ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "ПЕРВОГО СЕНТЯБРЯ"

СУХОВА Т.С.

Курс «Системный подход как условие развивающего обучения в курсе биологии»

Предлагаемый цикл лекций приглашает учителя к дружеской беседе, обмену мнениями, раздумьям и конкретным решениям. Каждому из нас есть о чем поведать друг другу. Творческий подход к учебному процессу требует комплексного решения вопросов педагогики, дидактики и психологии. Не случайно много говорят о коллективном интеллекте, когда всем вместе под силу то, что каждый в отдельности решить не может. Меняются подходы к обучению, по-иному расставляются акценты в методике. Но всегда главной фигурой учебно-воспитательного процесса должен оставаться ребенок. Мы ищем ответы на вопросы «Что?» (это о содержании) важно в учебном процессеи «Как?» (это о методике) донести это до ученика. Но гораздо важнее вопрос «Зачем?», ради каких задач мы должны так много знать и уметь, придя к еще только вступающему в жизнь человеку? Ответ один: для того, чтобы помочь ребенку защититься в этом бурном мире, научить его самостоятельно мыслить, принимать решения, быть уверенным в себе. Сейчас много говорят о развивающем обучении, но для многих учителей этот вопрос далеко не новый. Они годами работали над тем, чтобы использовать все возможные средства нашего предмета для развития личности ученика, понимая, что перед нами задача более сложная, чем просто «вложить» в ученика определенную сумму биологической информации. При таком понимании ответа на вопрос «Зачем?» более определенно встает вопрос: а как построить учебный процесс, какие методические приемы позволят воспитывать ребенка, развивать в нем качества, необходимые в жизни, в учебе, формирующие как интеллектуальную, так и духовную сферы будущего гражданина?
Цикл лекций построен на личном опыте многолетней практической работы автора в условиях обычной общеобразовательной школы, более 100 учеников которой избрали своей профессией различные биологические специальности. Не для всех биология стала смыслом жизни, но многим ученикам уроки биологии помогли приобрести уверенность в себе, правильно оценить свои интересы и способности.
Посмотрим же вместе несколько иначе на привычные вещи, свой опыт, расставим иначе акценты и поговорим о том, как можно решать задачи обучения, воспитания и развития, какую роль в этом процессе играют те или иные иные методические решения, в том числе системный подход в обучении.

Учебный план курса

Лекция 1. О системном подходе к обучению биологии

Природа выводит все из начал, незначительных по объему, но мощных по внутренней силе.

Я.А. Каменский

Приоритетной задачей образования становится развитие личности, и поэтому особую важность приобретает системно-структурной подход в обучении. Он обеспечивает преемственность и логическую последовательность учебного материала на всех ступенях образования. В итоге создаются благоприятные дидактические условия для развития у школьников системного мышления.

При системно-структурном подходе к обучению биология рассматривается как единый учебный предмет, что предполагает определенные требования и к содержанию учебного материала, и к его методическому построению.

Еще более 300 лет назад Я.А. Каменский провозгласил, что обучение и воспитание должны сообразовываться с природой познания, с природой законов их развития. Но каких именно законов?

Один из наиболее общих законов умственного развития – «от общего к частному». В педагогической практике он лежит в основе системно-структурного подхода. Каждая система имеет свою структуру, которая не сводится к сумме частей, а состоит из взаимосвязанных элементов. В биологии системный подход стал основой учения об уровнях организации жизни. Биологическая система любого уровня организации – это целое, состоящее из взаимосвязанных частей (схема 1).

Для биологических систем, в отличие от всех прочих, характерны следующие свойства живого.

1. Метаболизм.
2. Репродукция.Ъ
3. Наследственность.
4. Изменчивость.
5. Рост и развитие.
6. Раздражимость.
7. Дискретность.
8. Саморегуляция.

Это тот «стержень» биологического образования, который дает возможность обеспечить преемственность и логическую последовательность учебного материала на всех ступенях обучения. Обычно подобные обобщения учитель делает в курсе общей биологии. Однако многолетний практический опыт автора убеждает, что уже при изучении систематических курсов в среднем звене частные понятия (а их в биологии колоссальное количество) должны быть сконцентрированы вокруг общих биологических закономерностей, отражающих суть жизни в целом.

Развитие системного мышления учащихся – процесс длительный. На начальных его этапах полезно использовать «модели», построенные на материале разделов «Растения», «Животные», «Человек». Базовой моделью, поясняющей взаимосвязи живых организмов на Земле, может стать опорная схема 1.

С этой несложной по структуре схемой можно работать и в 7-м, и в 11-м классах, т.к. в ней заложены следующие концептуальные основы, необходимые для понимания закономерностей взаимосвязей организмов.

1. Солнце – источник энергии для всех живых организмов на Земле.
2. Растение – источник органических веществ для животных и человека.
3. Пищевые цепи – цепи передачи энергии.
4. Энергия не возникает и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другие (первое начало термодинамики).
5. При любых превращениях энергии часть ее теряется в виде тепла (второе начало термодинамики).

На первых этапах изучения раздела «Животные» достаточно просто акцентировать внимание школьников на конкретных примерах взаимосвязи организмов. Один из приемов в этой работе – создание рисованных схем. Так, ученик, увлекающийся рыбной ловлей, в качестве домашнего задания нарисовал схему, иллюстрирующую взаимосвязи организмов в водоеме (см. рис.), в которой отражены знания общебиологических закономерностей, заключенных в опорной схеме 1.

Изучение вопроса о многообразии рыб можно построить по-разному: перечислить отдельные примеры, факты; показать взаимосвязь рыб со средой обитания; использовать обобщенные схемы (рыбы как часть системы организмов со взаимными связями). При использовании третьего варианта любой биологический объект будет способствовать развитию системного мышления, а не простому накоплению суммы знаний. Поэтому при изучении земноводных, пресмыкающихся, птиц и т.д. важно рассматривать взаимосвязи с другими организмами и средой их обитания.

На следующем этапе работы схема взаимосвязи живых организмов уточняется применительно к водоему (опорная схема 2).

Приведенные схемы можно использовать затем в качестве опоры в теме «Природные сообщества», завершающей изучение раздела «Животные». К этому времени знания учеников уже находятся на уровне, достаточном для изучения нового материала учебника. Наши ученики готовы подняться на более высокую ступень знаний, направить свои усилия, например, на более детальное изучение вопросов охраны природы. Предложим им для работы обобщенную опорную схему 3.

Обсудив на доступном уровне эту схему в курсе зоологии, ее можно положить в основу системы работы при изучении экологических понятий во всех последующих разделах биологии («Человек и его здоровье», «Общая биология»). Главный итог подобного подхода к обучению: опора на предыдущие знания, работа над системой общих понятий ведет не только к усвоению знаний, но и к развитию системно-логического мышления, и, следовательно, к более высоким результатам в обучении.

Работу над системой общебиологических понятий необходимо планировать заранее. При этом важно выделить ведущие биологические понятия. Не все частные понятия несут общеразвивающую нагрузку, не все используются в дальнейших темах. Отберите те из них, которые работают на систему, а не на «сумму» знаний.

Создание такого «стержня» знаний по теме – задача трудная на этапе планирования. Зато она значительно облегчит дальнейшую работу, помогая вам выстроить процесс обучения в стройную систему, когда учебный материал сконцентрирован вокруг ограниченного числа общих положений.

Рассмотрим в качестве примера урок на тему: «Испарение воды листьями»

Обязательные знания

1. Участие живых клеток в регуляции процесса испарения (общебиологическое понятие о взаимосвязи строения и функции клеток, тканей).

2. Значение процесса испарения для жизни растений (понятие о взаимосвязи органов в едином организме).

3. Зависимость процесса испарения от факторов окружающей среды (понятие о единстве организма и среды).

4. Анализ результатов опыта, определение его цели и методов проведения (приемы анализа и синтеза, вовлечение детей в творческое мышление, опора на их личный опыт).

Работа над формированием этих знаний организуется поэтапно. Каждый из этапов оформляется в соответствующей графе таблицы, которая вычерчивается на доске и в тетрадях (с целью экономии места в данной лекции таблица приводится в заполненном виде).

Таблица. Испарение воды листьями

Первый этап работы начинается с поиска ответа на вопрос: «Что такое испарение?»

Ученики слышали об испарении в начальной школе в теме: «Организм человека и охрана здоровья», где сказано: «В коже много отверстий. Через отверстия на поверхность кожи выступает пот. Пот, испаряясь, охлаждает наше тело».

В теме «Вода. Три состояния воды» ученики начальной школы пополняют сведения об испарении: «Вода испаряется, т.е. переходит из жидкого состояния в газообразное. Вода испаряется с поверхности суши, рек, озер, морей».

После очень краткого экскурса в область опорных знаний записываем в графу 1 термин «испарение», предлагаем выделить в нем корень «пар», подобрать однокоренные слова, например «испарина», и даем определения:

1) испарение – переход воды из жидкого состояния в пар;

2) пар – вода в газообразном состоянии.

Повторяем еще раз: испарение происходит с поверхности кожи человека, поверхности суши и моря, и ставим вопрос о возможности такого процесса у растения.

Заслушиваем отчет об опыте «Испарение воды листьями», проведенном учениками в домашних условиях. Отчет готовится по предложенной заранее схеме: цель (зачем делаю); ход (как делаю); результат (что получил); вывод. Делаем вывод о способности листа испарять воду.

Учащимся предлагается поразмышлять над вопросами: в чем значение испарения воды с поверхности (суши, кожи, листа) в живой и неживой природе?

Вспомним жаркое лето. Где мы ищем прохладу? Или в тени листвы, или в воде. Влажная поверхность тела тоже охлаждается. В этом легко убедиться экспериментально. Ученики протирают влажной марлей кисть одной руки, а другую оставляют сухой, после чего отвечают, какой руке прохладнее. Ответы подтверждают, что вода при испарении охлаждает поверхность (кожи, суши, листа).

Мы можем передвигаться и прятаться от жары, но растение крепко держится в земле и не может жить без солнечного света, необходимого для процесса фотосинтеза. Для него единственная защита от жаркого солнца – охлаждение за счет испарения.

Заполняем графу 2 таблицы.

Отличается ли испарение в живом организме от испарения с поверхности суши, моря, блюдца с водой? Прежде чем ответить на этот вопрос, нужно ответить еще на один: «Чем отличается живая природа от неживой?» Ученики называют признаки живых организмов: дышат, питаются, растут, размножаются, умирают (курс начальной школы). Из темы «Корень» учащиеся знают, что без воды жизнь, образование и передвижение питательных веществ невозможно. Имеет ли для растения значение количество испаряемой воды, если оно не может без воды жить? Ответ предельно ясен – «да»! Но как же быть: для фотосинтеза нужен свет, на свету жарко, теряется такая нужная для жизни вода – она испаряется. Подводим учеников к выводу: лист должен регулировать количество испаряющейся с его поверхности воды.

Вернемся к строению листа (используем соответствующую таблицу). Найдем поверхность листа, а на ней клетки кожицы (покровная ткань), среди которых расположены устьица. Учащиеся зарисовывают строение устьица, вспоминают о функции устьичной щели – выделение паров из межклетников, заполняют графы 4 и 5 таблицы. Теперь можно сделать очевидный вывод: испарение воды листьями регулируется путем открывания и закрывания устьиц.

Откуда же поступает вода в листья? Пользуясь знаниями, полученными в теме «Корень», находим ответ: ее всасывает корень. Поднимается вода силой корневого давления – работает насос. Учащиеся заполняют графу 6 таблицы и дополняют графу 2 «Значение процесса»:

2) перемещает минеральные вещества и воду;

3) регулирует корневое давление.

Зависит ли испарение от условий окружающей среды? В графе 7 таблицы учитель заполняет первую строчку (при большом количестве воды растение испаряет ее днем и ночью). Две другие строчки этой графы учащиеся должны заполнить дома. В качестве дополнительного задания предлагаются следующие вопросы.

1. В какое время суток лучше срезать цветы, чтобы они сразу не завяли?

2. Монстера – плакса с берегов Амазонки, живет в тенистых лесах, где воздух теплый и насыщен влагой. Почему она плачет?

Учащиеся могут дать свои версии ответа или подготовить сообщения, пользуясь хрестоматией по ботанике.

Проанализируем, насколько соответствует принятая нами схема урока «Испарение воды листьями» системному подходу к обучению.

Главная идея обобщенной схемы отражает попытку учителя сконцентрировать содержание урока вокруг следующих ведущих понятий биологии.

1. Уровни организации жизни (клетка–ткани–орган– организм).

2. Организм – биологическая система, единое целое, состоящее из взаимосвязанных частей.

3. Взаимосвязь биологической системы любого уровня организации с окружающей ее средой.

Разумеется, как показано в схеме, задача решается на уровне, доступном данной возрастной группе учащихся, но на уроке раскрыты и закреплены фундаментальные для всего курса биологии понятия. Частные понятия, «вплетенные» в общую канву урока, раскрывают взаимосвязи:

1) строения клеток, тканей, органов с выполняемыми ими функциями;

2) органов в организме;

3) организма и среды обитания.

Сведения о листе как части организма в ходе урока обобщаются и дифференцируются, способствуя развитию у учащихся системного мышления.

Выводы

1. Системный подход к обучению позволяет развить у учащихся системное мышление и, следовательно, сделать обучение развивающим.

2. Необходимо строить систему обучения и контроля знаний, основываясь на выделении общих закономерностей, ведущих биологических понятий, обязательных знаний.

3. Важна не сумма, а система знаний, умение видеть в частном примере проявление общих закономерностей.

4. Концентрация учебного материала вокруг ограниченного числа вопросов должна стать одним из путей совершенствования методов преподавания и реализации системного подхода к процессу обучения.

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Как вы считаете, какие понятия общей биологии необходимо формировать, начиная с 6-го класса (или с пропедевтического курса)?

2. Можете ли вы утверждать, что все частные понятия, используемые в курсе биологии, несут одинаковую дидактическую нагрузку?

3. Считаете ли вы, что любая система работы учителя может обеспечить системный подход к обучению?

4. Реально ли, на ваш взгляд, обеспечить индивидуальный подход к ученику:

а) на уроке;
б) при составлении домашних заданий;
в) при постановке задач, выполняемых во время экскурсий; на лабораторных и практических работах.

5. Почему, на ваш взгляд, учение об уровнях организации жизни является необходимым условием для развития системного мышления учащихся при обучении биологии?

6. Можно ли успешно формировать системное мышление у учащихся среднего звена, если акцентировать их внимание на уровнях организации жизни лишь в курсе общей биологии?

Задание 1

В рабочем плане учителя сделайте пометки, на какие позиции в курсе ботаники, зоологии, анатомии и физиологии человека следует обратить внимание, чтобы повысить уровень выполнения заданий по общей биологии. (Примеры таких заданий см. в Приложении).

Задание 2

Составьте перечень гипотез, обсуждаемых в курсе биологии. При составлении рабочих планов пометьте, какие общебиологические понятия необходимо знать учащимся для выдвижения и обоснования гипотезы (например, при ответе на вопрос: «Голод или холод в большей степени страшен птицам?»).

Приложение

Пример 1. Биологический прогресс

Пример 2. Характеристика ныне живущих организмов

Пример 3. Строение и функции половых клеток

Литература

1. Всесвятский Б.В. Системный подход к биологическому образованию в средней школе. – М.: Просвещение, 1985.

2. Чуприкова Н.И. Умственное развитие и обучение. Психологические основы развивающего обучения. – М.: АО «Столетие», 1995.

3. Сухова Т.С. Не сумма, а система знаний. / Биология в школе. № 2. 1997.

4. Сухова Т.С. Урок биологии. Технология развивающего обучения. «Библиотека учителя». – М.: Вентана-Граф, 2001.