Инновационный педагогический проект

Мирзоевой Ангелины Анатольевны,

учителя биологии МАОУ «СОШ № 9» города Мегиона

Реализация метапредметного подхода в преподавании биологии

Пояснительная записка

Окружающий нас мир за последние несколько лет стал другим. Он стал динамичным, постоянно изменяющимся. Пришло понимание, что ситуация в мире складывается так, что теперь нужно все время учиться, буквально всю жизнь. Эксперты говорят, что к 2020 году можно ожидать 7-кратного революционного преобразования за жизнь одного поколения в областях высоких технологий. Сегодня уже нельзя однажды получив образование, на всю жизнь быть обеспеченным квалифицированной работой. Новая эпоха лишает человека одного из ведущих смыслов существования, заключавшегося в борьбе за биологическое выживание. Если кучера пересадить за руль спортивного автомобиля – быть аварии. Управление динамичным миром требует другого понимания и других навыков. Реалии современной действительности требуют высокого напряжения интеллектуальных и психических сил от человека, желающего быть успешным в любой сфере деятельности.

И здесь, помощником человеку, нацеленному на успех, становится инновационное мышление. В таких условиях образовательного процесса каждый учитель должен быть нацелен переосмыслить, проанализировать и понять, что и как ты делаешь и выйти на верный путь дальнейшего продвижения в профессии. Без организации интеллектуального труда – не вытащить рыбку из пруда.

Поэтому встает необходимость переходить от образования, базирующегося на изучении суммы знаний, к образованию, базирующемуся на умении работать с этими знаниями. В связи с этим происходят кардинальные изменения государственной политики в области образования. Вводятся новые образовательные стандарты, в основе которых лежит «системно-деятельностный подход, позволяющий выделить основные результаты обучения и воспитания и создать навигацию проектирования универсальных учебных действий, которыми должны владеть учащиеся». Принимается Закон «Об образовании в Российской Федерации». Этот закон напрямую затрагивает интересы порядка 40 млн. наших граждан – учеников и их родителей, учителей, преподавателей и всех, кто вовлечен в образовательный процесс. По большому счету закон «Об образовании» касается всех, потому что образование – ключевой фактор в жизни каждого человека, основа развития и благополучия нашего общества.

Читая новые документы, понимаешь, что для формирования и развития универсальных учебных действий основой признаётся активность обучающегося, знания не передаются в готовом виде, а добываются самими обучающимися в процессе познавательной деятельности. Что развитие универсальных учебных действий происходит не только в форме занятий по отдельным учебным предметам, но и в ходе внеурочной деятельности, а также в рамках надпредметных программ и курсов (факультативов, кружков, элективов, клубов, секций).

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. Метапредмет – учебный предмет нового типа, в основе которого лежит мыследеятельностный тип интеграции учебного материала. Это новая образовательная форма, которая выстраивается поверх традиционных учебных предметов. Марина Половкова, заместитель директора Института инновационных стратегий развития образования считает: “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?”

Методологической базой данного инновационного проекта являются исследования 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 контексте мобильности и стремительности развития современной жизни, изменяемости требований к системе образования, идеи этих ученых кажутся нам наиболее значимыми и отвечающими требованиям современной жизни.

Актуальность проблемы, связанной с необходимостью реализации инновационных изменений в преподавании биологии очевидна и заключается:

• в освоении новых технологий организации деятельности учеников;

• в формах и методах обеспечения мотивационной готовности учителей к повышению своего профессионального мастерства;

• в формировании и развитии универсальных учебных действий;

• в новых подходах к системе оценки достижения планируемых результатов школьников.

Цель: опираясь на «Закон об образовании» и реализуя метапредметный подход, развивать у обучающихся познавательную активность, самостоятельность, инициативу, творческие способности, способность к труду и жизни в условиях современного мира.

Задачи для достижения поставленной цели:

• Совершенствовать собственную методику преподавания биологии в рамках метапредметных технологий путем повышения квалификации и изучения теоретического материала.

• Вооружить учащихся системой знаний, умений и навыков, являющихся базой для формирования и развития универсальных учебных действий.

• Учить самостоятельно находить и видеть задачу в окружающей действительности и решать её.

• Развивать у учащихся – речь, память, внимание, воображение, восприятие, творческое мышление.

Условия для реализации проекта:

1. Изменение роли учителя:

• учитель – диагност, понимающий, какова ведущая мотивация данного конкретного ребенка, какие способности у него развиты в большей степени, какие методы обучения работают на его ближайшую зону развития;

• учитель – инженер-конструктор индивидуального образовательного пути ученика;

• учитель – консультант, сопровождающий процесс образования ученика;

• учитель – эксперт, оценивающий глубину освоения материала и сформированности универсальных учебных действий.

2. Изменение содержания образования, использование практики открытых задач, включающей в себя все ключевые понятия, взаимосвязи между ними, методические рекомендации по обучению, теоретический инструментарий для учащихся.

3. Ломка привычных, рутинных методов педагогического труда, конструирование деятельностных метапредметных сценариев учебных занятий.

4. Необходимость консультационной методической и психологической поддержки всех участников проекта.

5. Органичное сочетание проекта с программой по предмету биология.

Аналитическая часть

«Никогда не встречал столь тупого мальчика», – говорил об Оливере Голдсмите, известном прозаике, поэте и драматурге, его учитель. А этот семилетний ребенок уже был автором ярких стихотворений, читал в подлиннике Горация и Овидия. В этом же возрасте Вальтер Скотт был широко начитан, имел богатый словарь, который уже тогда с необычайной точностью пользовался при создании своих первых произведений. Известна слабая школьная успеваемость таких колоссов науки, как Ч.Дарвин, Б.Паскаль, А.Эйнштейн.

И сегодня мы очень часто сталкиваемся с тем, что ребенок упорно отказывается ходить в школу, учиться читать и писать. Почему? Никто не может объяснить. А может дети просто боятся взрослеть. Нужно просто оставаться ребенком, и тогда тебя никто не накажет. Не взрослеть – это способ ухода от ответственности.

Человечество до сих пор находится в своем детстве. Человек избавился от биологического хвоста, но тащит за собой хвосты психосоциальные: страх, агрессивность, неуёмное желание занять в своем стаде ступеньку повыше. Складывается впечатление, что человечество боится взрослеть, чтобы не нести ответственности за детей, за природу, за планету.

А образование – это взросление. Но даже хорошее традиционное образование сегодня не обеспечивает успешное гармоничное существование человека в динамичном мире. Уже ни для кого не секрет – те знания, умения, навыки, которые получает ученик в школе, мало пригождаются ему в жизни, не обеспечивают его успешности. «Девиз: образованный – значит успешный» не находит своего подтверждения в реальности. Образно говоря, школа учит ребёнка ходить на лыжах, а затем он оказывается в пустыне, где нужны совсем другие навыки. Таким образом, подлинная причина заключается в несоответствии школьной программы, характера школьного обучения познавательным запросам, склонностям будущих гениев, запросам современного общества.

Эйнштейн говорил: «Значительные проблемы, стоящие перед нами, не могут быть решены на том же уровне мышления, на котором их создали». Следует создавать новую учебную форму и соответствующую ей новую модель школы. Исходить при этом, нужно опираясь на основные мировоззренческие идеи выдающегося психолога В.В. Давыдова, что школа должна в первую очередь учить детей мыслить – причем, всех детей, без всякого исключения, несмотря на разное имущественное и социальное положение семей, а также наследственные задатки детей.

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 применимости, преобразовывать, расширять и дополнять, находить новые связи и соотношения, рассматривать в разных моделях и контекстах. Чем больше активность, самоорганизация учеников, тем выше идеальность обучающего или управляющего действия.

Ясно, что в рамках имеющихся предметных форм обучения культивировать практику мышления во всей своей теоретической полноте невозможно. Поэтому и были разработаны и созданы метапредметы.

Обычно учащийся, работая с материалом физики, химии, биологии, истории и других предметов, запоминает важнейшие определения понятий. На метапредметах он не запоминает, но промысливает, прослеживает происхождение важнейшиих понятий, которые определяют данную предметную область знания. Он как бы заново открывает эти понятия.

В форме метапредмета обычный учебный материал переорганизуется в соответствии:

• с логикой развития мыследеятельности, которая надпредметна и носит универсальный характер;

• с логикой формирования определенных способностей, позволяющих работать с той или другой организованностью.

Например, в рамках метапредмета «Знак» («Схематизация и построение знаков. Понимание символов» из серии «Мыследеятельностная педагогика» Ю.В.Громыко, д.психолог.н., директора НИИ инновационных стратегий развития общего образования Департамента образования г.Москвы) у школьников формируется способность схематизации. Они учатся выражать с помощью схем то, что понимают, то, что хотят сказать, то, что пытаются помыслить, то, что хотят сделать. Другими словами, в ходе работы со знаками впервые создается и выстраивается метод, – что в переводе с древнегреческого означает путь познания. Пример, как преобразуется понимание детьми границы живого существа в ходе становления «органно-организменного» способа рассмотрения приведен в Приложении 1.

Этот пример иллюстрирует важный тезис: подобный тип обучения с использованием всевозможных схем формирует у детей умение учиться, учить себя, осваивать культурные средства, выстраивая первоначально собственную потребность в их освоении. Дети участвуют активно, без принуждения. С помощью таких заданий можно заинтересовать учащихся заниматься многими вопросами биологической науки, понимать происходящие в живых системах процессы.

В рамках метапредмета «Знание» (концепция технологий метапредметов, разработанных в рамках мыследеятельностной педагогики Н.В.Громыко, д.философ.н., зам.директора НИИ инновационных стратегий развития общего образования департамента образования г.Москвы) формируется способность работать с понятиями, способность строить идеализации (это такой идеальный конструкт, который лежит в основе понятия). Дети учатся формулировать, что именно они не знают, намечать зону незнания. В свое время философ Николай Кузанский, считал, если научиться управлять процессом познания, то можно считать, что решил полдела. Освоение данной техники предполагает развитие таких универсальных способностей, как понимание, воображение, рефлексия.

Понятие – форма человеческого мышления, в которой выражаются общие существенные признаки вещей, явлений реального мира. Овладение понятием включает разнообразные операции памяти и мышления. Понятиями человек мыслит. Они помогают человеку в познании мира. Оперирование понятиями стимулирует умственное развитие учащихся, приучает их мыслить, осуществлять поиск, использовать в иных ситуациях при раскрытии новых понятий. Поэтому в системе современного обучения вопрос о формировании понятий – один из центральных.

Пример формирования понятия «Генетический код» (14 уч.часов) в курсе молекулярной биологии для учеников 9-10 классов проиллюстрирован в Приложении 2. В ходе разработки занятий по формированию понятия «Генетический код» изучались работы Л.С. Выготского и М.А. Холодной.

На метапредмете «Проблема» (концепция технологии формирования способности самоопределения по отношению к противоречивым суждениям авторитетов научной области Ю.В.Громыко, д.психол.н., директора НИИ инновационных стратегий развития общего образования Департамента образования г.Москвы) учащиеся осваивают техники позиционного анализа, умение организовывать и вести полипозиционный диалог, у них развиваются способности проблематизации, целеполагания и самоопределения. Школьники учатся обсуждать вопросы, которые носят характер открытых, по сей день неразрешимых проблем.

В педагогической деятельности довольно часто используется проблемно – диалогический метод обучения, который позволяет выстраивать обсуждение проблемы – диалога учащихся с учителем, причем степень сложности решаемой задачи определяет уровень активности мышления.

Проблемная ситуация на учебных занятиях по биологии создается на основе высказывания ученого, строки из журналов или просто пословицы и поговорки. И если дети могут объяснить полученную информацию, то значит, материал усвоен.

Например:

1. К.А. Тимирязев говорил, что «растениям принадлежит космическая роль». Как вы можете объяснить это выражение?

2. Ученый энтомолог ежедневно в одни и те же часы подсчитывал число муравьев, проходящих по муравьиной тропе, а так же записывал, что каждое насекомое несет в своих челюстях. Какие конкретные цели могли стоять перед исследователем?

3. После небольшого лесного пожара под обгорелой елью с почерневшими ветвями был обнаружен уцелевший муравейник с невредимыми обитателями. Как уцелел муравейник от пожара и пережил несчастье, постигшее лес?

Под руководством А.А. Андрюшкова, к.ф.н., заведующего лабораторией НИИ ИСРОО, коллектив педагогов нашей школы занимается разработкой сценариев учебных занятий с использованием технологии метапредмета «Проблема». Пример разработки одного из сценариев «Нужна ли атомная энергетика?» приведен в Приложении 3.

Используя технологию постановки проблемы, на наш взгляд, можно организовать переход к новому содержанию. Для того чтобы организовать поиск учениками нового способа действий, нового знания, необходимо помочь им обнаружить противоречие в прежнем знании, значит нужна проблема. Не все дети умеют самостоятельно обнаружить и фиксировать противоречие. Поэтому сопоставление двух результатов проводить лучше в обсуждении. Фиксировать обнаруженное противоречие лучше всего в схематическом виде или в той модельной форме, преобразование которой в дальнейшем приведет к открытию нового знания, способа действия.

На метапредмете «Задача» (с позиций А.А.Устиловской, к.психол.н., ведущего специалиста НИИ инновационных стратегий развития общего образования Департамента образования г.Москвы) учащиеся получают знание о разных типах задач и способах их решения. У школьников формируются способности понимания и схематизации условий, моделирования объекта задачи, конструирования способов решения, выстраивания деятельностных процедур достижения цели.

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.

Большое значение в овладении мыслительными умениями имеет возможность для учащихся наблюдать за тем, как подходит к решению задачи сам учитель. Если учитель ищет ответ на вопрос, рассуждая вслух, учащиеся получают возможность принять участие в этом процессе и увидеть, какие мыслительные действия связаны с поиском ответа.

Богатый материал для организации метапредмета «Задача» дают работы А.А. Гина (консультант-эксперт по теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), руководитель международной Лаборатории образовательных технологий «Универсальный решатель»). 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 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:

1. 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?

2. 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?

3. 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?

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:

1. 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?

2. 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?

3. 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?

4. «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?

Решение задачи «Заблудившийся голубь» приведено в Приложении 4.

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:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Проверка гипотез. На этом заключительном шаге школьники должны предложить эксперименты (в том числе мысленные) по проверке каждой правдоподобной идеи (гипотезы) или выполнить соответствующие расчеты.

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 на обычных школьных предметах превыше всего ценится знание «пройденного» учебного материала, то на метапредметах – акты спонтанно осуществляемого мышления, свободного мыслительного действия, осуществляемого индивидуально и всеми вместе, с равной ответственностью – учениками и учителями. А биология одна из самых интересных наук, именно на уроках биологии происходит познание окружающего мира, познание себя.

Как говорит Н.В. Громыко (д.философ.н., зам.директора НИИ инновационных стратегий развития общего образования департамента образования г.Москвы): «Метапредметы – это не заумь и не страшно, этому можно достаточно быстро научиться». Выделим главные особенности метапредметов:

1. Метапредмет выстраивается вокруг какой-либо мыследеятельностной организованности – знание, знак, проблема, задача, смысл, категория и т.д. Все они имеют деятельностный, и потому универсальный – метапредметный характер.

2. Метапредмет требует от учителя очень хорошего предметного знания. Собственно это и позволяет грамотно пересобирать, переорганизовывать учебный материал вокруг деятельностных единиц содержания.

3. Метапредмет ориентирован на развитие у школьников базовых способностей.

4. Метапредмет отличается многообразием методических форм и приемов, позволяющих в разы интенсифицировать работу на уроке.

Проектная часть

Говоря о способах достижения проектных целей, следует особое внимание уделить системе условий. Если учитель биологии захочет воспользоваться этими разработками и начнет преподавать биологию с использованием описанных технологий, ему придется ввести изменения в ритм обучения. Эффективность обучения заведомо выше там, где изменения касаются всего образовательного пространства школы. Проведение модулей в рамках преподавания предмета перекраивает всю программу. В самом начале работы достаточно 15-20 минут для апробации фрагментов технологий в рамках урока. Но этого недостаточно для получения результата.

Представлю изменения, которые должны быть осуществлены при внедрении активных форм и методов обучения:

1. Наиболее уместной организационной формой для ведения курса биологии представляется форма учебного занятия. Это обусловлено тем, что элементом проектируемого процесса перестает быть урок.

2. Кроме традиционно предусматриваемого учебным планом времени на классно-урочные занятия, должно быть выделено время для консультирования учеников, время для посещения ими библиотеки, занятий в непосредственной близости с природными экосистемами, если они желают осваивать биологию не в рамках минимума, а глубже.

3. В школьном образовательном пространстве должны появиться лаборатория и библиотека (хотя бы в пределах кабинета биологии), где ученики могли бы выполнять задания, консультироваться с учителем или друг с другом.

4. Должна быть найдена возможность организовать работу с учебно-методическим комплексом, в частности, найдено место для хранения «накопительных папок» учеников и раздаточных листов из УМК.

5. Учителем должны быть освоены новые способы организации учебного процесса, новый стиль преподавания, новое содержание учебного предмета.

6. Должен быть собран необходимый минимум оборудования кабинета биологии и материалов для работы учеников в лаборатории.

Радикальное изменение учебного предмета биологии в средней школе предполагает совершенно иной тип результата обучения. Очевидно, что необходимо ставить и решать вопрос не о знаниях, а об их качестве.

Спросите взрослого, вполне образованного человека, изучавшего биологию в средней школе: зачем мы дышим? Чем питаются растения? В не менее чем 70% случаев вы услышите: «чтобы жить» в ответ на первый вопрос, и «водой и минеральными веществами из почвы» в ответ на второй. А на вопрос: различается ли процесс дыхания у животного и растительного организмов? Получим ответ: «Конечно! Животные вдыхают кислород, а растения – углекислый газ». Эти замечательные утверждения свидетельствуют о полнейшем непонимании того, что происходит с живыми существами нашей планеты.

Это говорит лишь о том, что так называемые «знания» сложены в головах умных взрослых людей в отдельные коробочки, из которых они постепенно с годами улетучиваются. «Встреча» знаний и самого человека так и не происходит (Б. Эльконин). Как правило, никогда. Биологические объекты, с которыми человек сталкивается в обычной жизни, продолжают видеться им совершенно натурально (как и до всякого изучения биологии).

Возможно, конечной целью изучения биологии в школе могло бы быть становление у ребенка позиционного рассмотрения биологических объектов. «Биологическими глазами» дети должны научиться видеть не натурально данную кошку или мухомор, но кошку и мухомор как организмы (в функциональной связи систем органов) и как органы (в их связях и отношениях с окружающим). Дети должны научиться произвольно менять способы рассмотрения, зная об ограниченности каждого типа рассмотрения, и, тем самым, получать возможность объяснения и предсказания процессов развития биологических объектов.

Заключение

«Будущее школы определяется не президентом отдельно взятой страны, не министром образования и даже не учителем. Каждый участник образовательного процесса сам решает, идти в ногу с будущим или вышагивать пятками вперед»

А.А. Гин

В современной школе очень много противоречий:

1. Мы должны научить детей жить в мире, которого не знаем сами.

2. Образование должно быть узкоспециальным, ибо «нельзя объять необъятное». Но узкий специалист плохо переучивается, трудно ориентируется в межпредметных знаниях, ему тяжело найти общий язык со специалистами других профилей при решении общей задачи.

3. Обучение должно быть предметным, так как оно копирует, повторяет организационную структуру науки. Но предметное обучение мешает цельности восприятия мира.

4. Чем больше требований предъявляет образование, тем больше разрыв между сильными и слабыми учениками.

1. Образование должно быть дорогим, чтобы быть качественным, и должно быть дешевым, чтобы быть доступным.

2. Образование должно быть добровольным, ибо в этом случае оно максимально эффективно, и образование должно быть обязательным, ибо некомпетентность стала социально опасной.

3. Жить хорошо хочется сейчас, сегодня. А вложение в будущее требует ограничений в настоящем.

Учителю приходится решать много методических проблем, чтобы использовать широкий спектр индивидуальных различий учащихся, чтобы как-то сгладить противоречия между развитием современного общества и школой. Творческий подход к учебному процессу требует комплексного решения вопросов педагогики, дидактики и психологии.

По мнению П.П. Блонского “…ребёнок черпает то, что ему доступно, и теми средствами, которыми он владеет, поэтому, чем культурно богаче окружение ребёнка, тем больше он создаёт стимулов к овладению более сложными культурными средствами и позволяет ему шире использовать это окружение”. Роль педагога, в данном случае, заключается в том, чтобы направить процесс познания в русло открытия нового, культурно обогащая окружение ребёнка. Исследование нового должно стать неотъемлемой частью познания. Здесь мы сталкиваемся с движением от простого к сложному, от интуиции к творчеству.

Значение метапредметного подхода в образовании состоит в том, что он позволяет сохранять и отстаивать культуру мышления и культуру формирования целостного мировоззрения. «Без веры во внутреннюю гармонию нашего мира не могло быть никакой науки. Эта вера есть и всегда останется основным мотивом всякого научного творчества». (М.М. Рубинштейн)

Использованная литература:

1. Выготский Л.С. Экспериментальное исследование развития понятий //Собр. соч.: в 6-ти т. Т. 2. Проблемы общей психологии. - М.: Педагогика, 1982. - С П 8-184.

2. Гин А.А. Приемы педагогической техники: Свобода выбора. Открытость. Деятельность. Обратная связь. Идеальность: Пособие для учителей. — М.: Вита-Пресс. 9-е изд., 2009. — 112 с;

3. Гин А.А., Андржеевская И.Ю. 150 творческих задач: для сельской школы. М.: Народное образование, 2007. 234 с.: ил.

4. Громыко Н.В. Метапредмет «Знание». / Учебное пособие для учащихся старших классов. — М., 2001. — 540 с.

5. Громыко Н. В. Обучение схематизации: Сборник сценариев для проведения уроков и тренингов. /Учебно-методическое пособие для учащихся 10-11 классов. — М., 2005.

6. Громыко Ю. В. Метапредмет «Проблема». / Учебное пособие для учащихся старших классов. — М., 1998. — 374 с.

7. Громыко Ю.В. «Метапредмет «Знак». — М., 2001. — 285 с.

8. Громыко Ю.В. Мыследеятельностная педагогика (теоретико-практическое руководство по освоению высших образцов педагогического искусства). — Минск, 2000.

9. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения. - М.: Педагогика, 1986. - 240 с.

10. Из выступления министра образования Дмитрия Ливанова о проекте федерального закона "Об образовании в Российской Федерации" от 18 октября 2012.

11. Из опыта освоения мыследеятельностной педагогики (Опыт освоения мыследеятельностного подхода в практике педагогической работы) / Под ред. Алексеевой Л.Н., Устиловской А.А. М., 2007.

12. Инновационное образование. Обучение в процессе создания новых знаний: Учебно-методическое пособие / Погребная Т.В., Козлов А.В., Сидоркина О.В. — Красноярск: ККИПКиППРО, 2008. — 157 с.

13. Кавтрев А.Ф. Решение открытых и изобретательских задач с использованием виртуальной лаборатории. Материалы IX международной научно-практической конференции «Развитие творческих способностей в процессе обучения и воспитания на основе ТРИЗ». - Челябинск, 2006. С. 31-33.

14. Сборник статей для участников финала Всероссийского конкурса «Учитель года России — 2009». — СПб, 2009. — 30 с. Александрова В.Г. «Инновации как способ изменения качества педагогической реальности в процессе творческого освоения профессионального опыта». http://www.teacher-of-russia.ru

15. Сборник статей для участников финала Всероссийского конкурса «Учитель года России — 2009». — СПб, 2009. — 30 с. Громыко Н.В., Половкова М.В. «Метапредметный подход как ядро российского образования». http://www.teacher-of-russia.ru

16. Статья 48. Закон «Об образовании в Российской Федерации». Принят Государственной Думой 21 декабря 2012 года. Одобрен Советом Федерации 26 декабря 2012 года.

17. Тимохов В.И. Сборник творческих задач по биологии, экологии и ТРИЗ. – СПб.: «ТРИЗ–ШАНС», 1996. — 104 с.

18. Формирование универсальных учебных действий в основной школе: от действия к мысли. Стандарты второго поколения. Пособие для учителя. Под ред. А.Г. Асмолова. 2-е изд. «Просвещение». Москва. 2011.

19. Холодная М.А. Психология интеллекта: Парадоксы исследования. 2-ое изд, перераб. и доп. – СПб.: Питер, 2002.

20. Чудинова Е.В. О формах моделирования биологических понятий в основной школе по системе Д.Б.Эльконина-В.В.Давыдова.//Сборник статей. Естественно-математическое образование в подростковой школе. Составитель А.Б. Воронцов. Москва. 2004.

Приложения к проекту

«Реализация метапредметного подхода в преподавании биологии»

Приложение 1

Учебное занятие

«Преобразование понимания детьми границы живого существа в ходе становления «органно-организменного» способа рассмотрения»

Сложившееся понятие границы является свидетельством позиционного рассмотрения, то есть одновременного удерживания «системного» и «инструментального» взглядов. Граница, с одной стороны, есть то, что удерживает, обособляет, изолирует некую целостность (организм), а с другой, то, что предоставляет этой целостности осуществлять свои функциональные связи с окружением.

Развитие понятия границы происходит через ее всевозможные испытания (например, на непроницаемость и проницаемость), изменения ее формы с целью спрятать и защитить ее обширную проницаемую часть, преобразования и т.д.

Выстраивая понимание границы, дети пробуют в конструкциях из разнообразных материалов (полиэтилена, фольги, бумаги, ткани и т.п.) решить задачу живого существа: отгородиться, обособиться от внешней среды. Фиксация найденных решений происходит в схемах, которые обладают большими возможностями отображения существенных отношений:

(Проницаемая часть границы на схемах показана тонкой красной линией, а защитная – толстой черной линией.)

В ходе обсуждения выявляются достоинства и недостатки этих вариантов:

• Первый вариант годится только для маленьких животных, обитающих в воде или во влажной среде.

• Второй вариант пригоден для крупных сухопутных животных, внутри можно обеспечить влажность, но труднее загонять воздух внутрь, нужны дополнительные приспособления. Для водных животных этот вариант не годится. Поскольку прокачку воды осуществить труднее.

• Третий вариант хорош для крупных водных животных.

• Четвертый вариант годится для сухопутных животных.

Ученики рассматривают кальмара и его жабры (при разрезании мантийной полости), а также рака и его жабры (при срезании куска хитинового покрова).

Происходит перенос практически изученного материала в схематическую фиксацию:

Используя полученную практику схематизации при изучении газообменных процессов и работы границы (мембраны), в дальнейшем на занятиях по изучению процессов питания и пищеварения ученики продолжают схематизировать, получая соответствующие задания.

Например:

- Зная, что в составе еды есть ненужные вещества, которые не всасываются во внутреннюю среду, дорисуйте следующий необходимый этап процесса питания клетки:

- Продолжите рисование последовательности этапов питания амебы:

На учебном занятии при обнаружении связей между процессами, протекающими в живых организмах, формулируется вопрос: Что общего между питанием и газообменом? В ходе обсуждений формулируются основные связи:

• эти функции обслуживают дыхание;

• обе функции – пограничные;

• для всасывания (этап питания) и для газообмена нужны большие, влажные, проницаемые обменные поверхности.

Результаты обсуждений фиксируются на схеме:

Приложение 2

Фазы формирования понятия «Генетический код»

в курсе молекулярной биологии (9-10 кл.)

Одним из фундаментальных понятий, как биологии, так и жизни вообще, является понятие “генетический код”. Знание генетического кода имеет большое значение для любой области биологии, а также для многих отраслей химической, пищевой и фармацевтической промышленности, для развития генетики, микробиологии, генной инженерии, медицины, селекции и сельского хозяйства.

Фазы формирования понятия «Генетический код»:

1. Фаза мотивировки (3 уч. занятия)

На этапе создания условий для осознания учащимися необходимости нового способа описания своего предыдущего опыта ученикам известна центральная догма молекулярной биологии:

ДНК

иРНК

Белок

1. Хранит наследственную информацию.

2. Позволяет сканировать часть (ген) информации и вынести из банка данных.

1. Является копией части ДНК (гена), в котором заложена информация о белке.

2. Позволяет многократно использовать сканированную информацию для синтеза белка.

1. Является внешним проявлением гена: признак, свойство, качество организма.

ДНК, иРНК и белки являются биополимерными макромолекулами, причем ДНК – двухцепочечная молекула, а иРНК и белок – одноцепочечные молекулы. Кроме того, нуклеиновые кислоты состоят из 4-х нуклеотидов, а белки – из 20-ти аминокислот.

Возникает вопрос: Как на матрице, состоящей из последовательности 4-х нуклеотидов, синтезировать белок, состоящий из последовательности 20-ти аминокислот?

2. Фаза категоризации (1-2 уч. занятия)

После постановки проблемного вопроса наступает следующая фаза образования понятия «генетический код». На этом этапе вводятся знаково-символические и визуальные обозначения понятия, выделяются его частные и общие признаки.

Ученики понимают, что для выражения одной знаковой системы другой знаковой системой необходим код (шифр). Использование шифра ученикам хорошо известно из своего жизненного опыта, поэтому в ходе занятия приводятся различные примеры.

В произведении А. Конан Дойля «Пляшущие человечки» буквам английского алфавита соответствуют рисунки фигурок людей:

В произведении А.Э.По «Золотой жук» буквам английского алфавита соответствуют цифры и знаки:

53##+305))6*;4826)4#.)4#);806*;+8||6))8;]

Генетический код – свойственная всем живым организмам единая система "записи" наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов, которая определяет последовательность аминокислот в каждом белке животных, растений, бактерий и вирусов планеты Земля.

Алфавит генетического кода: А – аденин, Т – тимин (У – урацил), Г – гуанин, Ц – цитозин. Это названия азотистых оснований, которые входят в состав нуклеотидов и отличают их друг от друга. Таким образом, из 4-х нуклеотидов можно строить бесконечно длинные цепочки нерегулярных биополимеров: -А-А-Т-Г-Ц-Ц-Т-А-А-Т-Т-Ц- .

Синтез второй цепочки ДНК, сканирование информации с ДНК об одном белке и синтез иРНК осуществляется по принципу комплементарности или взаимодополняемости. По сути, принцип комплементарности – образование постоянных неизменных комплексов между азотистыми основаниями нуклеотидов:

Так как химическое строение всех нуклеиновых кислот и белков одинаково, ученики выходят на формулировку такого свойства генетического кода, как универсальность – единство для всех живущих на Земле.

Используя математический метод комбинаторики, ученики приступают к следующим рассуждениям: 4 нуклеотидами можно закодировать только 4 аминокислоты, а их 20. Из комбинаций по 2 нуклеотида 4² =16. Такого количества комбинаций не хватает. Из комбинаций по 3 нуклеотида 4³ = 64. Такого количества комбинаций хватает с избытком.

Таким образом, генетический код обладает следующими свойствами:

- триплетный – для кодировки аминокислот используются тройки (триплеты, кодоны) нуклеотидов;

- избыточный – одна аминокислота может быть зашифрована более чем одним триплетом;

- специфичный – один и тот же триплет не может кодировать разные аминокислоты.

В символическом и одновременно шуточном виде биологическую суть генетического кода можно выразить следующим образом:

- ген – был – мал – нёс – код –

↓ ↓ ↓ ↓ ↓

б е л о к

3. Фаза обогащения понятия (2-3 уч. занятия)

После формулировки основных свойств генетического кода можно приступать к фазе обогащения понятия – накопления опыта оперирования вводимым понятием, расширения возможных ресурсов осмысления его содержания.

В школьной программе молекулярной биологии принято считать, что ген – это участок (фрагмент) молекулы ДНК, несущий информацию о строении одного белка. Однако генетической единицей механизма регуляции синтеза белков следует считать оперон, в состав которого входят один или несколько структурных генов, несущих информацию о структуре иРНК, которая в свою очередь, несет информацию и структуре белка.

На молекуле ДНК между генами есть специальные «знаки препинания»: АУГ (метионин) – промотор (от лат. promoveo — продвигаю), всегда инициирует (от лат. initiator –зачинатель) начало сканирования информации о гене. Мы видим, что промотором выступает постоянный триплет.

Сканируемая часть ДНК (транслируемая область) и есть оперон – «связная фраза».

Определенные триплеты: УАА, УАГ, УГА – это триплеты-терминаторы (от лат. termino - разграничиваю), которые указывают на окончание сканирования. Их еще называют стоп-кодоны.

Внутри гена «знаков препинания» нет, смысл становится понятен при считывании информации триплетами:

ЖИЛ БЫЛ КОТ ТИХ БЫЛ СЕР МИЛ МНЕ ТОТ КОТ

Становится понятно, что при малейшем сбое программы смысл теряется, идет синтез несвойственного организму белка, происходит внешнее проявление отклонения от нормы:

ИЛБ ЫЛК ОТТ ИХБ ЫЛС ЕРМ ИЛМ НЕТ ОТК ОТ

В дальнейшем становится целесообразным решение задач на перевод генетического кода.

Задача № 1

Сколько нуклеотидов содержит ген, в котором запрограммирован белок инсулин из 51 аминокислоты?

Задача № 2

В лаборатории исследован участок ДНК, с которого происходило сканирование информации на иРНК:

- Г – Т – Г – Т – А – А – Ц – Г – А – Ц – Ц – Г – А – Т – А – Ц – Т – Г –

Изобразите участок и РНК.

Задача № 3

На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности:

- А – А – Г – Т – Ц – Т – А – Ц – Г – Т – А – Т -

1.Нарисуйте схему структуры второй цепи данной ДНК.

2.Какова длина в нм этого фрагмента ДНК, если один нуклеотид занимает около 0,34 нм?

3.Сколько (в %) содержится нуклеотидов в этом фрагменте молекулы ДНК?

Задача № 4

Каков будет процентный состав второй цепочки ДНК, если первая содержит 18% гуанина, 30% аденина, 20% тимина?

4. Фаза переноса (6 уч. занятий)

Следующим важным этапом образования понятия «генетический код» является его применение в разных ситуациях. В школьной программе биологии довольно часто приходится сталкиваться с реакциями матричного синтеза.

Реакции матричного синтеза – особая категория химических реакций, происходящих в клетках живых организмов. На одной матрице может быть синтезировано неограниченное количество молекул-копий. К этой категории реакций относятся:

• самоудвоение молекул ДНК;

• биосинтез белка;

• репродуктивная способность клеток (деление);

• рост, развитие, размножение и др.

Таким образом, при изучении каждой последующей темы курса общей биологии, учащимся необходимо опираться на понятие генетического кода. Некоторые ученики с большим интересом принимаются за проектную деятельность, делают попытку исследовать, обобщить, применить полученные знания на практике, сформулировать собственные рекомендации. Выходя со своими работами на школьную научно-практическую конференцию, ученики демонстрируют использование понятия генетический код:

• в изучении возможностей продления жизни;

• в вопросах клонирования;

• в генетике и селекции;

• в медицине и др.

При изучении основ генетики понятие генетического кода вновь становится актуальным. Случайные изменения генотипа вызывают разнообразные мутации.

Генные мутации возникают при замене нуклеотидов в пределах одного гена. В результате деятельности «испорченного» гена будет искажена структура белка, и он не сможет выполнять свои функции в организме. Возникнут заболевания: гемофилия, дальтонизм, альбинизм, анемия.

Хромосомные мутации происходят из-за изменения структуры хромосом. Вновь воспользуемся символической записью сути хромосомных мутаций:

КИТ плывет по океану.

КОТ на лавке ест сметану.

КРОТ в земле копает яму.

Видим, что замена части хромосомы, ее удвоение и другие изменения неизбежно приводят к появлению нового смысла прочтения генетического кода.

АБВГДЕ – норма

АБВВВГДЕ – дупликация (удвоение)

АБВДЕ – делеция (утрата срединной части) – лейкоз, синдром «крика кошки».

АБДГВЕ – инверсия (поворот фрагмента хромосомы на 180^о) – исчезновение алколоидности у люпинов.

АБВЖЗИ – транслокация (прикрепление участка одной хромосомы совершенно к другой хромосоме).

Особое место в изучении реакций матричного синтеза отводится биосинтезу белка. И здесь в основе лежит понятие генетического кода. Общая схема механизма может быть представлена следующим образом:

5. Фаза свертывания

(1-2 уч. занятия)

Как раз в момент перехода к следующему важному разделу биологии – Биосинтез белка – происходит экстренная реорганизация всего множества имеющихся у ребенка сведений относительно понятия «генетический код» и превращение их в обобщенную знаниевую структуру. Появляется таблица генетического кода:

Решаются задачи на использование таблицы генетического кода.

Задача № 1.

Пользуясь таблицей генетического кода, определите, какие аминокислоты кодируются триплетами: ЦАТ, ТТТ, ГAT.

Задача № 2.

Используя таблицу генетического кода, нарисуйте участок ДНК, в котором закодирована информация о следующей последовательности аминокислот в белке: – аланин – аргинин – валин – глицин – лизин -

Задача № 3.

Используя таблицу генетического кода, нарисуйте участок молекулы ДНК, в котором закодирована информация о следующей последовательности аминокислот в белке: - фенилаланин - лейцин - валин - изолейцин - серии - фенилаланин-

Необходимо отметить, что формирование понятия “генетический код” начинается в 9 классе, идет от простого к сложному. Наиболее сложный материал раскрывается в 10 классе, это связано с разным уровнем развития учеников, с разной их способностью к восприятию сложного научного материала.

Развитие понятия “генетический код” способствует формированию у учащихся знаний, которые необходимы для расширения общего научного кругозора.

Приложение 3

Сценарий учебного занятия по теме

«Нужна ли атомная энергетика?»

Деятельность учителя

Деятельность учеников

Время

Выделение в культуре позиционного противостояния относительно развития атомной энергетики.

1. Прослушивание аудиозаписи двух песен современных авторов, выражающих отношение к «мирному атому».

Вопрос: Какое отношение к «мирному атому» у авторов текстов песен?

2. Разделив детей на группы, предлагает прочитать тексты сторонников и противников развития ядерной энергетики в современном мире.

Вопрос: Каково отношение авторов текстов к атомной энергетике?

Вопрос: Какие аргументы приводят авторы текстов в защиту своих взглядов на развитие атомной энергетики?

3. Фиксирует альтернативные аргументы на доске по мере их формулирования учениками.

Атомная энергетика

Аргументы «за» Аргументы «против»

+ -

+ -

+ -

Слушают аудиозапись песен, формулируют ответы на вопрос.

Предполагаемый ответ: Авторы через тексты своих песен выражают резко противоположное отношение к «мирному атому» - положительное и отрицательное

В разных группах ученики читают разные культурные тексты (сторонников и противников развития ядерной энергетики), отвечают на вопрос.

Предполагаемые ответы:

1 группа фиксирует, что автор текста против развития атомной энергетики.

2 группа фиксирует, что автор текста выступает в защиту развития атомной энергетики.

Предполагаемые ответы:

1 группа (экологи) – ядерные объекты не застрахованы от аварий (Чернобыль, Фукусима); жертвами становятся миллионы людей; ядерные объекты являются источником опаснейшего радиоактивного загрязнения; нет технологий по безопасному хранению ядерных отходов и их переработке; в Россию ввозится большое количество отходов из-за рубежа и др.

2 группа (атомщики) – ядерная энергия является устойчивой, чистой, безопасной и экономичной; нет выбросов углекислого газа и угрозы парникового эффекта и др.

5 мин.

5 мин.

5 мин.

Выделение позиционных оснований противостояния относительно развития атомной энергетики. Определение своих оснований.

1. Обостряя разногласия между альтернативными взглядами, организует проблемную коммуникацию, предметом которой является атомная энергетика.

Задание: Сформулируйте позицию автора текста относительно развития атомной энергетики.

Вопросы для самоопределения в выборе позиции:

В чем разница сформулированных нами позиций?

Какие позиции мы выделили в ходе работы с текстами?

Это твоя позиция или позиция автора текста?

2. Фиксирует схему:

Позиция А Позиция В

Губит среду, Эффективный

уничтожая → ← способ

жизнь жизнеобеспечения

Вопрос: Как ты относишься к данной позиции?

Отвечают на вопрос, формулируют позицию автора текста.

Предполагаемые ответы:

1 группа (экологи) – Атомная энергетика губит окружающую среду, уничтожая жизнь.

2 группа (атомщики) – Атомная энергетика является эффективным способом жизнеобеспечения человечества, т.е. выживания.

Позиции резко противоположные: одни за чистую среду обитания человека, другие допускают изменение окружающей среды.

Я за чистую среду, за близость и единение с природой, за сохранение здоровья.

А я за дальнейшее развитие атомной энергетики, ведь она дает возможность повысить качество нашей жизни, мы имеем возможность пользоваться интернетом, мобильной связью и т.п.

10 мин.

5 мин.

Постановка проблемы – вариант 1.

1. Переводит проблемную коммуникацию в другую плоскость, отходя от вопросов развития атомной энергетики.

Вопрос: Правильно ли я понимаю, что развитие атомной энергетики способствует повышению качества жизни, а отказ от развития атомной энергетики – к возврату в первобытное общество?

2. Фиксирует измененную схему:

Позиция А Позиция В

Губит среду, Эффективный

уничтожая → ← способ

жизнь жизнеобеспечения ↓ ↓

отказ от атомной развитие атомной энергетики энергетики

↓ ↓

низкое качество высокое качество жизни жизни

3. Совместима или нет атомная энергетика с качеством жизни?

Соглашаются с пониманием учителя.

Считают, что представленная схема без искажений отражает полученные в результате дискуссии выводы.

Возникает новая коммуникация.

10 мин.

Постановка проблемы – вариант 2.

1. Переводит проблемную коммуникацию в другую плоскость, отходя от вопросов развития атомной энергетики.

Вопрос: Можем ли мы на современном этапе развития человеческого общества отказаться от всех благ цивилизации?

Вопрос: Что делать, какой выход?

2. Фиксирует измененную схему:

Позиция А Позиция В

Губит среду, Эффективный

уничтожая → ← способ

жизнь жизнеобеспечения ↓ ↓

отказ от атомной развитие атомной

энергетики энергетики

↓ ↓

Адаптация к изменяющимся условиям среды согласно естественным биологическим законам

3. Можем ли мы адаптироваться и продолжить свое существование в условиях искусственных изменений окружающей среды?

Предполагаемые ответы: Вернуться назад в первобытное общество невозможно.

Предполагаемые ответы: Нужно сохранять окружающую среду и развивать новые технологии параллельно.

Считают, что представленная схема верно отражает полученные в результате дискуссии выводы.

Возникает новая коммуникация.

10 мин.

Приложение 4

Пример решения исследовательской открытой задачи

«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:

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, система навигации голубя.

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. птицы ориентируются по атмосферным ветрам;

2. птицы ориентируются по температуре – чем ближе к югу (в северном полушарии), тем теплее;

3. ориентируются по запаху;

4. ориентируются по магнитному полю Земли;

5. ориентирами являются Солнце и звезды;

6. 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.

Мирзоева Ангелина Анатольевна 23

г.Мегион, МАОУ «СОШ № 9»