«Проблемное обучение на уроках биологии как основа процесса развивающего потребности и умения учиться»

«Проблемное обучение на уроках биологии
как основа процесса развивающего
потребности и умения учиться».
«Знания - это дети удивления и любопытства».
                                                        Луи де Бройль.
Нынешним школьникам предстоит начать самостоятельную жизнь и трудовую деятельность в условиях, которые ещё не созданы, осваивать ещё неизвестные технологии, пользоваться ещё не открытыми знаниями. Следуя потребностям современного общества, будущим выпускникам необходимо осваивать универсальные учебные действия:
уметь выявлять возникающие проблемы, выдвигать гипотезы, находить альтернативные варианты решения проблем, уметь адаптироваться в реальных условиях;
проявлять активность в познании окружающего мира, научиться добывать знания из различных источников информации, её анализировать, делать обобщения, формулировать и аргументировать выводы, уметь применять полученные знания на практике в различных ситуациях;
обладать навыками общения, быть контактными в различных социальных группах, уметь отстаивать собственное мнение и быть терпимыми к мнению других, работать в коллективе, предотвращать конфликтные ситуации. На такой результат направлена модернизация российского образования, стандарты второго поколения, реализующие системно-деятельностный подход.
В Стандарте существенно расширены представления об образовательных результатах, они ориентированы не только на нормирование предметных результатов, но и на достижение метапредметных и личностных результатов. Эти требования сформулированы на основе обобщения и согласования ожидаемых перспектив и запросов личности, семьи, общества и государства к сфере образования.
В Стандарте закреплены новые методологические основы построения системы оценки достижения результатов образования – от оценки достижений обучающихся и учителей к оценке эффективности деятельности всех участников образовательного процесса.
В чем состоит суть проблемной ситуации? В ней содержится неизвестное. Сам факт столкновения с трудностью, невозможностью выполнить предложенное задание с помощью имеющихся знаний и способов действия рождает потребность в новом знании. Эта потребность и является основным условием возникновения проблемной ситуации.
В качестве ещё одного компонента проблемной ситуации выделяются интеллектуальные возможности обучающегося в анализе условий поставленного задания и усвоении (открытии) нового знания. Не слишком трудное, не слишком легкое задание не способствуют возникновению проблемной ситуации. Степень трудности задания должна быть такова, чтобы с помощью имеющихся знаний и способов действия,обучающиеся не могли его выполнить, однако этих знаний было бы достаточно для самостоятельного анализа содержания и условий выполнения задания.
Проблемная ситуация — это интеллектуальное затруднение человека, когда он не находит объяснения какому-то факту, явлению, процессу. Таким образом, проблемная ситуация — это ситуация конфликта между знаниями как прошлым опытом и незнанием того, как объяснить новые явления. Это затруднение и является условием возникновения познавательной потребности. Проблемные ситуации должны отвечать целям формирования системы знаний, быть доступным для обучающихся, должны вызывать собственную познавательную деятельность и активность. Задания должны быть таковыми, чтобы обучающийся не мог выполнить их, опираясь на уже имеющиеся знания, но достаточными для самостоятельного анализа проблемы и нахождения неизвестного.
Опыт моей работы в школе позволяет убедиться в том, что проблемное обучение отличается от традиционного. Применяя технологию проблемного обучения, я стараюсь не давать готовые знания. На особом предметном уровне новые знания, умения и навыки, обучающиеся приобретают самостоятельно при решении проблемных задач и вопросов. При традиционном обучении упор делается на мотивы, побуждающие школьников к действиям, тогда как при проблемном обучении ведущими мотивами становятся интеллектуальные.
Проблемная ситуация создается разными приёмами. Применяемые мною в работе различные способы организации проблемно-поисковой деятельности направлены на формирование основных предметных компетенций курса биологии.
Теперь приведу примеры способов проблемного обучения и содержание проблемных заданий, которые я применяю на своих уроках биологии в разных классах.
Тема Способы проблемного обучения Содержание задания
6 класс
Царство Растения. Низшие растения. Проблемное изложение. Спирогира и улотрикс – нитчатые зеленые водоросли. Можно ли, рассматривая под микроскопом отдельные их клетки, установить, 7 какая водоросль находится в поле зрения? Если «да», то по каким признакам?
Поисковая беседа. Представьте первое растение, поселившееся на суше. Какие приспособления к новым условиям должны появиться у него? 1. Благодаря чему растение будет удерживать вертикальное положение? 2. Что будет способствовать поглощению воды из почвы? 3. Как растение должно защитить себя от обжигающих солнечных лучей?
Решение проблемных задач. Можно ли считать водорослями все растения, обитающие в водоемах?
Игровая деятельность. Выполняем игру – кроссворд по названию водорослей и терминологии.
Самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность. Написать сочинение от имени водоросли (хлорелла, ламинария, саргассы).
7 класс
Царство Животные. Подцарство Одноклеточные животные. Проблемное изложение. В пробирку с культурой эвглены зеленой добавили небольшое количество картофельного отвара. Пробирку поставили в темноту. Через две недели зеленая окраска культуры исчезла. Как вы думаете, погибли ли эвглены? Что произойдет, если пробирку поставить на свет?
Поисковая беседа. Эвглена зеленая сочетает в себе признаки растения и животного. Докажем это.
1. В цитоплазме эвглены имеются хлоропласты. Их назначение?
2. При каком условии эвглена может образовывать органические вещества из неорганических?
Решение проблемных задач. Одни ученые относят эвглену зеленую к растениям, другие – к животным. Как вы думаете, на чем основываются те и другие? Кто из них прав?
Игровая деятельность. С помощью акварели или гуашевых красок изобразить амебу одним движением руки (сделать кляксу). Обсудить получившиеся изображения.
Самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность. Подготовить сообщение о значении простейших в жизни человека (например, трипаносома – возбудитель сонной болезни, малярийный плазмодий – возбудитель малярии, дизентерийная амеба – возбудитель дизентерии, раковинные амебы).
8 класс
Общий обзор строения и функций организма человека. Проблемное изложение. На лицо спящего человека сел комар. Человек отогнал комара рукой, не просыпаясь. Почему и как произошла такая реакция, если рука находилась на некотором расстоянии от лица, спящего?
Поисковая беседа. Охарактеризуйте ткани человеческого организма (соединительную, эпителиальную, мышечную, нервную).
1. Место расположения ткани.
2. Основная функция.
3. Особенности строения ткани.
4. Какая особенность позволяет клеткам данной ткани выполнять свои функции?
Решение проблемных задач. 1. Из какой ткани состоят ногти, волосы человека? В чем заключается соответствие строения эпителиальных тканей выполняемым ими функциями? Докажите.
Игровая деятельность. Мужчины отличаются от женщин физическими и психологическими особенностями, разными интересами, эмоциональностью и др. Какие особенности культуры общения имеются между мужчинами женщинами? Продемонстрировать примеры общения между людьми разных полов и поколений.
Самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность. Спорят двое. Один говорит: «Здоров я или болею – это мое личное дело, никого не касается!». Другой: «Нет, здоровье человека – не личное дело, а общественное достояние. Влияет на жизнь и труд других людей». Кто из них прав? Напишите исследование по теме: «Здоровье – личное дело каждого?»
Общая биология
Проблемное изложение. 1. «Человек произошел от обезьяны». Приведите доказательства этого утверждения или докажите, что человек имел свой путь эволюционного развития, отличный от развития приматов.
2. Особенностью эволюции человека является то, что на определенном этапе к биологическим факторам эволюции присоединились социальные, которые постепенно стали играть ведущую роль. Приведите примеры социальных факторов и обоснуйте их роль в развитии человека.
Решение проблемных задач. 1. По теме «Цитология» ученикам можно предложить такую задачу: Предположим, что Р. Гук не открыл клеточное строение организмов.
Как это отразилось бы на развитии биологической науки? Почему вы так думаете?
2. А при изучении темы «Происхождение человека» включить задачу: Дриопитек в основном питался растительной пищей, а неандерталец – преимущественно животной. Каким образом можно объяснить такие различия?
3. По теме «Экология» Почему деревья, растущие на открытых пространствах, вступают в пору плодоношения раньше по сравнению с теми, что растут в лесу? Объясните, почему истребление волков может привести к сокращению численности кустарников и подроста деревьев?
При реализации каждого шага проблематизации на уроках биологии все обучающиеся включаются в процесс формирования УУД. При организации урока я обычно выделяю 3 этапа:
1. Подготовительный. В нем активное участие принимают и учитель, и обучающиеся. Обучающиеся делятся на группы (команды, экипажи), получают или набирают определенные задания, которые необходимо выполнить до урока: подготовка сообщений на тему предстоящего урока, составление вопросов, кроссвордов, викторин, изготовление необходимо дидактического материала.
2. Собственно урок. Выделяется три основных этапа урока:
первый этап. Ставлю проблемы, выясняю степень готовности обучающихся к их решению, к нахождению путей достижения целей урока. Вместе с обучающимися намечаем ситуации, участие в которых позволит им решить познавательные, развивающие и воспитательные задачи. Качество выполнения обучающимися предварительных заданий влияет на их интерес к предстоящей работе. При проведении урока я учитываю отношение обучающихся к оригинальной форме урока, уровень их подготовленности, их возрастные и психологические особенности.
второй этап. Сообщение нового материала, формирование знаний,обучающихся в различных "нестандартных" формах организации их мыслительной активности.
третий этап. Он посвящен формированию умений и навыков.
3. Анализ. При анализе данных уроков оцениваю, как итоги обучения, воспитания, развития обучающихся, так и картину общения – эмоциональный тонус урока не только при общении учителя с обучающимися, но и обучающихся между собой.
Проблемный урок делится на два блока:
-  создание проблемной ситуации при изучении нового материала
 -  воспроизведение субъективно новых знаний.
 В зависимости от содержания учебного материала, психолого-возрастных особенностейобучающихся выделяют различные способы создания проблемной ситуации:
1. Способ аналогий.
В этом случае мы опираемся на имеющийся у обучающихся житейский опыт или же актуализируем ранее полученные знания для решения новых задач.
Этот прием выполняется в два шага: сначала(1шаг) учитель дает возможность высказать свое мнение, дает право  «на ошибку». Затем «шаг 2» сообщением, экспериментом предъявляет научный факт.
 При изучении темы «Бактерии» в 5 классе (в рамках ФГОС) ставится проблема: «Важнейшую роль в разложении погибших животных и растений играют бактерии гниения.
(Шаг 1)
Как вы думаете, все ли трупы животных и остатки растений разрушаются бактериями? Ответ учеников – да, так как бактерии встречаются повсюду.
(Шаг 2)
 Пояснения учителя – в очень сухой почве, например, в песке пустынь, хорошо сохраняются трупы животных. Дайте объяснение этому явлению». В основе рассмотрения данной проблемы лежит анализ причинно-следственных связей (причина бактерии гниения - разрушители погибших животных и растений, следствие - их благоприятная среда влага). Ответ: сухой раскаленный песок пустынь безводен и является малоподвижной средой для развития бактерий гниения. Поэтому трупы животных высыхают (мумифицируются), но не разрушаются.
2. Индуктивный, аналитико-синтетический способ.
Обучающиеся самостоятельно исследуют явления и факты и делают необходимые научные выводы. Так, при изучении темы «Лишайники» обучающиеся из рассказа учителя узнают, что долгое время ученые принимали лишайники за обычное растение и относили их к мхам. Лишь в 1867г. русским ученым удалось выделить зеленые клетки из лишайника ксантории и установить, что они не только могут жить вне тела лишайника, но и размножаться делением и спорами. Следовательно, зеленые клетки лишайника - самостоятельные растения, водоросли. Формулируется проблемная задача: что же такое лишайники? К какой группе растений их нужно было отнести?
3. Выявление причин, вызывающих то или иное явление.
6класс. Тема: «Фотосинтез»
Более трехсот лет назад ученый Ван Гельмонт поставил опыт: поместил в горшок 80 кг земли и посадил в неё ветку ивы, предварительно взвесив её. Ива росла 5 лет, не получая никакого питания, а только поливалась водой, не содержащей солей. Взвесив иву через 5 лет, ученый обнаружил, что вес ивы увеличился на 65 кг, а вес земли в горшке уменьшился всего на 50г. Почему произошло такое явление?
7 класс. Тема: «Простейшие»
Амёб поместили в две колбы: одну с родниковой водой, а другую с кипячёной. В одной из колб через некоторое время амёбы погибли. Как вы объясните, почему в одной из колб погибли амёбы?
4. Выдвижение проблемного вопроса.
Этот прием используется тогда, когда для решения проблемы и овладения новыми знаниями нужно творчески применить какой-то ранее изученный принцип или закономерность.
Примеры заданий:
• Почему у зародыша птицы закладываются жаберные щели, если газообмен идет через скорлупу яйца, а не через них?
• Почему при стирке белья, пилке дров больше всего работают руки, а устает спина?
• Почему врачу важно знать, кем является человек - правшой или левшой?
5. Сообщение парадоксального факта, выдвижение гипотез, предположений.
8класс. Тема: «Внутренняя среда организма»
Факт первый. В прошлом веке на одном из островов Атлантического океана вспыхнула эпидемия кори, которую завез человек, заразившейся в Европе. Из 7 тысяч населения остались здоровыми только 98 самых старых людей, которые переболели корью 65 лет назад.
Факт второй. В 1967 году молодой хирург из Кейптауна Кристиан Барнард впервые сделал пересадку сердца от одного человека другому. Операция была выполнена стерильно, с высоким мастерством. Однако надёжного приживления не произошло, спасти жизнь больного не удалось.
Как ни парадоксально, но эти два факта связаны между собой. Как?
6. Создание проблемной ситуации на основе высказывания учёного.
11класс. Тема « Антропогенное воздействие на биосферу»
• Известный географ и путешественник А.Гумбольдт утверждал, что «человеку предшествуют леса, а сопровождают пустыни». Почему так считает ученый?
10 класс. Тема: «Фотосинтез»
Юлиус Майер сказал: «Свет – это вечно натянутая пружина, приводящая в действие механизмы земной жизни» Что он имел в виду?
7. Сообщение противоположных точек зрения на один и тот же факт.
Проблемное обучение может быть связано с подчеркиванием противоречивых положений, заключенных в содержании учебного материала, и их объяснении обучающимися:
На уроке в 8 классе при изучении темы «Поведение и психика» предлагаю следующую задачу:  «Известный литературный герой Маугли вырос среди зверей. При этом он был высокоразвитым мыслящим существом: руководил стадами диких животных, умел разговаривать на языках разных зверей и обладал всеми человеческими качествами. Оцените реальность описанного Киплингом облика Маугли с позиций современной науки».
Учитель может предъявить классу противоречивые факты, научные теории или взаимоисключающие точки зрения.
8.Использование сказок, легенд, фрагментов из художественной литературы, исторических фактов.
Например, на уроке биологии в 8 классе на тему «Иммунитет» пользуюсь историческими фактами «Илья Ильич Мечников сидел один за своим микроскопом и наблюдал жизнь подвижных клеток в теле прозрачных личинок морской звезды. Под микроскопом видно, как собираются клетки вокруг занозы, у них вытягиваются ложноножки, охватывают непрошеных гостей, и вскоре те оказываются внутри клетки, как бы пожираются ею. Мечников так и назвал эти клетки - фагоцитами, что значит клетки – пожиратели. Он обнаружил фагоциты у самых разных животных - у червей, лягушек, кроликов и, конечно, у человека. Вот он вводит в ткани лягушки возбудителей сибирской язвы. К месту введения микробов стекаются фагоциты, каждый захватывает одну, две, десяток бактерий. Клетки пожирают эти бациллы, переваривают их. В то же время в 80-е гг. 19 века ученые Германии по-иному расшифровали механизм иммунитета. Пауль Эрлих считал, что микробы, оказавшиеся в организме, уничтожаются вовсе не клетками, а специальными веществами, находящимися в крови. Эта теория получила название жидкостной, гуморальной. И начался спор, дискуссия, которая длилась 15 лет. Кто же оказался прав? Как объясняет современная наука образование иммунитета?
9. Исследовательский прием.
На основе проведенных обучающимися опытов, наблюдений и анализов литературных данных обучающимся предлагается самостоятельно решить познавательную задачу, сформулировать вывод:
• Неподалеку от водоёма, населенного многими видами животных, в том числе и земноводными, находится завод, не имеющий на трубах очистительных фильтров. В водоёме стала наблюдаться массовая гибель земноводных. Анализ проб воды не показал наличия каких-либо вредных веществ для живых организмов. Почему погибли земноводные?
Таким образом, использование проблемных ситуаций на уроках способствует:
формированию и развитию УУД;
использованию субъектного опыта обучающихся, а значит ориентации обучения на личность;
возможности осуществлять деятельностный подход в обучении;
активизирует мыслительную деятельность, без которой школьнику очень сложно учиться, тем более с интересом;
у большинства обучающихся сформировалась положительная мотивация к изучению предмета, познавательный интерес не только к отдельным темам курса, а в целом к биологии;
возрастает эффективность развития интеллектуальных и творческих способностей обучающихся;
коммуникативный режим проблемного обучения и самообучения позволяет рационально организовывать и воспитывать культуру умственного труда.
Подтверждением сказанного является высокий интерес обучающихся школы к предмету биологии, что выражается в их желании участвовать в олимпиадах, конкурсах, викторинах, конференциях биологической направленности. Ежегодно набирается группа старшеклассников 9-11 класс, желающих заниматься в кружке «Занимательная биология». По результатам муниципального тура олимпиад мои ученики ежегодно становятся призерами, среди них есть участники регионального этапа, а также призеры и победителимуниципальных конференций, дистанционных всероссийских и международных конкурсов и викторин по биологии.
В 2012-2013, 2013-2014 учебных годах обучающиеся школы получили баллы на ЕГЭ выше среднего по региону.
В прошлом учебном году впервые в 10 классе была открыта химико-биологическая профильная группа.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Беляев Д. К. Поурочные планы по учебнику биологии за 10 класс : в 2 ч. / Д.К. Беляев, П.М.Бородина. – Волгоград, 2011.
2. Ишкина И. Ф. Биология 11 класс : поурочные планы по учебнику «Общая биология» / И. Ф. Ишкина ; под ред. Д. К. Беляева, А. О. Рувинского. – Волгоград, 2003.
3. Коноваленко И. Г. Создание проблемных ситуаций на уроках биологии // Биология в школе. – 1971. – № 2.
4. Махмутов М. М. Проблемное обучение. – М., 1975.
5. Мельникова Е. Л. Проблемный урок, или Как открывать знания с учениками : пособие для учителя. – Москва, 2002.
6. Муртазин Г. М. Активные формы и методы обучения биологии. Человек и его здоровье» : книга для учителя : из опыта работы. – М., 1989.
7. Никишов А. И. Дидактический материал по ботанике : пособие для учителей биологии и учащихся / А. И. Никишов, Л. А. Косорукова. – М., 1994.
8. Никишов А. И. Дидактический материал по зоологии : пособие для учителей биологии // А. И. Никишов, А. В.Теремов. – М., 1996