, и в божественном происхождении жизни. В его время многие верили в самозарождение жизни (рождение без родителей). В одном из «научных трактатов» писалось: «Оспаривать, что жуки и осы зарождаются из коровьего помета, все равно, что спорить против разума, здравого смысла и реального опыта. Даже столь сложные животные, как мыши, не обязательно должны иметь отцов и матерей. Если кто-либо сомневается, пусть поедет в Египет и там убедится в том, что поля положительно кишат мышами, зарождающимися из грязной тины реки Нила, что является большим бедствием для населения».

Спалланцани не верил в подобные «научные истины». Он решил доказать, что любые живые существа, даже бактерии, должны рождаться только от таких же живых существ. Живое – только от живого.

Сначала Спалланцани изучил данные современной ему науки и отобрал те, которые вызывали сомнения. Ведь раз существуют сомнения, то их надо проверить и убедиться либо в своей, либо в чужой правоте. Он сомневался в справедливости факта рождения мышей из ила, появления пчелиного роя из рогов теленка, возникновения микробов из бараньей подливки и во многих других подобных фактах. Он изучил доказательства, приводимые авторами научных работ, и засомневался в чистоте, а значит и в достоверности их опытов. Затем Спалланцани приступил к опытам с микроскопическими животными. Вот ход его рассуждений.

«Все исследования, о которых я читал или слушал доклады, основаны на наблюдениях. В большинстве случаев не проводилось экспериментальных исследований. Следовательно, свою мысль о невозможности самозарождения я должен подтвердить в опыте. Какой опыт необходимо поставить? Все авторы говорят о том, что мельчайшие существа могут зарождаться где угодно – в бульонах, отварах, подливках. Но никто из них не пытался это проверить. Хотя нет, появилось письмо Королевскому обществу некоего Нидхэма – священника из Англии. Он кипятил баранью подливку, сливал ее в бутылки и прочно закрывал пробками для того, чтобы ни одно существо не могло туда проникнуть. Для верности он подогревал подливку еще раз в горячей воде. Через несколько дней он открыл бутылки, и что же? Он увидел под микроскопом, что подливка кишит микробами».

Спалланцани решает, что Нидхэм недостаточно долго кипятил сосуды и плохо их закупоривал. Ведь микробы такие маленькие, они могут проникнуть в щель между пробкой и бутылкой. Кроме того, они, вероятно, могут некоторое время переносить высокую температуру. «Следовательно, – решает ученый, – я должен кипятить свои сосуды с отварами и бульонами долго, например час». Но как предотвратить попадание микробов в сосуды? Спалланцани придумал, как это сделать. Он стал запаивать стеклянные сосуды на огне для того, чтобы полностью исключить попадание микробов в склянки. Затем он стал кипятить свои склянки. Одни несколько минут, другие часами. Кроме того, он приготовил и другую группу склянок с теми же отварами, но не запаянных, а закрытых пробками. Он прокипятил их в течение часа и поставил отдельно.

Прошло несколько дней. Спалланцани один за другим стал вскрывать свои запаянные сосуды. В жидкости, которую он кипятил час и больше, он не обнаружил ничего даже с помощью самых сильных своих микроскопов. Затем он рассматривал жидкости из запаянных, но недолго кипятившихся бутылочек. Там оказалось некоторое количество «ничтожных зверюшек», как их тогда называли. И, наконец, он принялся за отставленную в сторону группу бутылочек, закрытых пробками. Бульон, взятый оттуда, кишел микробами. Этот опыт позволил Спалланцани не только опровергнуть доказательства не слишком добросовестных ученых, но и объявить студентам, слушавшим его блестящие лекции, что жизнь зарождается только из живого, что у всех должны быть родители. Таким образом, Спалланцани отверг теорию самозарождения живого из неживого. Но один вопрос все-таки остался открытым. Постарайтесь вспомнить, какой. А теперь вернемся к признакам науки и выясним, совпадают ли они с результатами исследований Спалланцани.

1. Спалланцани, несомненно, многое знал о микробах и экспериментах с ними. Мы вполне можем быть убеждены в том, что у него были обширные знания современной ему биологии.

Опыты Спалланцани добавили новые знания к тем, что уже были до него и изменили старые представления о возникновении жизни (какие?).

Опыт Спалланцани.
В запаянных склянках прозрачность бульона с бактериями зависит от времени кипячения

2. Знания, добытые Спалланцани, дали начало целой серии новых исследований, продолжающихся до сих пор. А французский кулинар Ф.Аппер, прочитав труды Спалланцани, изобрел консервы, что заинтересовало императора Наполеона (почему?).

3. Все последующие эксперименты подтвердили правоту итальянского ученого. (В рабочей тетради прочитайте об экспериментах Р.Коха и выполните задание.)

Совсем не все становятся в жизни учеными. Но чем бы ни занимался человек – строительством домов, разведением животных, работой на станке, вождением автомобиля или уборкой улиц, он должен хорошо делать свое дело. А для этого необходимо знать, как это дело сделать лучше, точнее, экономичнее и поступать так же, как поступают ученые в своей работе:

• наблюдать;

• отбирать необходимую информацию и выявлять закономерности, связанные с наблюдаемыми событиями, явлениями, фактами;

• задавать вопросы себе и природе, т.е. формулировать проблемы;

• выдвигать предположения, которые можно проверить – гипотезы;

• проверять выдвинутые гипотезы, т.е. ставить эксперименты;

• объяснять полученные результаты и перепроверять их;

• задавать новые вопросы.

Вопросы для повторения

1. Расскажите об исследованиях Спалланцани.
2. Какими фактами ученый располагал перед началом исследований?
3. Какие факты были установлены им в ходе исследований?
4. Какую проблему сформулировал Спалланцани?
5. Какую из гипотез проверял Спалланцани:

а) если микробы зарождаются в бараньей подливке, то кипячение их убьет;
б) если микробы попадают в подливку из воздуха, то запаянные сосуды прекратят им туда доступ;
в) если прокипятить подливку и прекратить доступ воздуха в сосуды, то микробы там не появятся;
г) гипотезы б и в;
д) все гипотезы?

6. Почему результаты экспериментов, проведенных Спалланцани, оказались точнее, чем у других ученых?
7. Некоторые ученые, повторявшие опыты Спалланцани, не подтвердили его результатов. Назовите возможные причины их неудач.
8. Почему и после Спалланцани продолжались эксперименты, связанные с проблемой самозарождения? Подготовьте небольшие сообщения об экспериментах Ф.Реди и Л.Пастера.

Данный фрагмент иллюстрирует практически все идеи, высказанные в связи с проблемным обучением, реализующимся в учебных текстах. Во-первых, школьникам 6-го класса предлагается для работы увлекательно написанный текст. Во-вторых, в нем присутствует и постановка проблемы, и ее обсуждение, и способы ее решения. Однако каждый раз читатель вместе с автором следует за мыслью ученого и может с ней согласиться, возразить, задуматься и т.д. Весь текст основан, с одной стороны, на фактологических материалах и обращается к имеющимся у школьника знаниям, а с другой – формирует новые, методологические, знания о способах получения информации, о методах исследования. Вопросы к параграфу предполагают разные виды деятельности – от репродуктивного до творческого.

Мой собственный учительский опыт, опыт работы заместителем директора и директором школы, преподавателя на курсах повышения квалификации, а также многочисленные посещения уроков показывают, что учителю важно не только понимать, что и как он делает, но зачем он это делает и к чему это приведет. Поясню эту мысль на конкретном примере.

Урок по первой теме генетики – «Законы Менделя. Моногибридное скрещивание». Как можно построить урок? Рассказать историю Г.Менделя, описать логику его экспериментов, показать на таблице и доске ход моногибридного скрещивания и проанализировать результаты, затем дать ученикам задачу на моногибридное скрещивание и попросить выполнить домашнее задание.

Состоялся ли урок и достигнуты ли цели? В определенной мере урок состоялся и цели достигнуты. Ученики выслушали учителя, законспектировали его рассказ и решили одну или несколько задач. Дома они поупражняются в решении задач на моногибридное скрещивание.

Методически был построен классический урок предъявления и закрепления знаний. Но поняли ли ученики идеи генетики, смогли ли они связать предыдущий материал с вновь изученным, увидели ли они проблематику темы, смогли ли они сами выйти на некоторые следствия из урока – неясно, если описание этого урока сводится к изложенному выше. Теперь другое описание того же урока по той же теме.

Один из самых первых текстов по генетике можно прочитать в Библии.

Иаков довольно долго служил у своего родственника Лавана за то, чтобы заполучить в жены его дочь Рахиль. Лаван был лжецом, и Иаков решил уйти от него, попросив в награду только крапчатых и пестрых коз и бурых овец. А впредь, сказал он, всякая некрапчатая и непестрая из коз, и небурая из овец будут считаться крадеными у Иакова. Лаван согласился и угнал всех крапчатых животных на расстояние в три дня пути. Таким образом, не осталось у Иакова пятнистых животных. Что же он сделал?

«...и взял Иаков свежих прутьев тополевых, миндальных и яворовых, и вырезал на них Иаков белые полосы (сняв кору до белизны, которая на прутьях), и положил прутья с нарезкою пред скотом в водопойных корытах, куда скот приходил пить и где, приходя пить, зачинал перед прутьями, – и зачинал скот перед прутьями; и рождался скот пестрый, и с крапинами, и с пятнами – и отделял Иаков ягнят, и ставил скот лицом к пестрому и всему черному скоту Лаванову; и держал свои стада особо, и не ставил их вместе со скотом Лавана; каждый раз, когда зачинал скот крепкий, Иаков клал прутья в корытах пред глазами скота, чтобы он зачинал пред прутьями, – а когда зачинал скот слабый, тогда он не клал (и доставался слабый скот Лавану, а крепкий – Иакову); и сделался этот человек весьма, весьма богатым, и было у него множество мелкого скота и крупного скота, и рабынь и рабов, и верблюдов и ослов.» (Быт. 31: 37–43).

Уже в этом тексте скрыты как минимум две проблемы, которые учитель после короткого комментария и разъяснения текста просит сформулировать учащихся и в случае затруднений помогает им.

1. Насколько влияет внешняя среда на наследование признаков?

2. Как наследуются признаки?

Решение этих проблем и становится ближайшей перспективой изучения темы. Далее задача несколько уточняется и формулируются цели урока:

– выявить закономерности наследования родительских признаков;
– оценить сложность проблемы, возникшей перед Г.Менделем;
– усвоить термины, необходимые для решения генетических задач и объяснения генетических закономерностей;
– научиться решать некоторые виды генетических задач;
– оценить роль Г.Менделя в развитии биологии и предположить направления, в которых развивались его идеи.

Далее дается проверочное задание, основанное на предыдущем материале (митоз, мейоз, оплодотворение), которое затем обсуждается.

Затем учитель организует изучение нового материала, раскрывая логику исследований Г.Менделя, из которой выявляются гипотезы, им сформулированные, условия и техника эксперимента, полученные результаты и вместе с учениками проводит их анализ. На основе совместного частичного решения только одной из поставленных в начале урока проблем, а именно: «Как наследуются признаки?», формулируется закон расщепления и определяются дальнейшие пути поиска ответов на поставленные вопросы о влиянии среды на наследование, о различном характере наследования, о функциях гена и т.д.

Построенный таким образом урок не имеет сиюминутного завершения, он оставляет почву для размышлений и мотивирует к поиску ответов на поставленные вопросы. Может быть, решение генетической задачи на этом уроке не является самым главным его результатом. Важнее осознание того богатства биологических идей, которые обнаружились при первом предъявлении темы.

Что в этом уроке методического, а что дидактического? Как связаны между собой методика и дидактика?

Дидакт сначала думает о том, какие компоненты содержания образования будут доминировать на этом уроке. В данном случае это знания. Следовательно, он должен организовать их усвоение в соответствии с закономерностями усвоения знаний. Решив вопрос о доминировании, о соотношении компонентов содержания образования на уроке, он должен избрать методы обучения для достижения своей цели и затем методически построить урок так, чтобы в каждый данный его момент методы обучения были адекватны и содержанию, и деятельности учащихся. Это уже и дидактическая, и методическая задача.

Дидакт должен думать о включении эмоционального компонента в ткань урока, а методист должен найти место для соответствующего учебного материала и способы его преподнесения. Вот почему учитель – это и дидакт, и методист в одном лице. Он должен отбирать содержание, структурировать его, выбирать соответствующие методы обучения, предвидя результаты обучения, и решать вопрос о способах и приемах подачи материала, а значит об организации усвоения избранного содержания.

Таким образом, проблемное обучение и его методы направлены на формирование активной познавательной самостоятельности ученика. Развивающиеся при этом творческие способности учащихся в полной мере проявляются при выполнении ими самостоятельных исследований, участии в другой творческой работе.

Применение методов проблемного обучения невозможно без определенным образом построенной системы заданий, посредством которой и создаются проблемные ситуации. В предыдущей лекции уже говорилось о типологии вопросов и задач, требующих от учащихся частично или полностью самостоятельного поиска. Здесь же следует сказать о некоторых требованиях к системе заданий, для чего позволю себе сослаться на работу учителей 354-й школы г. Москвы по организации «Дальтон-часов» и отчасти процитировать ее:

1. Задания должны охватывать достаточный объем учебного материала.
2. Система заданий предусматривает усвоение учебного материала на разных уровнях: (понятийном, репродуктивном, творческом).
3. Дидактическая система заданий предусматривает возможность повторения учебного материала на разных уровнях.
4. Задания должны быть интересными для учащегося.
5. Задания должны быть рассчитаны на возможность их самостоятельного выполнения учащимися.
6. Задания предполагают различные формы работы с ними.
7. Задания предполагают сотрудничество с другими участниками процесса.
8. В заданиях предусматривается возможность контроля и самоконтроля.
9. Одна и та же проблема может предъявляться в разных контекстах».

В заключение хочется сказать о том, что только творческая деятельность учителя способна побудить к творчеству учеников. Нет ничего интереснее в профессиональной деятельности, чем создать нечто новое – сконструировать урок, написать учебное пособие, поставить спектакль и т.д. В конце концов, наша массовая профессия в действительности индивидуальна и отмечена печатью неповторимости. Так стоит ли бояться встать на путь созидания? «Твори! Выдумывай! Пробуй!»

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Чем отличается проблемное изложение от эвристической беседы?
2. Изложите любой избранный вами фрагмент учебника, используя логику проблемного обучения.
3. Создайте типологию вопросов, ответам на которые нужно обучать учеников при планировании и постановке эксперимента.
4. Создайте систему заданий к какой-либо теме курса.

Литература

Лернер И.Я. Проблемное обучение. – М.: Знание, 1974.

Оконь В. Основы проблемного обучения. – М.: Просвещение, 1968.