CC BY
43
УДК 372.857
И. И. Павлов, С. Э. Эконова
Моделирование как средство развития понятий при изучении темы «Генеративные органы растений»
Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск, Россия
Аннотация. В статье рассматривается актуальный вопрос методики обучения школьной биологии. Авторы приводят обоснование необходимости привития биологических понятий посредством применения на занятиях способа моделирования. По мнению авторов, моделирование способствует системному усвоению сложных биологических понятий, которые включены в содержание школьного курса биологии. Подчеркивается роль понятий «цветок» и «плод» в формировании целостной биологической картины. На примере вышеуказанных понятий учащиеся развивают анатомические, морфологические, физиологические, систематические, экологические понятия. В теоретической части статьи представлена этимология понятий «модель» и «моделирование», также указаны преимущества метода моделирования на учебном занятии. Раскрыт содержательный аспект курса шестого класса и выделены основные требования к его усвоению учащимися. Методические особенности применения метода моделирования отражены в примерном описании урока, где приводятся этапы интеллектуально-творческой деятельности учащихся на уроке биологии. Такой вид задания можно дать как внеурочную самостоятельную работу, где учащиеся располагают временем и другими возможностями, так и контролирующее задание на обобщающем этапе усвоения учебного материала. Вариативность применения метода моделирования заключается не только в формах организации учебного процесса, но и в используемых материалах. Так, кроме пластилина, авторы предлагают применение соленого теста и полимерной глины, что дает учителю дополнительную возможность использования готовой продукции в дальнейшем как наглядное средство обучения. Для достижения обратной связи учитель выделяет этап презентации моделей, где помимо строения органов, учащиеся рассказывают их разновидности и функции. Для проверки эффективности предлагаемой методики авторами в течении трех лет проведен педагогический эксперимент. На констатирующем этапе эксперимента путем анкетирования было выявлено общее состояние проблемы исследования, составлен отбор рассматриваемых понятий, определен начальный уровень знаний обучающихся. На обучающем этапе эксперимента была реализована методика обучения на базе общеобразовательных учреждений. На конечном этапе эксперимента был проведен итоговый срез и обработаны результаты исследования. В статье приводится общий вывод о целесообразности использования метода моделирования на уроке для развития биологических понятий.
Ключевые слова: модель, моделирование, творчество, средство обучения, методика обучения, самостоятельная работа, биология, урок, растение, генеративные органы, педагогический эксперимент.
ПАВЛОВ Иван Иванович - к. п. н., доцент ИЕН, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск, Россия.
E-mail: PII~2@mail.ru
PAVLOV Ivan Ivanovich - Candidate of Pedagogical Sciences, Docent, Associate Professor, Pedagogical Department, Institute of Natural Sciences, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russia.
ЭКОНОВА Сайыына Эдуардовна - студент группы БА-БХ-16 ИЕН, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск, Россия.
E-mail: sayyynaekonova1998@mail.ru
EKONOVA Saiyyna Eduardovna - student, Institute of Natural Sciences, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russia.
I.I. Pavlov, S. E. Ekonova
Modeling as a means of developing concepts when studying the topic "Generative organs of plants"
M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russia
Abstract. The article deals with the topical issue of the methodology of teaching biology at schools. The authors provide a justification for the need to instill biological concepts through the use of a modeling method in the classroom. According to the authors, modeling contributes to the systematic assimilation of complex biological concepts that are included in the content of the school biology course. The role of the concepts of "flower" and "fetus" in the formation of a holistic biological picture is emphasized. By the example of the above concepts, students develop anatomical, morphological, physiological, systematic, and ecological concepts. In the theoretical part of the article, the etymology of the concepts "model" and "modeling" is presented, and the advantages of the modeling method in the classroom are also indicated. The content aspect of the sixth grade course is revealed and the main requirements for its assimilation by students are highlighted. The methodological features of the application of the modeling method are reflected in the approximate description of the lesson, where the stages of intellectual and creative activity of students in the biology lesson are given. This type of task can be given as extracurricular independent work, where students have time and other opportunities, and a control task at the generalizing stage of mastering the educational material. The variability of the application of the modeling method is not only in the forms of organization of the educational process, but also in the materials used. So, in addition to plasticine, the authors suggest the use of salted dough and polymer clay, which gives the teacher an additional opportunity to use the finished product as a visual means of teaching in the future. To get feedback, the teacher highlights the stage of presentation of models, where, in addition to the structure of organs, students tell their varieties and functions. To test the effectiveness of the proposed methodology, the authors conducted a pedagogical experiment for three years. At the ascertaining stage of the experiment, the general state of the research problem was revealed by means of a questionnaire, the selection of the concepts under consideration was made, the initial level of students ' knowledge was determined. At the training stage of the experiment, the teaching methodology was implemented on the basis of general education institutions. At the final stage of the experiment, the final section was carried out and the results of the study were processed. The article provides a general conclusion about the feasibility of using the modeling method in the classroom for the development of biological concepts.
Keywords: model, modeling, creativity, teaching tool, teaching methodology, self-study, biology, lesson, plant, generative organs, pedagogical experiment.
Введение
В настоящее время традиционный подход к обучению не всегда оправдывает себя. Учащиеся в основном способны только к воспроизведению знаний, переданных учителем, а применять их на практике не в состоянии. Вопрос подъема с репродуктивного уровня на творческий возникает всегда перед любым учителем. Хоть и не существуют обязательные требования по развитию творческого потенциала обучающихся на каждом этапе усвоения учебного содержания, необходимость развития личностных качеств, обеспечивающих всестороннее развитие человека, является важной задачей обучения.
Известно, что система образования должна подготовить подрастающее поколение приспосабливаться к жизни в условиях информатизации и развития новых технологий. Все это приводит к изменению цели и задач, стоящих перед современным образованием, ведет к смещению усилий по усвоению знаний на формирование компетентностей и ставит акцент на личностно-ориентированное обучение. Иными словами, первостепенной задачей современного образования становится формирование способности учащихся к самостоятельной интеллектуально-творческой деятельности.
Актуальность исследования
В настоящее время в содержании начального курса предмета биологии одной из ключевых тем, раскрывающих сущность биологического организма, является понятие «Генеративные органы растения». На примере таких понятий, как цветок и плод, можно показать морфологи-
ческие, анатомические, физиологические, систематические, экологические и эволюционные аспекты жизни. Однако существующие формы и реализуемые методы не всегда способствуют качественному развитию данных понятий. Одним из способов, позволяющих развить системные понятия у учащихся, является моделирование натуральных биологических объектов на занятии. Процесс моделирования, включающий проектирование, формирование и представление модели, может дать не только целостное представление об изучаемом объекте у учащихся, но и развивает у них творческий потенциал и пространственно-логическое мышление. В связи с этим возникает необходимость грамотного отбора содержания учебного материала и разработки эффективной методики обучения.
Теоретический обзор
Моделирование выступает одним из наиболее перспективных методов всестороннего развития учащихся.
Данный метод обучения открывает перед учителем ряд дополнительных возможностей, который заключается в изучении учебного материала более быстрыми темпами, упрощении выполнения самостоятельной работы творческого направления, гарантии действенности подачи учебного материала, формировании более высокого творческого уровня мышления, предоставлении возможности сжато излагать информацию и воспроизводить её [1].
Метод моделирования в биологии является одним из продуктивных средств обучения, способствующих установлению более глубоких и сложных взаимосвязей между теорией и практикой [2].
Методические преимущества моделирования также отражены следующих аспектах:
1) возможность разработки целого ряда различных моделей и выбора наиболее плодотворного из них для теоретического истолкования;
2) в процессе моделирования запланированный результат можно дополнить разными фактами;
3) возможность проведения исследования.
Курс биологии в 6 классе имеет комплексный характер, так как включает основы различных биологических наук о растениях: морфологии, анатомии, физиологии, экологии, фитоценологии, микробиологии, растениеводства [3].
Следовательно, любое понятие, представляющее содержание курса, требует реализации системного подхода, который может быть достигнут грамотно отобранным содержанием и тщательно продуманной методикой.
Содержание курса направлено не только на усвоение знаний по курсу, но и на обеспечение эмоционально-ценностного понимания высокой значимости жизни, ценности знаний о своеобразии царств растений, бактерий и грибов в системе биологических понятий, на формирование целостной научной картины мира [4].
В ходе изучения понятия «цветок» в разделе «Растения» перед учащимися ставятся задачи: изучение морфологии цветка, раскрытие функций частей цветка, формирование представления об особенностях размножения.
Обучающиеся также знакомятся с такими понятиями, как: цветок, пестик, тычинка, лепестки, венчик, чашелистики, чашечка, цветоножка, цветоложе, околоцветник простой, околоцветник двойной, тычиночная нить, пыльник, рыльце, столбик, завязь, семязачаток, растения однодомные и двудомные и т. д. [5]. Из перечня видно, что понятие «генеративные органы» растений включает множество компонентов понятия, разрозненное усвоение которых может привести к низкому образовательному результату.
Таким образом, учащиеся знакомятся с многообразием и классификацией растений цветковых и споровых, различием и усложнением их строения в процессе эволюции, биологической приспособленностью к среде. В заключение курса дают понятия о растительном сообществе, роли лесов, охране растительного покрова. Следовательно, содержание курса 6-го класса направлено на формирование универсальных учебных действий, обеспечивающих
развитие познавательных и коммуникативных качеств личности. Обучающиеся включаются в проектную и исследовательскую деятельность, основу которой составляют такие учебные действия, как умение видеть проблемы, ставить вопросы, классифицировать, наблюдать, проводить эксперимент, делать выводы, объяснять, доказывать, защищать свои идеи, давать определения понятий, структурировать материал и др. Учащиеся осуществляют коммуникативную учебную деятельность, где преобладают такие её виды, как умение полно и точно выражать свои мысли, аргументировать свою точку зрения, работать в группе, представлять и сообщать информацию в устной и письменной форме, вступать в диалог и так далее.
Методика
Для качественной комбинации вышеуказанных подходов, методов и средств обучения необходима эффективная методика. На наш взгляд, на этапе усвоения первичных биологических понятий, наиболее приемлемым способом качественного привития и усвоения учебного материала может стать моделирование биологических объектов.
Далее представляем методику с применением моделирования. Как правило, понятия «цветок», соцветия», «плод» по программе биологии изучаются в одном разделе. Для ознакомления с методом моделирования и более детального усвоения понятий в самом начале в качестве удобного материала можно использовать пластилин. Например, учащиеся на основе учебного материала создают модель цветка с помощью пластилина. Практика показала, что при помощи моделирования такие морфологические особенности, как количество тычинок, пестиков, лепестков, чашелистиков, простой или двойной околоцветник, правильный или неправильный цветок и т. д., усваиваются лучше.
Другой способ - моделирование цветка из соленого теста или полимерной глины. Если интеллектуально-творческая работа по созданию модели из пластилина позволяет развитию умения моделировать, то можно перейти к более профессиональному способу. Такие модели хорошо сохраняются, и их в дальнейшем можно использовать как наглядное средство обуче-
Этапы деятельности:
1) Тщательно изучить строение цветка или плода по частям (тычинка, пестик, венчик, лепесток, чашечка, рыльце, количество семян, форма и т. д.). Анализируя и обобщая все материалы, составить в уме основу будущей модели цветка.
2) Уточнение модели объекта на основе различных источников, обозначение всех деталей (форма, размер, цвет и т. д.).
3) Создание окончательного варианта модели при помощи материала и инструментов.
Для того чтобы создать такую модель, учащимся необходимы различные знания из области
морфологии цветка.
Таким способом учащиеся «пропускают» через себя информацию, анализируют, обобщают, устанавливают причинно-следственные связи и воплощают все это в свою модель. Проводя такие занятия, учитель довольно легко может определить, насколько ученик понимает предмет изучения. В этом отношении моделирование можно использовать также как инструмент оценивания качества усвоения. Завершающим этапом занятия может стать презентация учащимися результата своей работы.
Результаты
С целью проверки эффективности предлагаемой методики был проведен педагогический эксперимент, где приняли участие учащиеся 6-х классов.
Педагогический эксперимент состоял из: констатирующего, обучающего и контролирующего этапов.
На констатирующем этапе для выявления интереса учащихся к учебному предмету было проведено анкетирование, с целью выявления уровня знаний учащихся о строении генеративных органов было проведено тестирование.
Как показали результаты анкетирования, у 4% учащихся низкий уровень показателя, а у остальных - 96%, таким образом, это является средним показателем заинтересованности учащихся к изучению предмета биология (рис. 1).
Анкетирование
■ 18-26 высокий показатель ■ 7-17 средний показатель ■ менее 7 низкий показатель ■
Рис. 1. Результаты анкетирования
Подсчет результатов: 18-26 высокий показатель; 7-17 средний; менее 7 низкий (при равнодушном отношении к уроку биологии, нежелании работать на уроке и при отсутствии учебных принадлежностей)
Результаты тестирования по выявлению уровня усвоения знаний учащихся о генеративных органах цветка показали, что 65% опрошенных недостаточно хорошо знают тему «Генеративные органы цветковых растений».
Тестирование по теме раздела «Генеративные органы цветковых растений» включает в себя в общем 23 задания, разделенные на 3 части: 1 часть (первые 1-15 заданий) на 1 балл, 2 часть (1-5) на 2 балла, 3 часть (1-3 с открытым ответом) на 3 балла (рис. 2).
■ Оценка 2 ■ Оценка 3 ■ Оценка 4 ■ Оценка Б
Рис 2. Результаты начального тестирования
Результаты выполнения (%) заданий, проверяющие усвоение опорных знаний для темы «Генеративные органы растений» в экспериментальной и контрольной группе, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Уровни усвоения элементов понятия на начальном тестировании
Показатели выполнения требовании Результат выполнений в %
Экспериментальная (х) Контрольная(у)
1. Понятие семена растений 50 72,7
2. Функция семенной кожуры 62,5 36,3
3. Строение семени растений 62,5 72,7
4. Функции корней растений 50 54,5
5. Строение боковых корней цветка 62,5 36,3
6. Функция корневого чехлика 50 45,4
7. Понятие побег растений 62,5 45,4
8. Строение цветка 62,5 63,6
9. Морфология цветка 37,5 36,3
10. Функция листьев цветка 62,5 36,3
11. Понятие корневая система 62,5 45,4
12. Строение жилок 75 54,5
13. Процесс опыления 87,5 36,3
14. Строение пестика и семени 75 36,3
Итого (ку) 61,6 47,9
Коэффициент усвоения был рассчитан на основе частоты появления правильных ответов по формуле В. П. Беспалько [6]:
Ку=п№100%;
На втором этапе было проведено семь занятий, где был использован метод моделирования, развивающий у учащихся биологические понятия.
Так как у учащихся был проведен вводный урок, где была подробно представлена методика моделирования, а также школьники имели опыт работы с пластилином (или с пластичным материалом) в младшем возрасте, проблем с созданием модели цветка не возникало.
В ходе обучения на каждом уроке учащиеся вместе с учителем моделировали каждый орган цветка, изучая их форму, функцию, внешний облик, тем самым, вникая в процесс моделирования, учащиеся сжато излагали учебный материал. И в конце, объединив все органы цветка, которые создавали на каждом уроке, учащиеся получили полноценную модель цветка.
На третьем этапе было повторно проведено анкетирование и тестирование для выявления эффективности предлагаемой методики. И как показал результат, увеличился интерес учащихся к предмету биология на 19,4%, что указывает на производительность проведения занятий. Помимо этого, наблюдается увеличение уровня знаний учащихся о строении цветка на 10,4%, что так же означает результативность проведенных занятий и эффективность применения метода моделирования на уроках биологии (рис. 3).
Тестирование в конце обучения
Оценка 2 ■ Оценка 3 ■ Оценка 4 ■ Оценка 5
Рис. 3. Результаты итогового тестирования
Тестирование в конце обучения показало, что уроки на формирование понятий дают больший результат. Как видно из рис. 4, из 8 опрошенных 2 ученика получили оценку «3», 3 - оценку «4», а оценку «5» получили оставшиеся 3 учащихся.
Результаты выполнения (%) заданий, проверяющие усвоение опорных знаний для темы «Генеративные органы растений» в экспериментальной и контрольной группе после проведения эксперимента, приведены в таблице 2.
Таблица 2
Уровни усвоения элементов понятия на конечном тестировании
Показатели выполнения требований Результат выполнений в %
Экспериментальная (х) Контрольная (у)
1. Понятие семена растений 100 81,8
2. Функция семенной кожуры 87,5 54,5
3. Строение семени растений 62,5 81,8
4. Функции корней растений 75 63,6
5. Строение боковых корней цветка 75 45,4
6. Функция корневого чехлика 62,5 54,5
7. Понятие побег растений 87,5 54,5
8. Строение цветка 62,5 72,7
9. Морфология цветка 87,5 54,5
10. Функция листьев цветка 62,5 63,6
11. Понятие корневая система 100 54,5
12. Строение жилок 75 90,9
13. Процесс опыления 100 63,6
14. Строение пестика и семени 87,5 45,4
Итого (ку) 80,3 62,9
Полученные показатели по результатам контрольного этапа указывают на то, что применение способа моделирования на уроке биологии способствовало повышению качества обучения.
Заключение
Таким образом, результат проведенного педагогического эксперимента показал положительные результаты применения метода моделирования на уроках биологии на примере изучения обучающимися генеративных органов цветка. Активное применение моделирования в качестве метода обучения биологии позволяет повысить познавательную активность и интерес учащихся к учебному процессу, что очень важно для открытия ими новых знаний. В целом моделирование в процессе обучения биологии способствовало качественному усвоению учебного материала.
Литература
1. Артюхина, А. И. Методика обучения биологии : учебно-методическое пособие для студентов по направлению подготовки 050100 педагогическое образование профиль «Биология» / А. И. Артюхина. -Волгоград : Издательсьтво ВолГМУ, 2012. - 355 с.
2. Смирнова, Н. З. Методологические проблемы современного школьного биологического образования: монография / Н. З. Смирнова. - Красноярск : КГПУ им. В. П. Астафьева, 2010. - 352 с.
3. Сивоглазов, В. И. Биология : общие закономерности : книга для учителя / В. И. Сивоглазов. - Москва : Школа-Пресс, 1996. - 24 с.
4. Чебышев, Н. В. Биология : пособие для поступающих в вузы / Н. В. Чебышев, М. В. Козарь, С. В. Кузнецов. - Новая волна, 1999. - 37 с.
5. Трайтак, Д. И. Проблемы методики обучения биологии / Д. И. Трайтак. - Москва, 2002
6. Беспалько, В. П. Критерии для оценки знаний учащихся и пути оптимизации процесса обучения / В. П. Беспалько // Теория поэтапного формирования умственных действий и управление процессом обучения. - Москва : Издательство МГУ, 1967. - С. 3-23.
References
1. Artjuhina, A. I. Metodika obuchenija biologii : uchebno-metodicheskoe posobie dlja studentov po napravleniju podgotovki 050100 pedagogicheskoe obrazovanie profil' «Biologija» / A. I. Artjuhina. - Volgograd : Izdatel's'tvo VolGMU, 2012. - 355 s.
2. Smirnova, N. Z. Metodologicheskie problemy sovremennogo shkol'nogo biologicheskogo obrazovanija: monografija / N. Z. Smirnova. - Krasnojarsk : KGPU im. V. P. Astaf'eva, 2010. - 352 s.
3. Sivoglazov, V. I. Biologija : obshhie zakonomernosti : kniga dlja uchitelja / V. I. Sivoglazov. - Moskva : Shkola-Press, 1996. - 24 s.
4. Chebyshev, N. V. Biologija : posobie dlja postupajushhih v vuzy / N. V. Chebyshev, M. V. Kozar', S. V. Kuznecov. - Novaja volna, 1999. - 37 s.
5. Trajtak, D. I. Problemy metodiki obuchenija biologii / D. I. Trajtak. - Moskva, 2002
6. Bespal'ko, V. P. Kriterii dlja ocenki znanij uchashhihsja i puti optimizacii processa obuchenija / V. P. Bespal'ko // Teorija pojetapnogo formirovanija umstvennyh dejstvij i upravlenie processom obuchenija. -Moskva : Izdatel'stvo MGU, 1967. - S. 3-23.
