ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "ПЕРВОГО СЕНТЯБРЯ"

БУХВАЛОВ В.А.

Развитие творческих способностей учащихся на уроках биологии

c применением элементов теории решения изобретательских задач (ТРИЗ)

Учебный план курса

Лекция 2. Биологические проблемы и методы их решений

Проблема и классификация проблем

Как только начинается деятельность, возникает противодействие. Развитие систем есть процесс преодоления противодействий путем решения противоречий. Противоречие – это два противоположных требования, предъявляемые к системе в процессе ее деятельности. Одно требование – функция системы, которую она выполняет, второе требование – противодействие среды или элементов самой системы, в которой выполняется эта функция. Противоречие – это структурная основа проблемы. Таким образом, проблема вообще – это затруднение в деятельности человека, препятствующее достижению поставленной цели. Речь идет, прежде всего, об информационных проблемах, таких как недостаток или неточная информация в начале деятельности, отсутствие какой-либо информации вообще. Кроме информационных проблем возникают организационные и методологические проблемы.

В начале 1920-х гг. Н.И. Вавилов проводил научные исследования по иммунитету у растений. Проблема для Советской России была весьма актуальной. Революция, Гражданская война и как следствие –
разруха в промышленности, голод и карточная система на фоне постоянных неурожаев, одна из причин которых – регулярное вымерзание озимых. После длительного анализа возможностей селекционного повышения иммунитета у культурных растений Николай Иванович приходит к неутешительному выводу: возможности повышения иммунитета у имевшихся в то время в России сортов культурных растений практически исчерпаны. Однако высоким иммунитетом обладают дикие формы культурных растений. И здесь возникает первая информационная проблема: где искать дикие формы культурных растений? Каких-либо научных источников информации с подробным описанием мест локализации диких форм в то время не было.

Что делает Вавилов? Он идет оригинальным путем, используя в качестве источников библей-ские тексты, исторические хроники и даже мифы и легенды. Составляя сравнительную таблицу мест размещения диких форм, он использует метод наложения информации и в конечном итоге выдвигает гипотезу о центрах происхождения культурных растений.

Далее возникли организационные проблемы. Чтобы проверить гипотезу, необходимо было совершить экспедиции в предполагаемые центры. Нужны деньги, оборудование, помощники и многое другое. Николай Иванович разрешил эти проблемы – и экспедиции состоялись. Гипотеза была подтверждена, найдены ареалы обитания, составлены описания огромного количества диких форм культурных растений, создана первая в России и, наверное, в мире коллекция семян диких форм и, наконец, создан ВИР – Всесоюзный институт растениеводства.

Семенной фонд диких форм позволял организовать селекционную практику во всех регионах страны. Победа казалось близкой: еще немного, еще чуть-чуть – и будут созданы урожайные сорта культурных растений с высоким иммунитетом, прежде всего, к извечной российской проблеме земледелия – к холоду. Но возникла серьезная методологическая проблема: а как определить потенциальные возможности селекции злаков? Говоря простым языком, как определить, какие признаки могут быть получены у будущих гибридов, а какие не будут получены никогда? Ответа не было.

Вавилов начинает составлять сравнительные таблицы признаков злаковых растений, его помощники трансформируют эту работу на другие растения и животных. В конечном итоге получается богатейший информационный фонд признаков культурных растений и диких форм. И опять Николай Иванович выдвигает гипотезу: генетически близкие виды и роды живых организмов обладают сходными рядами наследственной изменчивости, поэтому признаки, имеющиеся у одних форм, могут быть получены у близкородственных форм в результате селекции. Позднее, после длительной селекционной проверки, эта гипотеза будет блестяще подтверждена и преобразована в закон гомологических рядов наследственной изменчивости. В селекции начнется новая эра, новое научное направление – планирование гибридов с заранее заданными признаками. Закон гомологических рядов начнут сравнивать с Периодической системой элементов Д.И. Менделеева, барельеф Вавилова будет украшать обложку самого престижного генетического журнала Британии.

Таким образом, проблема – обязательная составляющая любой деятельности. Все проблемы можно разделить на три большие группы. Информационные проблемы представляют собой недостаток, неточность или полное отсутствие информации по теме исследования. Организационные проблемы включают в себя трудности планирования и проведения деятельности. Методологические проблемы – это трудности выбора, применения известных методов и создания новых методов деятельности вообще и научной деятельности в частности.

Решение любой проблемы желательно проводить на трех уровнях: информационном, организационном, методологическом. Именно по такой схеме проводятся научные исследования: поиск и анализ научной информации; планирование процесса исследования; выбор и (при необходимости) создание новых методов исследования. К сожалению, многие проблемы науки и обычной жизни решаются с нарушениями этого триединого подхода, что приводит к серьезным последствиям. Помните, как в конце 1980-х гг. нам сказали, что начинаем перестройку. Однако конкретной информации о том, что это за перестройка, так и не было, организация процесса, мягко говоря, отсутствовала, а про методологию вообще лучше не вспоминать. Результаты нам известны.

Биологические проблемы и их формулирование

Под биологической проблемой понимается любое затруднение в жизнедеятельности живого организма, сообщества живых организмов, экосистемы любого ранга. В биологии такие проблемы чаще всего именуются особенностями или сложностями конкурентной борьбы живых организмов и их сообществ с неблагоприятными условиями среды обитания, внутривидовой и межвидовой форм этой борьбы. Вместе с тем понятие «биологическая проблема» в предложенной здесь формулировке не противоречит теоретическим основаниям биологии и будет нами использоваться исключительно в целях развития у учащихся биологического мышления.

Биологическая проблема в рамках школьного курса представляет собой творческое задание или вопрос, допускающие несколько или много решений в виде предположений или гипотез. Примером биологических проблем могут служить следующие вопросы.

1. Чем могут быть полезны животным и растениям обитающие в них бактерии?
2. В каких случаях при неблагоприятных условиях споры у бактерий не образуются?
3. Какое значение в жизни леса имеют ядовитые грибы?
4. Почему не замерзают зимой мхи, ведь они накапливают большое количество влаги?
5. Почему во время сильного размножения водорослей рыба нуждается в защите? Предложите способы защиты рыбы в этот период.

При решении каждой их этих проблем можно сформулировать несколько гипотез. Одна из задач биологического образования заключается в том, чтобы научить учащихся формулировать как можно большее количество логически правильных и непротиворечивых гипотез. В настоящее время издано немало пособий и методических материалов с биологическими проблемами или, как их еще называют, задачами по биологии. Наряду с готовыми задачами учитель может составлять их сам и обучать составлению задач учащихся, используя для этого материалы из научно-популярных журналов и веб- сайтов. Очень много полезной для такой работы информации содержится в журнале «Наука и жизнь». Приведем несколько примеров, заимствованных из №1 за 2005 г.

• Гигантские черепахи живут в определенных ареалах. Согласно подсчетам Всемирного фонда охраны дикой природы, ежегодно в эти места приезжают посмотреть на черепах около 175 тыс. туристов. Доходы от туристов в три раза больше, чем от продажи мяса, яиц и панцирей черепах.

• Немецкие ученые обнаружили, что в окрестностях мусоросжигательного завода, построенного в Гессене, в два раза повышена частота рождения близнецов и тройняшек. Видимо выбросы завода влияют на уровень гормонов у женщин.

• Французские биологи планируют через пять лет вывести сорт льна, дающий масло, не боящееся высоких температур. Такое масло можно использовать для автомобильных двигателей.

Представленная информация может быть преобразована в проблемы. Причем на основе одной и той же информации можно составить несколько проблем. Так, для первого примера можно предложить следующие проблемные вопросы.

1. Достаточно ли этого примера, чтобы утверждать, что охрана природы может быть прибыльным делом? Почему?
2. Какой вред могут приносить туристы, посещающие места обитания черепах?

Для второго примера могут быть составлены следующие проблемные вопросы.

1. На основании каких исследований ученые смогли сделать такой вывод?
2. Какие причины могут влиять на частоту рождения двойняшек и тройняшек?

Для третьего примера могут быть составлены следующие проблемные вопросы.

1. Какие селекционные операции необходимо провести ученым, чтобы получить такой сорт льна?
2. Какие технические культуры и почему могут быть перспективными для создания искусственного топлива для автомобилей?

Подведем некоторые итоги. Биологические проблемы являются одним из важнейших компонентов содержания школьного курса биологии, способствующих развитию творческого мышления учащихся. Составление проблем с использованием информации из научно-популярных изданий можно использовать как творческое задание на уроках и как домашнее задание на длительный срок. В первом случае учителю необходимо подготовить копии материалов для составления проблем. Во втором случае необходимо предложить учащимся список конкретных изданий, имеющихся в школьной или городской библиотеке. В перспективе, с помощью учащихся составляются комплекты или сборники биологических проблем по каждой теме для проведения творческих работ учащихся. Важно включить в эти сборники примеры решений таких проблем.

Классификация общих и биологических проблем

В настоящее время существуют разнообразные классификации проблем. Один из возможных вариантов был приведен выше (информационные, организационные и методологические проблемы). Однако, с педагогической точки зрения, предпочтительнее выглядит классификация проблем по группам логических операций (Страхов И.В. Психология творчества. – Саратов: Изд-во Саратовского пед. института, 1968. – С. 47). В этом случае общие и биологические проблемы можно разделить на следующие группы.

1. Проблемы комбинирования систем и их элементов – выделение одного или нескольких элементов из системы; сравнение элементов и систем; систематизация элементов; изменение элементов; введение элементов в систему; проектирование; классификация элементов и систем; анализ структурно-функциональных ресурсов системы.

Примеры проблем

1. Какие признаки строения и жизнедеятельности динозавров, по вашему мнению, привели к их массовому вымиранию?
2. Сравните строение и жизнедеятельность рыб и амфибий.
3. Составьте таблицу с описанием строения и функций тканей растений.
4. Какие необходимы изменения на охраняемых территориях для повышения их устойчивости к пожарам?

2. Проблемы определения причинно-следственных связей – определение причин; определение следствий; доказательство; опровержение; определение закономерности; определение новой функции; определение связей между элементами системы; прогнозирование.

Примеры проблем

1. Почему прививки от некоторых инфекционных заболеваний приходится делать повторно?
2. К каким последствиям может привести однообразное питание человека?
3. Допустим, вы решили опровергнуть теорию эволюции Ч.Дарвина. Опишите план вашего исследования с этой целью.
4. В Библии говорится об апокалипсисе – конце нашего мира. Составьте прогноз экологического апокалипсиса, опишите условия, при которых он может случиться.

3. Проблемы проведения исследований – формулирование проблемы; составление плана исследования, плана решения проблемы; планирование и проведение наблюдений, измерений и экспериментов; анализ и оценка результатов деятельности, составление экспертного заключения.

Примеры проблем

1. Какие проблемы возникают в жизнедеятельности растений, живущих по берегам рек в условиях периодического затопления?
2. Составьте план решения проблемы моделирования искусственного фотосинтеза.
3. Классическая клеточная теория безнадежно устарела. Однако до сих пор она высоко оценивается учеными. За что такие почести?
4. Допустим, вам предложено подготовить экспертное заключение о состоянии небольшого заказника. Какие данные вам необходимы для подготовки такого заключения.

Предлагаемая классификация необходима для комплексного подхода к развитию учащихся. Речь идет о подготовке комплектов заданий по каждой группе биологических проблем и их применению в учебной деятельности. Проблемные задания применяются и для организации самостоятельных творческих работ учащихся, и при изучении нового материала, повторении и проверке знаний по темам. В идеале, в течение каждой четверти учебного года используются все перечисленные виды заданий по одной или нескольким темам в зависимости от количества учебных часов.

Методы решения биологических проблем

Наиболее распространенными методами решения любых проблем, в том числе и биологических, являются мозговой штурм и метод контрольных вопросов.

Мозговой штурм

Это метод решения проблем путем выдвижения различных гипотез группой решателей, на основе мысленных ассоциаций. Автор метода – американский ученый А.Осборн. Этот метод дает наибольший результат при групповой работе. Гипотезы, которые предлагаются в качестве ответов одними решателями, вызывают ассоциации в сознании других, что приводит к увеличению общего количества ответов и их качества.

Для проведения мозгового штурма класс делится на группы, после чего учащимся предлагается решать проблемы по следующему алгоритму.

1. Прочтите внимательно условие задачи и предложите все возможные гипотезы в качестве решений. При выдвижении гипотез запрещается их критика.

2. Сделайте анализ предложенных гипотез и выберите те из них, которые наиболее вероятны и имеют под собой хотя бы частичное научное обоснование.

Метод контрольных вопросов

Это модифицированный мозговой штурм, при котором для облегчения процесса решения задачи применяются контрольные вопросы, направляющие мышление решателей в области возможных ответов. Ниже приведены контрольные вопросы, предложенные А.Осборном.

Алгоритм метода контрольных вопросов

1. Прочтите внимательно условие задачи и предложите все возможные ответы.

2. При формулировании решений постарайтесь ответить на следующие вопросы.

– Как по-новому применить систему или ее элементы (тело, вещество, явление, процесс, событие, поле, теоретическое утверждение, в которых возникла проблема)?
– Как упростить систему?
– Как изменить систему?
– Что можно увеличить в системе?
– Что можно уменьшить в системе?
– Что можно заменить?
– Что можно перевернуть наоборот?
– Каковы возможные комбинации элементов системы?

И мозговой штурм, и метод контрольных вопросов предназначены для организации групповой работы учащихся. Но кроме обучения работе в группе, необходимо обучение учащихся индивидуальной работе по решению проблем. Для этой цели рекомендуется использовать системный анализ и вещественно-полевой анализ. На первом этапе обучения оба эти метода используются в групповой работе.

Системный анализ был разработан Р.Виннером, У.Эшби, В.Богдановым и М.Берталанфи. Однако открытые Генрихом Сауловичем Альтшуллером закономерности теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) позволили значительно модифицировать этот метод.

Системный анализ

Это метод решения проблем путем поиска ресурсов в структуре и функциях системы, связях между ее элементами и в связях с другими системами.

Алгоритм метода системного анализа

1. Составьте подробную схему ситуации (системы), в которой возникла проблема.
2. Определите проблемный элемент и укажите функцию, которую необходимо выполнить для решения проблемы.
3. Для получения необходимой функции проанализируйте возможности:

– структуры и состава веществ проблемного элемента;
– изменений формы и размеров проблемного элемента и системы;
– порядка расположения элементов в системе;
– процессов взаимодействия проблемного элемента с другими элементами системы;
– стадий развития проблемного элемента;
– внесения в систему элементов из других систем и организации их взаимодействия с проблемным;
– объединения нескольких элементов.

Пример решения проблемы с помощью системного анализа

Предполагается, что очаг инфекционного заболевания домашних животных находится в окрестностях города. Как определить точный ареал инфекции?

1. Составляем подробную схему ситуации. Лучше всего на схеме изобразить основные элементы природной и антропогенной среды: луг, лес, водоемы, болото, дороги, сельхозугодья, поселки, жилые дома, завод и др. Схему надо нарисовать на доске и в тетради. Чем подробнее схема, тем лучше. Схема является опорой для организации мыслительного анализа проблемы.
2. Определяем проблемный элемент – очаг инфекции. Функция – необходимо обнаружить место локализации очага.
3. Анализ ресурсов системы и среды для получения необходимой функции:

– структура и состав веществ – проведение анализов воды, почвы, экскрементов животных в ареалах;
– форма и размеры проблемного элемента – изучение внешнего вида и численности животных;
– порядок расположения элементов в системе – попытаться определить, в каких ареалах возникает и в каких не возникает инфекция; что находится между этими ареалами и позволяет или не позволяет распространяться инфекции;
– процессы взаимодействия проблемного элемента с другими элементами системы – изучение поведения диких животных на предмет обнаружения чего-либо необычного;
– стадии развития проблемного элемента – попытаться проследить, как изменяются ареалы возникновения и распространения инфекции, изучать возможности сезонной активности тех или иных возбудителей заболеваний и определить, есть ли признаки этих заболеваний у животных;
– внесение в систему элементов и организация их взаимодействия с проблемным – попробовать вселить помеченных животных в разные ареалы и проследить за их состоянием в течение некоторого времени;
– объединение нескольких элементов – изучить частоту возникновения заболевания в окрестностях промышленных и сельхозугодий; попытаться ответить на вопрос: как влияют антропогенные объекты на возникновение и распространение инфекции?

Небольшое замечание. Системный анализ, как и другие методы решения биологических проблем, является всего лишь алгоритмом организации мыслительной деятельности учащихся. Методы не дают конкретных ответов, они и не должны этого делать, однако их применение позволяет организовать мыслительную деятельность учащихся в оптимальной форме для поиска наибольшего количества гипотез. В любом классе есть и будут ученики с высоким, средним и низкими уровнями развития мышления. Для первых такие методы, возможно, и не нужны, для вторых и третьих, скорее всего, необходимы, особенно для третьих. Учащимся с низким уровнем мышления рекомендуется работать в группах до тех пор, пока они смогут научиться самостоятельно решать проблемы.

Вещественно-полевой анализ, или вепольный анализ

Этот вид методического анализа был создан
Г.С. Альтшуллером, автором теории решения изобретательских задач. Метод создавался в первую очередь для решения технических проблем, но оказалось, что его можно применять и для решения проблем в естествознании. Мы познакомимся с упрощенной интерпретацией этого метода. В конце лекции дается список литературы, в которой этот метод представлен в полном изложении.

Сущность вепольного анализа в следующем. Любой процесс представляет собой взаимодействие двух тел или веществ и поля (явления, процесса) взаимодействия между ними. Проблема возникает в случаях, если:

1) не удается организовать само взаимодействие;
2) взаимодействие недостаточно эффективно;
3) возникают отрицательные параллельные действия или само взаимодействие приносит больше вреда, чем пользы.

Для организации взаимодействия, повышения его эффективности или устранения вредного действия вепольный анализ предлагает специальные приемы, получившие название «стандарты». Почему стандарты? Потому что в процессе анализа патентного фонда Альтшуллер выявил типовые решения технических проблем, которые он назвал стандартными решениями, или стандартами. Затем он разделил проблемы на группы и для каждой группы составил описание стандартов. Дополнительно к стандартам Генрих Саулович и его ученики составили информационные фонды – сборники физических, химических, геометрических и биологических явлений и процессов, с помощью которых возможно получение эффективных решений. Эти сборники получили название «информационный фонд эффектов». Приведем основные стандарты с некоторыми упрощениями.

Стандарт для организации взаимодействия.Если дана невзаимодействующая система, которой необходимо выполнять положительную функцию, то необходимо ввести другую систему и процесс взаимодействия между ними для получения положительной функции.

Стандарт для разрушения вредного взаимодействия. Если дана взаимодействующая система и необходимо разрушить вредное взаимодействие между ее элементами, то это возможно либо путем введения элемента, либо процесса, устраняющего вредное взаимодействие.

Стандарт для усиления взаимодействия. Если дана взаимодействующая система, эффективность функционирования которой необходимо повысить, то это возможно путем организации взаимодействия с дополнительными элементами или организацией дополнительных процессов взаимодействия между элементами самой системы.

Стандарт для форсирования усиленного взаимодействия. Если усиления взаимодействия недостаточно, то эффективность функционирования системы можно повысить путем изменения структуры взаимодействующих элементов, введения в нее дополнительных элементов или изменением структуры процессов между взаимодействующими элементами самой системы.

Стандарт для усиления взаимодействия путем перехода к бисистемам и полисистемам.Если эффективность функционирования взаимодействующей системы невозможно повысить путем усиления или форсирования, то это можно сделать путем объединения системы с одной или несколькими другими системами, как однородными, так и разнородными по структуре.

Стандарт для повышения эффективности бисистем и полисистем. Если необходимо повысить эффективность функционирования бисистем и полисистем, то это можно сделать одним из следующих способов: созданием дополнительных связей между элементами, введением элементов со сдвинутой характеристикой, введением разных элементов, введением инверсных (противоположных по структуре или функциям) элементов, свертыванием вспомогательных частей системы, использованием структурных ресурсов элементов для выполнения новых функций.

Таким образом, решение любой технической проблемы с помощью вепольного анализа осуществляется в следующей последовательности.

Алгоритм метода вепольного анализа

1. Составляется схема взаимодействия. 2. Определяется действие, которое необходимо выполнить (организовать или усилить взаимодействие, разрушить отрицательное действие). 3. Определяется стандарт с помощью которого это можно сделать. 4. Из информационного фонда выбираются возможные явления или процессы для формулирования решений.
Вепольный анализ не заменяет творческий процесс и не дает готового результата – решения, он является лишь вспомогательным средством для усиления мыслительной деятельности решателя и экономит время для поиска решений. Если говорить без ложной скромности, то гениальность автора вепольного анализа в том и состояла, что опыт изобретателей по решению технических проблем он преобразовал в относительно несложный метод, которым может пользоваться любой человек при создании новых изобретений.
Однако мы будем использовать очень упрощенный вариант вепольного анализа, достаточный для решения биологических проблем в школе. При желании учителя и учащихся возможно применение полной модели вепольного анализа, однако скорее на факультативных занятиях или при подготовке домашних заданий, рассчитанных на длительный срок.

Проблема

Известно, что в пещерных водоемах обитают слепые рыбы. Как ориентируются слепые рыбы в таких условиях?

Алгоритм вепольного анализа

1. Составляется схема взаимодействия по условию проблемы.
Слепые рыбы ----------- среда водоема
Варианты стрелок между взаимодействующими элементами:

– сплошная стрелка – положительное взаимодействие;
– пунктирная стрелка – неопределенное взаимодействие;
– волнистая стрелка – отрицательное взаимодействие.

Над стрелкой указывается явление или процесс взаимодействия, если об этом говорится в условии проблемы. Если процесс неизвестен, то над стрелкой ставим вопросительный знак.

В данной модели над стрелкой мы укажем вопросительный знак, ибо процесс взаимодействия нам неизвестен.

2. Составляется подробное описание структурных ресурсов взаимодействующих элементов и оцениваются возможности каждого из них в организации взаимодействия. Это необходимо для того, чтобы помочь ученикам более детально увидеть потенциальные возможности каждого элемента в организации взаимодействия.
Ресурсы рыбы: чешуя, слизь, кожа, мышцы, скелет, системы органов полости тела, органы чувств.
Среда водоема: вода, каменистое дно, течения, температура и химический состав воды, электромагнитные поля.
Рассматриваются возможности каждого элемента для ориентации рыб и составляются гипотезы.

3. Составляются гипотезы, учитывающие особенности жизнедеятельности организмов и ресурсов среды, в которых они обитают. Для облегчения составления гипотез на данном этапе рекомендуется использовать материалы из таблицы «Природные явления и процессы».

Таблица. Природные явления и процессы

Понятно, что в таблице представлены далеко не все явления и процессы, происходящие в природе, поэтому по мере работы с проблемами и источниками информации таблица постоянно дополняется самими учащимися и учителем.

Сведения в таблице не представляют собой прямые ответы. Это лишь основа для размышлений и составления гипотез. Размышляя, можно предложить следующие гипотезы.

Рыбы могут ориентироваться следующими способами: по разнице температур в слоях воды; по особенностям запаха; по солевому составу среды; по колебаниям воды; по электрическим разрядам (полям); по звуковым колебаниям; по изменениям магнитного поля Земли.

Таким образом, вепольный анализ позволяет максимально подробно проанализировать возможности структурных и функциональных ресурсов взаимодействующих элементов для поиска гипотез – вариантов ответов.

Методика ознакомления учащихся с методами формулирования и решения биологических проблем

Ознакомление учащихся с методами формулирования и решения проблем желательно начинать с исторических примеров из развития науки. Причем проблемы, чаще всего, что называется, лежат на поверхности, нужно только их увидеть и научиться формулировать. Разве никто до Грегора Менделя не знал, что, посадив желтые семена гороха, можно получить зеленые семена? Многие знали, но не придавали этому особого значения. В чем тут проблема? Проблема заключается в нежелании анализировать получаемую информацию. Мендель решил изучить особенности наследования признаков и стал проводить опыты и делать расчеты.

Одна из педагогических проблем заключается в том, что многие школьные учебники составлены таким образом, что в них изложены готовые решения проблем учеными. Без понимания методов работы ученых бывает очень сложно понять полученные результаты исследований. В том-то и беда наших учебников, что описаний самих исследований там очень мало – сразу готовые результаты, никаких сомнений. А ведь с ястребинкой у Менделя ничего не получилось, не выполнялись там сформулированные им правила. Правда, Мендель был человек умный и предположил, что в случае с ястребинкой действуют другие правила (сцепление генов), которые он открыть не смог.

Использование таких примеров на уроках позволяет научить учащихся видению самих проблем и их формулированию. Желательно периодически предлагать ученикам небольшие тексты для самостоятельного составления проблем. Вначале эта работа выполняется в группах и с помощью учителя, затем в парах и постепенно часть учащихся научится составлять проблемы самостоятельно. Два-три задания на составление проблем желательно включать в каждую тему.

Обучение учащихся решению проблем рекомендуется начинать с использования методов мозгового штурма и контрольных вопросов. Несмотря на то, что это весьма простые в освоении методы, их применение позволяет решить две важные организационные проблемы: научить учащихся работать в группах (без крика и шума, по очереди предлагать варианты решений, совместно оценивать их плюсы и минусы) и снять психологические запреты на некоторые гипотезы, правдоподобность которых вызывает сомнения. Напомним, что критика предлагаемых на первом этапе мозгового штурма гипотез запрещается, и это очень важно. Сколько уроков требуется на обучение мозговому штурму? Опыт показывает, что 3–4 уроков достаточно, чтобы ученики научились решать проблемы в группах с помощью мозгового штурма.

Следующий этап обучения – применение системного анализа. Первые несколько уроков решать проблемы с помощью системного анализа желательно учителю вместе с учащимися. Следующий шаг – работа в группах и постепенный переход к самостоятельной работе. Аналогично организуется и обучение учащихся вепольному анализу. В дальнейшем в рамках каждой темы для решения несложных проблем можно использовать мозговой штурм с контрольными вопросами, для сложных проблем системный анализ и вепольный анализ.

В самом начале пути, когда автор только начинал применять эти методы на уроках, детям прямо говорилось, что учитель и сам не знает всех возможных решений предложенных проблем, поэтому давайте решать вместе и посмотрим, сколько гипотез мы получим. Правда, это было пятнадцать лет назад. Но лиха беда начало.

Вопросы и задания

1. Что такое проблемное мышление? Можно ли утверждать, что ученые – это люди с ярко выраженным проблемным мышлением? Почему?

2. В чем, по вашему мнению, психологическое значение обучения учащихся формулированию проблем?

3. Что значит решить проблему? Критерием истины является практика. Зачем тогда нужны гипотезы? Может, сразу начинать решение проблемы с экспериментов? Почему?

4. Ученые доказали, что гибель растений от холода происходит после того, как внутри клеток образуются кристаллики льда. Какими способами растения могут предотвратить их образование в клетках?

5. Скопления медузы-корнерота у побережья приводит к тому, что купальщики получают сильные ожоги. Предложите способы защиты людей от медуз.

Литература для дополнительного чтения

1. Альтшуллеp Г.С. Найти идею. – Hовосибиpск: Hаука, 1-е изд., 1986; 2-е изд., 1991.

2. Альтов Г.И Тут появился изобретатель. – М.: Детская литеpатуpа, 1-е изд., 1984; 2-е изд., 1987; 3-е изд.,перераб. и доп., 1989.

3. Альтшуллеp Г.С., Злотин Б.Л., Зусман А.В. Поиск новых идей: от озарения к технологии (Теоpия и пpактика pешения изобpетательских задач). – Кишинев: Каpтя Молдавеняскэ, 1989.

4. Бухвалов В.А., Мурашковский Ю.С. Изобретаем черепаху: как применять ТРИЗ в школьном курсе биологии. Книга для учителей и учащихся. – Рига: Эксперимент, 1993.