РАЗВИТИЕ ТВОРЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ У ШКОЛЬНИКОВ ПРИ ОБУЧЕНИИ БИОЛОГИИ

Автор: А.В.Кулёв, кандидат педагогических наук, доцент Ленинградского госуниверситета им. А.С.Пушкина, учитель биологии гимназии №205, С.-Петербург E-MAIL: kulyov.al@yandex.ru

Тип статьи: методическая

Страницы: 22-27

Ключевые слова:компоненты содержания образования, творческая деятельность, проблемное обучение.

Аннотация статьи: Автор статьи, опираясь на теоретические идеи современной дидактики, предлагает новые методические подходы к решению актуальной проблемы обучения биологии в средней школе.

Литература:

1. Демьянков Е.Н. Биология в вопросах и ответах: Кн. для учителя. — М. : Просвещение, 1996.

2. Коротяев Б.И. Учение — процесс творческий.— М. : Просвещение, 1989.

3. Кулев А.В. Общая биология. 10 класс. Методическое пособие.— СПб. : Паритет, 2003.

4. Кулев А.В. Общая биология. 11 класс. Методическое пособие.— СПб.: Паритет, 2004.

5. Лернер И.Я. Зачем учителю дидактика? // Биология в школе, 1988. — №1.

6. Лернер И.Я. Способы и уровни усвоения содержания образования // Биология в школе, 1988. — №2.

7. Лернер И.Я. Учить творчески, воспитывать личность // Биология в школе, 1988. — №4.

8. Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении.— М. : Педагогика, 1972.

9. Махмутов М.М. Проблемное обучение.— М. : Педагогика, 1975.

Педагогическая проблема, обозначенная в заглавии статьи, хотя и не является новой, однако до сих пор недостаточно эффективно решается в реальной практике обучения биологии. К сожалению, многие школьники по-прежнему учатся на уроках биологии с неохотой, без должного интереса, не проявляя творческих способностей при решении нестандартных учебных задач. Одна из причин этого — методические ошибки педагога при организации познавательной деятельности учащихся на уроках биологии. В значительной степени это касается обучения школьников способам решения задач творческого уровня.

Хорошо известно, что учащиеся, достаточно качественно освоившие теоретическое содержание школьной программы (в соответствии с требованиями к знаниям и умениям учащихся), далеко не всегда оказываются способны к самостоятельному творческому мышлению. Кроме того, даже хорошо успевающие ученики нередко имеют нейтральное или даже резко негативное отношение к самому процессу познавательной деятельности. Важной причиной приведенных выше фактов часто является неправильное понимание учителем содержания образования.

Трактовка понятия содержание образования дается, например, в трудах крупного отечественного дидакта И.Я. Лернера (1988). Основываясь на высказанной в его работах точке зрения, в содержании образования можно выделить следующие основные компоненты, подлежащие усвоению учащимися: знания о мире; способы деятельности (умения и навыки); опыт творческой деятельности; опыт эмоционально-ценностного отношения к миру. Познавательная работа учащихся должна быть ориентирована на комплексное усвоение всех указанных компонентов содержания образования, в том числе, опыта творческой деятельности. И.Я. Лернер указывает, что при творческом решении новой для себя проблемы ученики обязательно применяют усвоенные ранее знания и умения в новой ситуации, творчески преобразуя их в соответствии с содержанием проблемы. Этим определяются существующая динамическая взаимосвязь и взаимозависимость разных компонентов содержания биологического образования.

Б.И. Коротяев (1989) выделяет три основных уровня деятельности учащихся, направленной на усвоение компонентов содержания образования:

репродуктивный — характеризуется выполнением действий по прямому указанию и предписанию учителя;

частично-поисковый — осуществление частично-самостоятельного поиска решения проблемы; выполнение заданий на основе частичной перестройки ранее известных способов деятельности;

творческий уровень — характеризуется применением знаний, которые до сих пор не были известны ученикам; проявлением умения самому увидеть проблему, сформулировать ее, разработать и применить оригинальные способы ее решения).

Однако сам же Б.И. Коротяев указывает, что граница между репродукцией и творчеством является условной и подвижной. Репродуктивное и творческое познание соотносятся между собой как два относительно самостоятельных звена единого целого, причем репродуктивное познание выступает как подготовительное звено, а творческое — как основное. Примером типичной репродуктивной деятельности школьников на уроке биологии является дословное повторение ранее изученного материала или работа учащихся, выполняемая ими «по образцу», когда возможности интеллектуального поиска минимальны. Если педагог на своих уроках организует только репродуктивную деятельность школьников — он осуществляет так называемое «догматическое» обучение. Следствием такого обучения является то, что вопросы, требующие рассмотрения чего-либо с непривычной стороны или с нескольких сторон, обычно ставят учащихся с тупик.

Специальных задач, разработанных с учётом многоаспектного подхода к изучаемому явлению, в педагогической практике используется всё ещё мало. Подавляющее большинство вопросов и заданий для школьников в ныне существующих учебниках и пособиях по биологии предполагают деятельность учащихся преимущественно на репродуктивном и частично-поисковом уровнях. Задания творческого характера встречаются гораздо реже и рассчитаны в большей степени на внеклассную работу с учащимися. Примерами являются вопросы и познавательные задачи для проведения школьных биологических олимпиад. Существующие в отечественной методической литературе по биологии позитивные исключения из этого правила, такие, как книга Е.Н. Демьянкова [1], общую ситуацию кардинально не изменяют. Следовательно, в современной школе догматические тенденции в обучении еще не преодолены, по крайней мере, при проведении уроков. Отрицательные последствия такого обучения уже оценены как в нашей стране, так и за рубежом.

Основной способ преодоления догматических тенденций в образовательном процессе — проблемное обучение биологии. Оно позволяет школьнику проявить оригинальность мышления, творческое и осмысленное отношение к приобретению знаний и умений. Проблемное обучение основывается на постановке перед старшеклассниками учебных проблем, которые затем самостоятельно или с помощью педагога разрешаются. При этом возникает проблемная ситуация, под которой понимают определенное психологическое состояние учащегося, возникающее в процессе выполнения задания, требующего новых знаний об объекте или явлении, о способе или условиях выполнения действия. В психологической литературе имеется указание на наличие пяти этапов решения учебной проблемы [9]:

1 — возникновение проблемной ситуации и постановка проблемы;

2 — использование известных способов решения;

3 — расширение области поиска новых, ранее не используемых способов решения, нахождение нового принципа действия;

4 — реализация найденного принципа;

5 — проверка правильности решения.

Педагогу следует учесть, что применение проблемного подхода на уроке биологии имеет ряд трудностей. Проблемное обучение, как правило, требует бóльшего количества времени, чем обычное изложение материала учителем. При этом важно, чтобы школьники обладали определенной биологической эрудицией, поскольку отсутствие знаний не позволит успешно обсудить поставленную проблему. От учителя биологии требуются отличное знание предмета, а также гибкость и оперативность работы на уроке. Кроме того, в проблемном обучении особую важность приобретает поддержание своевременной обратной связи между учеником и учителем. Следовательно, проблемный урок проводить значительно труднее, чем работать в рамках объяснительно-иллюстративного метода, как это обычно бывает при «догматическом» обучении.

Назовём наиболее очевидные преимущества проблемного подхода:

Ÿ У школьников при проблемном обучении достаточно быстро и наиболее успешно развиваются разнообразные навыки самостоятельной работы.

Ÿ Формируется умение творчески, нестандартно решать учебные задачи.

Ÿ Большинство школьников начинают положительно относиться к учебе.

Ÿ Интерес к предмету заставляет учащихся читать больше биологической литературы, расширяя свои познания в области этой науки.

Таким образом, проблемное обучение оказывает позитивное влияние на усвоение учащимися всех четырех компонентов содержания биологического образования.

В процессе реализации идей проблемного обучения педагогом часто используются творческие задачи, самостоятельно решая которые учащиеся накапливают опыт поиска способов решения. При этом оказывается, что определенная часть знаний усваивается не в ходе пассивного восприятия их в готовом виде (из уст учителя), а как продукт самостоятельного творческого поиска, сопровождающего процесс «штурма» проблемы. Следовательно, к творческим задачам относятся такие, которые требуют от ученика самостоятельного применения знаний в новых условиях, создания чего-то субъективно (а иногда и объективно) нового. Это те задачи, которые невозможно решить стандартным путем или приемом. Часто такие задачи имеют не одно, а несколько правильных решений. По существу, под творческой задачей понимают словесную, речевую формулировку проблемы, выступающую в форме интеллектуального задания. При решении проблемной задачи учащиеся понимают, что имеющихся знаний им уже недостаточно. В этой ситуации у школьников возрастает потребность в учении, более четко выявляются мотивы познавательной деятельности.

Автором данной статьи были разработаны проблемные задачи, направленные на развитие творческого мышления в области биологии[1]. Приведем примеры таких задач к теме «Клетка — биологическая структура» (10 класс):

Предположим, что у клетки появился поверхностный аппарат, полностью изолирующий ее содержимое от внешней среды. Какие преимущества и какие трудности при этом возникли бы? К каким последствиям для самой клетки привело бы это событие? Почему?

Есть мнение, что автотрофное питание более выгодно для организма, чем гетеротрофное. На чем может быть основано это мнение? Приведите самые очевидные и наиболее убедительные аргументы, подтверждающие точку зрения каждой из сторон. Если возможно, примите соответствующее решение.

Известно, что биосинтез белка происходит в цитоплазме, а не в ядре, где находится необходимая для этого процесса ДНК. Как можно объяснить этот «странный» факт?

Ряд разработанных нами проблемных задач ориентирован на развитие у школьников исследовательского мышления. В условии каждой такой задачи описана конкретная ситуация, возникающая в процессе биологического исследования и требующая своего разрешения путем логического анализа, с привлечением уже известных ранее знаний в области биологии. После текста, в котором описывается ситуация, следуют вопросы, требующие от учащихся определенных интеллектуальных действий, аналогичных действиям ученого-биолога, неожиданно сталкивающегося с реальной и часто непростой научной проблемой. Обсуждение проходит в форме эвристической беседы, в ходе которой учащиеся должны:

ü определить тему и цели исследования;

ü сформулировать научную гипотезу;

ü выбрать объект изучения;

ü подготовить условия для проведения эксперимента;

ü разработать план и методику исследования;

ü спрогнозировать ход работы и предполагаемые результаты;

ü обсудить результаты исследования, сформулировать выводы;

ü оценить степень научной достоверности полученных результатов;

ü определить направления дальнейшего исследования данной проблемы, выявить её связи с другими научными проблемами.

Такая организация обучения позволяет школьнику увидеть биологию не только как учебный предмет, но и как процесс научного поиска, результатом которого является открытие новых путей решения проблемы и получение новых конкретных фактов. Факты, в свою очередь, подвергаются обсуждению, обобщению и анализу, что способствует развитию логического мышления школьников.

Для обеспечения полноценной творческой деятельности учащихся крайне важно, чтобы предлагаемые им биологические задачи исследовательского характера были достаточно сложными, но при этом доступными для школьников данного возраста. Каждая задача должна требовать от учащихся актуализации уже освоенных ими ранее знаний и умений, но при этом и нацеливать школьников на логический поиск новых способов решения научной проблемы. Желательно, чтобы задача имела несколько возможных решений или не имела однозначного ответа. Это показывает школьникам перспективы научного исследования, препятствует формированию у них догматических взглядов и ложного представления о том, что в науке все открытия уже сделаны.

Важно обращать внимание учащихся на гипотетичность выдвигаемых положений, неоднозначность проблемы, потенциальную возможность решения ее иным путем. При этом необходимо акцентировать внимание учащихся на динамике научного поиска, на отказе от незыблемости однажды провозглашенных истин, на необходимости обеспечения научной аргументации каждого выдвигаемого предположения. Только в этом случае биологическая дисциплина выступит в форме исследования, а само изучение предмета биологии уподобится процессу научного поиска. В беседе с учащимися важно также подчеркнуть, что полученные в эксперименте результаты, как правило, не ставят точку в процессе исследования, а лишь выдвигают новые, очередные вопросы, нуждающиеся в дальнейшем изучении. Исходя из этого, научное познание может быть охарактеризовано как процесс незавершенный и принципиально безграничный в своем развитии.

Предлагаем следующий план решения проблемной задачи исследовательского характера:

1. Учитель читает условие задачи, формулирует научную проблему и вопросы к учащимся.

2. Школьники самостоятельно обдумывают научную проблему, пытаются найти пути ее решения, при необходимости привлекают для этого новую (дополнительную) информацию.

3. Учащиеся предлагают найденные способы решения, оценивают их рациональность, указывают на слабые стороны и недостатки предложенных вариантов решения, ведут поиск путей их преодоления.

4. Школьники самостоятельно или при помощи учителя подводят итоги решения научной проблемы; обосновывают выбор лучшего решения; если возможно — проверяют его правильность.

Организуя процесс обучения, важно помнить, что главное — не получение от школьников быстрого и правильного ответа (тем более, что многие из вопросов однозначного ответа не имеют), а организация самого процесса творческого, исследовательского мышления школьников, поиск путей научного решения вопроса, логический анализ ситуации. Следует понимать, что решение школьниками проблемных биологических задач исследовательского характера может быть лишь одним из элементов учебного процесса; оно должно занимать строго определенное место на уроке биологии. Решение проблемных задач не заменяет другие виды учебной деятельности школьников, но и не уступает им по своей значимости.

Рассмотрим некоторые методические возможности организации учителем процесса решения старшеклассниками проблемных биологических задач исследовательского характера на уроках общей биологии (тема «Основы экологии»). Условия конкретных биологических задач исследовательского характера могут быть сформулированы на основе количественных результатов, полученных школьниками в процессе проведения ими наблюдений и опытов над животными в уголке живой природы. Так, например, в реально проведенном учащимися исследовании выяснилось, что после кормления водная каспийская черепаха гораздо больше времени проводит на суше, чем до кормления. Этот факт позволил педагогу сформулировать условие проблемной биологической задачи, которая была решена уже другими школьниками на уроке общей биологии при изучении основ экологии. Условие задачи было таково:

В результате проведенного исследования выяснилось, что сытая каспийская черепаха находится на суше гораздо дольше, чем она же, будучи голодной. Подумайте и ответьте на вопросы:

Ÿ Каким образом могли быть получены эти результаты? Предложите возможную методику проведения работы и регистрации результатов.

Ÿ Как можно объяснить факт, приведенный в условии задачи? Предложите наибольшее число возможных гипотез.

Ÿ Какие из предложенных гипотез кажутся вам наиболее вероятными и почему?

Ÿ Какие причины могли исказить полученные результаты?

Учащимся сначала зачитывается условие задачи, а затем — ее первый вопрос. Далее дается время для обдумывания ответов, после чего школьникам предоставляется возможность поочередно выступить со своими предложениями. Может быть высказана, например, следующая идея: «Чтобы получить приведенные в задаче результаты, нужно через определенный интервал времени в специальной таблице фиксировать местоположение наблюдаемого животного сначала до кормления, а затем — после него. Потом можно подсчитать количество регистраций животного на суше и воде до и после кормления, а результаты сравнить».

Обсуждая второй вопрос, школьники могут испытывать определенные затруднения. В этом случае им предоставляется следующая дополнительная информация: «Черепаха относится к холоднокровным животным с непостоянной температурой тела». Как правило, после получения дополнительной информации старшеклассники приходят к правильному объяснению наблюдаемого явления, которое можно выразить, например, следующим образом: «Вероятно, каспийская черепаха добывает корм преимущественно в воде. Будучи голодной, она много времени проводит в поисках корма в водной среде. Насытившись, черепаха выбирается на сушу и греется под лучами солнца (или его заменителя — электрической лампы), что повышает температуру тела этого холоднокровного животного и ускоряет процессы пищеварения». Данное объяснение поведения животного обычно оценивается учащимися как наиболее вероятное по сравнению с другими гипотезами, высказанными в процессе дискуссии.

Осуществляя поиск ответа на четвертый вопрос, школьники нередко называют следующие причины, которые могли привести к искажению полученных результатов: наблюдение проводилось только над одним животным или очень непродолжительное время, поэтому результаты могли быть случайными; в процессе работы не фиксировались проявления тех или иных факторов среды; избранная методика регистрации результатов исследования была недостаточно совершенна. По существу, идет обсуждение научной достоверности полученных результатов.

Рассмотрим еще один пример решения старшеклассниками биологических задач исследовательского характера при изучении темы «Основы экологии».

В одном из аквариумов содержались 10 экземпляров брюхоногих моллюсков прудовиков. В другом аквариуме того же объема и при аналогичных температурных условиях содержались 10 экземпляров двустворчатых моллюсков беззубок. Все животные были одного возраста. Оказалось, что прудовики прожили в аквариуме гораздо дольше, чем беззубки.

Ÿ Изложите свои гипотезы, объясняющие этот факт.

Ÿ Какие из высказанных гипотез кажутся вам наиболее вероятными и почему?

Ÿ Как провести экспериментальную проверку наиболее вероятных из гипотез?

Приведём примеры гипотез, которые могли быть сформулированные учащимися:

1. Прудовик питается растениями, а двустворчатые моллюски — мелкими рачками и одноклеточными организмами. В аквариуме, засаженном растениями, прудовик надолго обеспечен пищей. Вероятно, одноклеточных организмов в аквариуме недостаточно, а рачков не было совсем, поэтому двустворчатые моллюски могли погибнуть от голода.

2. Прудовик дышит с помощью легкого, а двустворчатые моллюски поглощают кислород из воды, используя жабры. Поэтому двустворчатые моллюски более чувствительны к недостатку кислорода, который возникает в небольших водоемах типа аквариума, что и может привести к их гибели.

3. Вероятно, общая продолжительность жизни прудовиков превышает срок жизни беззубок.

Проверяя первую гипотезу, можно, например, пойти по следующему пути: взять пробы воды из природного водоема, где обитают двустворчатые моллюски, и из аквариума, где они погибли; определить видовую принадлежность мелких организмов, встреченных в этих пробах; подсчитать под микроскопом их количество в единице объема воды. Если число этих организмов окажется гораздо меньше в капле воды из аквариума (по сравнению с каплей воды из природного водоема), есть основание полагать, что двустворчатые моллюски в аквариуме погибают от голода.

Вторую гипотезу можно проверить следующим образом. С этой целью можно провести химический анализ воды и определить концентрацию растворенного кислорода в аквариуме и природном водоеме, где обычно живут беззубки. Результаты такого анализа хорошо прогнозируемы и не являются загадкой для учащихся. Скорее всего, концентрация кислорода в аквариуме будет намного ниже, чем в природном водоеме, что косвенно указывает на причину гибели беззубок.

В процессе обсуждения может быть предложен и способ проверки правильности третьей гипотезы: необходимо обратиться к литературным источникам и выяснить, каковы обычные сроки жизни беззубки и прудовика. На этом решение данной проблемной задачи исследовательского характера может быть завершено.

Вопросы и задания, активизирующие творческое мышление школьников, могут эффективно использоваться учителем не только на уроке, но и в других формах учебно-воспитательного процесса по биологии. Во внеклассной работе, на занятиях биологического кружка с учащимися могут быть обсуждены, например, следующие проблемы:

Обильное цветение растений весной не всегда заканчивается хорошим урожаем. Какие причины могут вызвать подобное явление? Как организовать исследование в природе для выявления этих причин? Можно ли уменьшить неблагоприятное влияние некоторых из этих причин? Каким образом?

Юный исследователь решил выяснить, влияет ли на скорость прорастания семян световой фактор. Как можно организовать исследование, результаты которого дадут ответ на поставленный вопрос?

Представители многих видов рыб приступают к нересту вскоре после повышения температуры воды. Их не останавливает даже то, что в теплой воде концентрация кислорода обычно ниже, чем в холодной. Как можно объяснить эту особенность поведения рыб?

В одном из водоемов в летнее время наблюдалось массовое размножение одноклеточных водорослей и сине-зеленых организмов (цианобактерий), что привело к «цветению воды». Известно, что они способны к фотосинтезу, а следовательно — должны активно насыщать воду кислородом, необходимым другим водным организмам для дыхания. Однако на следующее утро в водоеме было обнаружено множество погибших рыб. Почему «цветение воды» в природных водоемах обычно не наблюдается в нашей стране в начале весны, в конце осени, а также зимой? Каковы могут быть причины массовой гибели рыб в водоеме, где «цветет» вода? Как предотвратить «цветение воды» в школьном или домашнем аквариуме?

В результате длительных наблюдений выяснилось, что многие виды рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих в условиях неволи живут гораздо дольше, чем в дикой природе. Как можно объяснить этот факт? Как можно определить возраст представителей перечисленных выше систематических групп животных? Какие причины могут привести к появлению «исключений из правила», т.е. к ситуации, когда животное в неволе погибает быстрее, чем в дикой природе? Приведите конкретные примеры.

Известно, что многие дышащие атмосферным воздухом водные и околоводные животные могут нырять, задерживая при этом дыхание. Однако максимальные сроки пребывания под водой у представителей разных биологических видов очень отличаются. Каким образом можно объяснить эти отличия? Какие адаптации могут позволить дышащим атмосферным воздухом животным длительное время пребывать на глубине? Почему рыбы дышат с помощью жаберного аппарата, а китообразные — с помощью легких, несмотря на то, что они являются обитателями одной и той же среды — водной?

Многие обитатели птичьих базаров гнездятся на узких уступах скал, в невероятной тесноте и острой конкуренции, но многим из них удается выжить самим и даже вырастить птенцов. Что заставляет птиц гнездиться в таких экстремальных условиях? Как удается птицам преодолеть трудности массового совместного гнездования? Есть ли польза для птиц от гнездования в столь населенных колониях?

Представьте, что вы переехали из С.-Петербурга на Дальний Восток. Через некоторое время у вас появились симптомы заболевания (насморк, головная боль, потеря аппетита, расстройства желудка и т.д.). Вы немедленно вернулись в С.-Петербург, и эти неприятные симптомы прошли. Каковы возможные причины болезни? Приведите различные гипотезы и обоснуйте их.

К участковому врачу пришел пациент с жалобами на свое здоровье. Ему был прописан антибиотик, который следовало принимать в течение шести дней. Однако через три дня состояние больного улучшилось и он самовольно, без разрешения врача прекратил прием антибиотика. Каковы могут быть последствия этих действий и с чем это связано? Почему для одного больного эти необдуманные действия могут пройти почти безнаказанно, а для другого — иметь тяжелые последствия? Почему для одного и того же больного в одной ситуации эти действия могут привести к неприятностям со здоровьем, а в другом — нет? В каждом случае обоснуйте свою позицию.

Развитию творческого мышления будет способствовать также внеурочная исследовательская деятельность школьников (например, выполнение ими летних заданий по биологии — проведение наблюдений в природе с последующим обсуждением полученных результатов). Нестандартность мышления у школьников педагог может развивать и при организации домашней работы учащихся, предлагая им соответствующие вопросы и задания, например: «Придумай интересные вопросы к тексту учебника»; «Составь небольшой сюжетный рассказ по данной теме. Специально сделай в нём несколько ошибок, которые твои одноклассники должны будут найти»; «Составь кроссворд к изученному на прошлом уроке материалу, оформи его в тетради»; «Составь логическую словесную схему к фрагменту текста из параграфа учебника».

Таковы некоторые методические возможности организации творческой познавательной деятельности школьников на уроках биологии, во внеклассной, внеурочной и домашней работе.