Мастер-класс по теме «Решение задач открытого типа на уроках биологии как средство реализации метапредметного подхода»

Шаталова Марина Владимировна,
учитель биологии МБОУ «Средняя
общеобразовательная школа №1 города Новоалтайска Алтайского края»
Мастер-класс по теме
«Решение задач открытого типа на уроках биологии как средство реализации метапредметного подхода»
..
Цель мастер-класса: создать условия для мотивации учителей биологии к использованию в педагогической практике задач открытого типа для формирования метапредметных умений школьников.
Задачи:
Определить актуальность проблемы,
Раскрыть концептуальную и практическую стороны собственной системы работы
Провести практическую работу с участниками мастер-класса,
Подвести итог мастер-класса.
 
Форма проведения: беседа, работа в группах, межгрупповое взаимодействие.
Оборудование мастер-класса: мультимедийная презентация; раздаточный материал:
методические рекомендации.
Ожидаемые результаты: повышение профессиональной компетенции учителей- биологии в реализации метапредметного подхода.
Этап Содержание деятельности мастера Деятельность слушателей Форма взаимодействия
Орг. Момент, приветствие.
Мотивация Здравствуйте, уважаемые коллеги! Я, Шаталова Марина Владимировна. Стаж работы 20 лет. Имею первую квалификационную категорию. Сегодня предлагаю Вам обсудить со мной интересную, на мой взгляд, и актуальную для нас проблему.
В современных условиях деятельность каждого учителя нацелена на переосмысление, что и как ты делаешь и поиск верного пути дальнейшего продвижения в профессии, в качественной организации образовательного процесса в соответствии с социальным заказом. Все мы готовимся к вводу ФГОС в основной школе. Изучая новые документы (Закон об образовании в РФ и особенно новые Стандларты), понимаешь, что в их основе лежит «системно-деятельностный подход, что для формирования и развития универсальных учебных действий основой, что признаётся активность обучающегося, знания не передаются в готовом виде, а добываются самими обучающимися в процессе познавательной деятельности.
Каковы пути решения этих задач, какие способы педагогической деятельности будут востребованы? Эти вопросы волнуют многих.
В повседневной пед. деятельности приходится решать ряд противоречий. Одно из них заключается в следующем: Обучение должно быть предметным, так как оно копирует, повторяет организационную структуру науки. Но предметное обучение мешает цельности восприятия мира. Решить это противоречие позволяет метапредметный подход, который заложен в основу новых стандартов. Хочу предложить Вам свою позицию и опыт формирования метапредметных умений средствами предмета «Биология». Это цель моего мастер-класса.
Предлагаю следующий план мастер-класса:
Теоретические основы опыта
Открытые задачи как способ формирования метапредметных умений.
Практикум
Подведение итогов мастер-класса
Приветствие, слушают
-
Принимают план
Фронтальная
Теоретическая основа опыта
Опыт работы по обучению решения открытых задач
5.Практикум по решению задач Ребенок – существо само по себе деятельное. Ему нужно все пощупать, потрогать, познать. Учиться – значит исследовать мир.
(Древнекитайская мудрость)
В соответствии с современными требованиями ставлю перед собой цель - развивать у обучающихся познавательную активность, самостоятельность, инициативу, творческие способности, способность к труду и жизни в условиях современного мира. Как учить так, чтобы знания предмета пригодились в жизни при решении многих жизненных проблем? Ответ нахожу в работах Ю.В. Громыко, Н.В. Громыко, А.А. Андрюшкова, О.И. Глазуновой, А.А. Устиловской, ведущих специалистов, работающих в Институте инновационных стратегий развития общего образования при Департаменте образования г. Москвы, в области метапредметных технологий. В работах этих ученых можно найти ответы и практические советы на многие вопросы современных педагогов. Это в первую очередь рекомендации как реализовать метапредметный подход в обучении.
Марина Половкова, заместитель директора Института инновационных стратегий развития образования пишет: “Метапредметы пытаются говорить о том, о чём современная школа не умеет – о смысле жизни, о ценности жизни. Это ответ на вопрос: Зачем мне эти знания? Где мне это пригодится?”
В связи с этим особую актуальность сегодня приобретают понятия “метапредмет” и “метапредметное обучение”. Это вполне объяснимо, ведь метапредметный подход заложен в основу новых стандартов. Что же такое метапредмет? “Мета” с древнегреческого – означает “стоящее за”, “через”, “над”, то есть выход за рамки собственно предмета. В основе метапредметного обучения лежит мыследеятельностный тип интеграции учебного материала.
Бернард Шоу утверждал: «Единственный путь, ведущий к знанию, – это деятельность». Действительно, чтобы знание становилось инструментом, а не залежами ненужного старья на задворках интеллекта, ученик должен с ним работать.
Что значит работать со знанием? Говоря общими словами, это означает его применять, искать условия и границы применения, преобразовывать, расширять и дополнять, находить новые связи и соотношения, рассматривать в разных моделях и контекстах. Чем больше активность, самоорганизация учеников, тем выше качество метапредметных умений.
По многим школьным предметам обучение построено преимущественно на задачах, в которых имеются все условия и для их решения необходимо знать только алгоритм. Такие задачи называют закрытыми. Хотя закрытая задача может быть и довольно сложной, требующей внимания и хорошего владения формально-логическими операциями соответствующего аппарата.
В жизни редко встречаются задачи, решаемые действием в один ход и имеющие единственное правильное решение. Задачи, которые мы решаем в быту, в бизнесе, в почти любой профессиональной деятельности, требуют интуиции, выхода за рамки формальных мыслительных операций.
Как найти себе достойного жениха (или невесту)?
Куда пойти учиться?
Как справиться с отсутствием дисциплины в новом классе?
Как правильно воспитать ребенка?
Любая жизненная задача является открытой, творческой, эвристической, исследовательской, изобретательской. Кто и как научит решать эти задачи? Очевидно, что учиться решать открытые задачи необходимо в школе.
Открытые задачи не похожи на обычные школьные задачи. Иногда школьники смотрят на такую задачу, и даже не понимают, как к ней подступиться.
Выделяют два типа таких задач:
изобретательские и исследовательские.
Изобретательские задачи – требуется что-нибудь придумать (изобрести) или найти выход из нестандартной (проблемной) ситуации. Изобретательская задача возникает, когда не существует стандартных, традиционных способов решения или использование таких способов в поставленных условиях невозможно.
Примеры изобретательских задач:
Как только в скворечнике на дереве запищали птенцы, тут как тут объявился кот – ходит, облизывается. Мальчик, смастеривший домик для скворцов, захотел помочь птицам. И придумал способ, как закрыть котам доступ к скворечнику. Как же? (Мальчик обернул ствол дерева жестяным кольцом)
Животные часто гибнут под колесами машин ночью, перебегая шоссе... Исключить такое перебегание, построив забор на протяженности всего шоссе – нереально. Как предупредить животных о приближающейся машине?
1987 году на теплоход «Художник Сарьян», находившийся в малайзийском порту, внезапно спикировал гигантский рой пчел. Атака агрессивных насекомых испугала местных докеров, которые поспешили сойти с теплохода. Разгрузка могла задержаться на неопределенный срок. Дело в том, что дикие пчелы Малайзии очень коварны: стоит одной пчеле ужалить человека, как на него набрасывается весь рой. Как быть?
ШУБА БЕЛОГО МЕДВЕДЯ
Природа снабдила полярных медведей белым мехом. С одной стороны, это хорошо: позволяет маскироваться во льдах и снегах. С другой — очень неудобно: в полярных областях солнце еле греет. Чтобы полнее использовать солнечное тепло, медведю следовало бы иметь черную шкуру, которая поглощает солнечные лучи. Как устроена шуба медведя?
Противоречие: шуба должна быть белой, чтобы медведь мог маскироваться во льдах, и должна быть черной, чтобы поглощать солнечные лучи.
ИКР: белый мех сам поглощает (не отражает) солнечные лучи, не демаскируя медведя.
Ответ. Волоски медведя пустотелые, внутренняя поверхность их шероховатая. Видимый свет отражается неровностями внутри волосков. Именно поэтому шкура медведя кажется глазу наблюдателя белой. В то же время невидимые ультрафиолетовые лучи проходят сквозь пустотелые волоски почти без потерь. Под белыми волосами шкура имеет совершенно черный цвет и хорошо воспринимает энергию солнечных лучей, подведенных к ней пустотелыми волосами.
Журнал «Знание-сила», 1990. — № 5. — С. 71.
Такие изобретательские задачи вызывают интерес учащихся, а решение их помогает
использовать полученные обучающимися знания для решения различных практических, исследовательских и учебных задач (закрепление знаний);
выявлять и развивать индивидуальные возможности и творческие способности детей, а также ключевые компетентности школьника;
способствовать приобретению обучающимися навыков получения, обработки и представления научных знаний как в письменной, так и в устной форме;
способствовать развитию познавательного интереса обучающихся через радость творчества и те положительные эмоции, которые они будут испытывать при решении творческих задач;
способствовать приобретению навыков продуктивной совместной работы в группе.
Такие задачи подбираю к каждой теме, использую для этого книгу «Педагогическая техника» Гина А.А.
Задачи предлагаю на уроках, особенно на повторительно-обобщающих уроках, для домашних индивидуальных и групповых заданий.
Исследовательские задачи – необходимо объяснить непонятное явление, выявить его причины. В этом случае ключевыми являются вопросы: как происходит? почему? Обычно условие исследовательской задачи предполагает целый набор ответов-гипотез.
Примеры исследовательских задач:
Если ядовитая змея укусит другую ядовитую змею, то укушенная змея погибнет. Если змее ввести подкожно 100 мг ее же собственного яда, то она тоже погибнет. Почему же змея не погибает, когда глотает отравленную своим же ядом добычу?
Известно, что акулы – самые прожорливые хищники. Уже через несколько часов после появления на свет акулята могут охотиться. А детеныши тигровой песчаной акулы становятся хищниками прямо в утробе матери: самый сильный зародыш поедает сначала неоплодотворенную икру, а затем и находившихся рядом своих братьев и сестер. Тем не менее, самка тигровой акулы обычно производит на свет одновременно двух детенышей. Как в утробе матери удается выжить двум хоть и маленьким, но очень агрессивным хищникам?
Однажды на берегу океана рыбаки нашли мертвого кита. На его коже никаких видимых повреждений не было. При разделке туши рыбаки обнаружили, что вся мускулатура кита…сварена! С другими видами животных такие случаи никогда не наблюдались. Как бы вы это объяснили?
«Заблудившийся голубь»: Почтовый голубь по кличке Билли сбился с курса и по ошибке совершил… трансатлантический перелёт. Голубь стартовал в северной Франции и должен был приземлиться в Англии. Но где-то над Ла-Маншем Билли сбился с курса и полетел совсем не в ту сторону. В результате он пролетел 5,5 тысячи километров и приземлился в Нью-Йорке. В Англию голубя вернули самолётом. Как птицы ориентируются при дальних перелетах? По каким причинам голубь мог сбиться с курса?
5. Изобретательные лягушки
В Китае лягушки одного вида (Odorrana tormota) живут рядом с горными реками. Шум от этих рек столь силён, что заглушает все звуки. Чтобы поговорить на берегу такой реки, приходится кричать в ухо собеседнику, причём изо всех сил. Но лягушки научились общаться даже в таком шуме. Они подают сигналы и легко находят друг друга. Лягушкам, живущим по берегам горных рек и ручьёв, заинтересовались китайские учёные. Им удалось выяснить, как лягушки общаются.
Какие же сигналы используют лягушки? Учтите, что видят они плохо, да и нюх имеют неважный.
Для решения изобретательских и исследовательских задач открытого типа разработаны некоторые приемы и алгоритмы. Это сложные и многоходовые инструменты, которые требуют особого навыка и определенных умений для работы с ними. Для работы со школьниками можно использовать упрощенную процедуру решения.
Процедура решения задач:
Подготовка к работе. На этом шаге предлагается прочитать условие задачи, сформулировать его своими словами и записать в традиционной форме:
Дано: … 
Найти (объяснить): …
Если школьникам кажется, что они могут дать ответ «сходу», пусть запишут свою гипотезу (идею) и продолжат решение задачи, но – скорее всего они смогут выдвинуть и другие гипотезы.
Анализ условия. Здесь школьникам предлагается проанализировать условие задачи и ответить на следующие вопросы:
- Какой объект в данной задаче основной? Из каких частей или элементов он состоит?
- Какие объекты находятся вокруг основного объекта? С какими объектами и как он взаимодействует?
- Какие процессы протекают в самом объекте, с его участием, а также вокруг него?
Если на этом шаге возникли какие-то гипотезы, их нужно записать. Отметим, что на этом шаге не следует спешить решать задачу, так как главная цель шага – как можно лучше осмыслить условие задачи.
Выдвижение гипотез. Рекомендуется подумать, как обнаруженные явления могли бы способствовать получению необходимого в условии задачи результата?
Список явлений:
механические;
акустические;
тепловые;
электрические;
магнитные;
электромагнитные (оптические);
ядерные;
химические;
биологические.
Данный шаг – главный для выдвижения гипотез. Учитель объясняет, что на этом шаге не нужно быть слишком критичными, так как следует постараться наработать максимум гипотез. Отметим, что в процессе решения иногда возникают 1-2 идеи, а иногда и более десяти.
Отбор гипотез. На этом шаге школьники отбирают из выдвинутых гипотез наиболее правдоподобные и расставляют их в порядке убывания правдоподобности. Если школьникам не удалось сформулировать правдоподобные гипотезы, то можно рекомендовать глубже изучить условие задачи, а также поискать дополнительные справочные материалы.
Проверка гипотез. На этом заключительном шаге школьники должны предложить эксперименты (в том числе мысленные) по проверке каждой правдоподобной идеи (гипотезы) или выполнить соответствующие расчеты.
Мастер раздаёт задачи группам и карту для решения.
Презентация решения задачи.
Слушают
Предлагают ответы
Выполняют по группам Фронтальная
Парная
Групповая
5.Подведение итогов мастер-класса. Рефлексия Как видим, решение открытых задач помогает не только сосредоточиться, глубоко проанализировать условие, но и расширить область поиска идей, дает направления «думания», а затем «сворачивает» веер решений с помощью направленного отбора и проверки на правдоподобность.
Умение решать открытые задачи – это как умение плавать, которое всегда пригодится в открытом жизненном океане: даже если ты плывешь на вроде бы надежном корабле, но с айсбергом можешь столкнуться.
Подводя итоги, становится понятным, если раньше на уроках превыше всего ценилось знание «пройденного» учебного материала, то на современных – акты спонтанно осуществляемого мышления, свободного мыслительного действия, осуществляемого индивидуально и всеми вместе, с равной ответственностью – учениками и учителями. Биология одна из самых интересных наук, именно на уроках биологии происходит познание окружающего мира, познание себя.
Задачи открытого типа имеют деятельностный, и потому универсальный – метапредметный характер.
Их применение требует от учителя очень хорошего предметного знания. Собственно это и позволяет грамотно пересобирать, переорганизовывать учебный материал вокруг деятельностных единиц содержания.
Метапредметные задания позволяют в разы интенсифицировать работу на уроке.
РефлекияПредлагаю отрефлексировать мастер-класс по формуле ПОПС.
В результате перевода получилась аббревиатура ПОПС. Участникам предлагается высказаться в рамках 4-х предложений, отражающих следующие четыре момента ПОПС – формулы:
П – позиция
О – объяснение (или обоснование)
П – пример
С – следствие (или суждение)
Первое из предложений (позиция) должно начинаться со слов: «Я считаю, что…». Второе предложение (объяснение, обоснование своей позиции) начинается со слов: «Потому что …». Третье предложение (ориентированное на умение доказать правоту своей позиции на практике) начинается со слов: «Я могу это доказать на примере …». И, наконец, четвертое предложение (следствие, суждение, выводы) начинается со слов: «Исходя из этого, я делаю вывод о том, что…».
Спасибо коллеги, за активное участие в обсуждении проблемы формирования метапредметных умений школьников средствами предмета «Биология» Высказываются по формуле Фронтальная
Приложение 1
Исследовательская открытая задача
«Заблудившийся голубь»
Шаг алгоритма Выполнение
1.Подготовка к работе.
Прочитайте условие задачи. 
Сформулируйте условие задачи своими словами и запишите его. Дано: при перелетах птицы хорошо ориентируются.Найти (Объяснить): Каким образом птицы ориентируются при дальних перелетах?
Комментарий: сначала отвечаем на первый вопрос задачи.
2.Анализ условия.
Проведите анализ условия задачи:
Какой объект в данной задаче основной? Из каких частей или элементов он состоит?
Какие объекты находятся вокруг основного объекта? С какими объектами и как он взаимодействует?
Какие процессы протекают в самом объекте, с его участием и вокруг него? Голубь, система навигации голубя.
Поверхность суши, воздух, океан, облака, Солнце, звезды. В воздухе находятся другие птицы, самолеты.
Голубь машет крыльями, устает и отдыхает, ест. Происходят различные атмосферные явления. Голубь мог взаимодействовать с другими летающими объектами, живыми или техническими.
3.Выдвижение гипотез.
Подумайте, как перечисленные ниже явления могли бы способствовать получению необходимого результата.
Сформулируйте гипотезы.
Список явлений:
механические, акустические, тепловые, химические, электрические, магнитные, оптические, ядерные, биологические. Гипотезы:
птицы ориентируются по атмосферным ветрам;
птицы ориентируются по температуре – чем ближе к югу (в северном полушарии), тем теплее;
ориентируются по запаху;
ориентируются по магнитному полю Земли;
ориентирами являются Солнце и звезды;
возможно, птицы запоминают какие-то ориентиры на поверхности земли - реки, горы, моря, строения и прочее.
4.Отбор гипотез.
Выберите наиболее правдоподобные гипотезы и расставьте их в порядке убывания правдоподобности. Гипотеза 1 неправдоподобна - ветры меняются.
Гипотеза 2 не правдоподобна - так можно определить направление, но голубь обычно точно определяет точку прилёта. Температура – также «капризное» явление.
Несмотря на хорошее обоняние птиц, гипотеза мало правдоподобна. Слишком большие расстояния при наличии меняющих направление ветров…
Гипотезы 4–6 наиболее правдоподобны.
Гипотеза 5 вызывает некоторое сомнение, потому что птицы обычно не теряют ориентации по время плотной облачности, когда Солнце и звезды не видны.
Правда, можно предположить, что гипотезы 5 и 6 верны, то есть действуют оба механизма: ориентирование по Солнцу и по земной поверхности. Тогда во время облачности птицы ориентируются по земной поверхности.
5.Проверка гипотез.
Предложите эксперименты (в том числе мысленные) по проверке каждой правдоподобной гипотезы или выполните соответствующие расчеты. Известны эксперименты, в которых почтовые голуби возвращались домой, даже если их увозили в закрытом транспорте. Это делает наиболее вероятной гипотезу 4: ориентацию по магнитному полю Земли. Гипотезы 5 и 6 можно принять как дополнительные. Например, возможно, что на малых расстояниях птицы ориентируются по ориентирам, расположенным на земной поверхности.
Подведем промежуточный итог: наиболее вероятно, что при длинных перелетах птицы ориентируются по магнитному полю Земли. При этом вполне возможно, что они используют дополнительные ориентиры: Солнце, звезды, особенности земного рельефа.
Теперь ответим на второй вопрос задачи, по каким причинам голубь мог сбиться с курса?
Шаг алгоритма Выполнение
1.Подготовка к работе.
Прочитайте условие задачи.Сформулируйте условие задачи своими словами и запишите его. Дано: заблудившийся при перелете почтовый голубь. Найти (Объяснить): по каким причинам голубь мог сбиться с курса?
2. Анализ условия.
Проведите анализ условия задачи:
1. Какой объект в данной задаче основной? Из каких частей или элементов он состоит?
2. Какие объекты находятся вокруг основного объекта? С какими объектами и как он взаимодействует?
3. Какие процессы протекают в самом объекте, с его участием и вокруг него? 1. Голубь, его система навигации по магнитному полю Земли.
2. Поверхность суши, воздух, океан, облака, Солнце, звезды. В воздухе находятся другие птицы, самолеты.
3. Голубь машет крыльями, устает и отдыхает, ест. Происходят различные атмосферные явления. Голубь мог взаимодействовать с другими летающими объектами, живыми или техническими.
3.Выдвижение гипотез.
Подумайте, как перечисленные ниже явления могли бы способствовать получению необходимого результата. Сформулируйте гипотезы. 
Список явлений:
механические,
акустические,
тепловые,
химические,
электрические,
магнитные,
оптические,
ядерные,
биологические. Гипотезы:
1. голубь устал и сел на палубу корабля, который доставил его в США;
2. сильный ветер сдул голубя с курса;
3. гул самолета или какой-то другой громкий звук сбил голубя с курса;
4. голубь перегрелся на солнце, и тепловой удар повлиял на его поведение;
5. голубь перед полётом отравился и поэтому сбился с пути;
6. небо во время всего полета было затянуто плотными облаками, и голубь не смог найти правильный путь;
7. голубь испугался движущихся грозовых туч и, «убегая» от них, перелетел через океан;
8. голубя сбила с пути геомагнитная буря;
9. голубя сбило с пути электромагнитное излучение телевизионной станции или радара;
10. голубя сбила с правильного пути магнитная аномалия (залежи магнитной руды);
11. сильная вспышка в атмосфере ослепила голубя;
4. Отбор гипотез.
Выберите наиболее правдоподобные гипотезы и расставьте их в порядке убывания правдоподобности. Вызывает сомнение, что ослепленный или отравленный голубь улетел бы так далеко.
Если бы голубь сбился с пути, спасаясь от хищной птицы, он бы наверняка вернулся на маршрут, как только опасность бы миновала.
Излучения телевизионной станции или радара, а также магнитная аномалия – факторы временные. Пролетев мимо этих источников полей, голубь мог восстановить свои способности к навигации. Хотя можно допустить, что способность к навигации была выведена из строя надолго.
С учетом нашего вывода по первому вопросу задачи наиболее правдоподобными выглядят гипотезы: 8, 9 и 10.
5. Проверка гипотез.
Предложите эксперименты (в том числе мысленные) по проверке каждой правдоподобной гипотезы или выполните соответствующие расчеты. Многие исследователи отмечают, что электромагнитные излучения нарушают способности птиц к ориентации, во время геомагнитных бурь не только отдельные птицы, но и целые стаи иногда сбиваются с маршрута.
Практическую каждую из гипотез нетрудно проверить экспериментально.
Вероятно, в данном случае наиболее правдоподобна гипотеза 8, так как магнитная буря может продолжаться несколько дней, то есть на протяжении всего полета голубя.
Приложение 2.
ПРИЗ: процедура решения изобретательской/исследовательской задачи
Шаг алгоритма Исполнение
1. Подготовка к работеПрочитайте условие задачи. Сформулируйте условие задачи своими словамии запишите его. Дано:Найти (объяснить):
2. Системный подходПроведите системный анализ условия задачи:1. Какой объект в данной задаче основной? Из каких частей или элементов он состоит?2. Какие объекты находятся вокруг основного объекта? С какими объектами и как он взаимодействует?3. Как рассматриваемые вами элементы, тела, вещества или поля могут способствовать получению необходимого результата? 1. ...2. ...3. ...
3. Выдвижение гипотезПодумайте, как перечисленные ниже явления могли бы способствовать получению необходимого результата.Сформулируйте гипотезы.Явления бывают:
механические,
акустические,
тепловые,
химические,
электрические,
магнитные,
оптические,
ядерные,
биологические. Гипотезы:
...
...
...
...
...
...
...
...
...
4. Отбор гипотезВыберите наиболее правдоподобные гипотезы и расставьте их в порядке убывания правдоподобности. 5. Проверка гипотезПредложите эксперименты по проверке каждой правдоподобной гипотезы или выполните соответствующие расчёты.