CC BY
92Научный метод познания на уроках биологии как качественно новый инструмент организации деятельности учеников на уроках
0
(Ч
ео
01 г
Паршутина Людмила Александровна
кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник Центра естественнонаучного образования, Институт стратегии развития образования Российской академии образования (ФГБНУ «ИСРО РАО»), [email protected]
Иванова Наталья Николаевна
учитель первой квалификационной категории, учитель биологии МОУ Раменская СОШ № 8, [email protected]
Попова Галина Михайловна
методист МОУ МЦ [email protected]
Раменский
дом
учителя"
Никифоров Геннадий Григорьевич
кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник Центра естественнонаучного образования, Институт стратегии развития образования Российской академии образования (ФГБНУ «ИСРО РАО»), [email protected].
В данной статье на примерах из педагогической практики методистов и учителей биологии показано, как научный метод используется в ходе реального учебного процесса. Приведен фрагмент урока из курса «Человек и его здоровье. 8 класс», в котором учтены возможности применения научного метода в урочной деятельности. Также определены метапредметные и предметные умения, развитие которых возможно при изучении конкретного учебного материала.
Авторами раскрыты такие направления методики, как: формирование представлений о теоретическом и эмпирическом методах познания, практическая реализация научного метода на уроках в рамках проблемного и исследовательского обучения. Рассмотрены возможности выявления учебных проблем и формулирования гипотез. Приведённые в статье практические задания служат примерами и ориентирами для разработки дидактического обеспечения учебного курса, посредством которого формируются и развиваются познавательные, регулятивные, коммуникативные и личностные УУД и соответствующие им общеучебные умения.
Ключевые слова: анатомия, научный образовательный процесс, научный метод, научный эксперимент, гипотеза, продукт исследовательской деятельности, научный факт, гипертония, факторы риска.
Сегодня в школьной практике научный метод познания не используется как ориентировочная основа для организации на уроках самостоятельной исследовательской и конструктивной познавательной деятельности учащихся. Существует недооценка чувственного восприятия изучаемых явлений как начального этапа познания. Гипотеза -источник теоретического знания - и ее объяснительная и предсказательная функции практически отсутствуют в учебном процессе. Реального эксперимента либо нет, либо он используется как средство наглядности, но не как проверка совпадения теоретического предвидения с результатами опыта. Не реализуются и другие факторы, связанные с научным методом познания, которые могут существенно повысить качество образовательного процесса и его результат.
Научный метод познания основывается на взаимосвязи форм научного знания в структуре научной теории: факты, понятия, явления, основные закономерности/законы, теория, следствия и их проверка [6].
Именно применение научного метода при изучении теоретических основ биологии, ознакомление учащихся со всеми этапами процесса получения научных знаний, приобретение ими познавательного опыта приводит к пониманию особенностей естественнонаучного познания, к появлению убеждений в истинности научных знаний, в их общечеловеческой значимости и ценности. В конечном итоге формируются отношения школьников к природе, к человеку, к знаниям, к самому процессу познания, к науке, к естественнонаучному образованию. Таким образом, закладывается основа естественнонаучной грамотности.
Сегодня успехи и достижения биологической науки убедительно свидетельствуют о том, что человечество вступило в новый век - «Век биологии». Биология нашего времени стала средством не только изучения, но и прямого воздействия на мир живого. В ней все более нарастают тенденции проектирования и конструирования биообъектов, проявляются задачи управления живыми объектами и системами. В стратегии исследовательской деятельности в биологии появляются такие новые направления, как предвидение, прогнозирование. Отсюда видно, что значимость биологического об-
разования в школе возрастает. Но часто в преподавании биологии отражается преувеличенное стремление как авторов учебников, так и учителей отразить как можно больше достижений биологической науки. Такой подход приводит к перегрузке учебных образовательных программ и к формализму в знаниях, учащихся. На современном этапе методика преподавания биологии требует философского переосмысления традиционных форм организации содержания, создания нового образа науки, формирования новых форм учебного исследования, нового подхода к организации учебно-познавательной деятельности при изучении предмета [3].
Научный метод, его аспекты и компоненты составляют базис научного мышления, которое едино для всех наук. Именно научное мышление и есть тот главный «остаток» школьного обучения, который позволит выпускнику школы быстро освоить любую специальность в будущем.
Использование в школьном естественнонаучном образовании научных методов включает выявление и формулирование проблемы исследования. Сам процесс научного познания «разделяют на два этапа: этап определения проблем и этап поиска их решения» [1, с. 284].
Определить проблему - значит установить несоответствие между желаемым и действительным.
Школьный курс биологии имеют существенный образовательный потенциал для выявления и решения проблем, возникающих при рассмотрении противоречий, известных из истории науки или в современной действительности. Возможными источниками учебных проблем в учебном познании могут выступать противоречия: между известным и неизвестным; между знаниями и умениями; между сложностью задачи и известными способами решения; между потребностями и возможностями [5]. Примерами таких противоречий могут служить открытие новых фактов, которые не вписываются в известные теории, или — расхождение между житейскими представлениями и научными знаниями. Ситуация может стать проблемной, если нужно установить сходство и различия, причинно-следственные связи, достоинства и недостатки, обосновать выбор, подтвердить закономерности примерами из собственного опыта.
Предположение о том, как разрешить проблему, называется в науке гипотезой. Гипотеза выдвигается обычно для решения некоторой конкретной проблемы: объяснения новых фактических данных, устранения противоречий и т.д [4].
Для подтверждения правильности предположения или его опровержения проводятся дальнейшие наблюдения и эксперименты. Проверяемость гипотезы предполагает возможность сопоставления её результатов с данными наблюдений и экспериментов.
Обоснованная и подтверждённая опытом гипотеза превращается в достоверное знание, в научном исследовании - в теорию.
В результате исследований устанавливаются научные факты. Научный факт - это факт, твердо
установленный, надежно подтвержденный и правильно описанный принятыми в науке способами. Его отличие от любого факта, который существует в действительности как достоверное, единичное, самостоятельное событие или явление, состоит в возможности его подтвердить экспериментально, повторить и объяснить в контексте существующих теорий.
Научные факты подтверждаются экспериментальным исследованием. Эксперимент - это исследовательское воздействие на объект познания для выявления новых параметров и новых, ранее неизвестных свойств.
Эксперимент включает в себя наблюдение, воображение, анализ и синтез, сравнение, суждение, умозаключение, доказательство, речь и другие процессы психической деятельности. В нем воедино соединяются мышление и практика. Владение методикой эксперимента является необходимым качеством специалиста в абсолютном большинстве областей науки и технологии. Поэтому эксперимент в той или иной форме присутствует во всех естественнонаучных учебных предметах. Особое значение эксперимент имеет при изучении биологии. Так биологический эксперимент имеет свои особенности, он используется в ходе лабораторных опытов, практических работ, практикумов, проектов, в учебных исследованиях.
Результатом (продуктом) учебной экспериментальной деятельности являются, с одной стороны, знания и умения, лежащие в основе способности решать различные учебные, научные, практические жизненные задачи. С другой стороны, продуктом так же является внутреннее новообразование психики учащегося в интеллектуальном, мотивационном, ценностном и смысловом планах. Продукт экспериментальной деятельности - это важная органическая часть индивидуального опыта, который приобретается учащимся в процессе обучения [2].
Эксперимент предполагает применение определенных средств: приборов, инструментов, экспериментальных установок. Поэтому учащиеся должны владеть умениями собирать или использовать приборы и установки.
Экспериментальная работа оформляется в виде письменного отчёта. Отражение в письменном отчете ученика всех необходимых проделанных им действий и операций является показателем сформированности умений.
Соответственно, обучение школьников научному методу познания способствует достижению необходимого качества естественнонаучного образования, и поэтому, должно входить в круг задач учителей биологии.
Приведем фрагмент урока с применением научного метода познания в курсе «Человек и его здоровье. 8 класс».
Тема урока: «ГИГИЕНА СЕРДЕЧНОСОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ». ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ ЗАБОЛЕВАНИИ СЕРДЦА И СОСУДАХ. ГИПЕРТОНИЯ»
Фрагмент урока включает материал с использованием приемов научного метода познания: мо-
о о и и т
г
т
О т э т й А
X £ т О
х О т
0
01 и А ы О и А X X т
делирование, эксперимент, наблюдение, описание, лабораторный анализ.
Цель: изучить проблемы гипертонии подростков, выяснить симптомы гипертонии, составить рекомендации по предупреждению данного заболевания и выяснить меры гигиены.
Планируемые результаты: учащиеся углубляют знания о необходимости постоянного обеспечения сердца кислородом и питательными веществами, о физиологических правилах работоспособности сердца, о причинах развития гипертонии у подростков, о мерах профилактики гипертонии.
План урока:
I. Актуализация знаний учащихся.
II. Изучение нового материала.
II. Моделирование. Выполнение лабораторной работы: «Определение пульса и частоты сердечных сокращений»
IV. Закрепление изученного материала.
Научные понятия и термины урока: гипертония, гиподинамия, инфаркт, инсульт, спазм сосудов, движение крови просвет сосудов, сужение сосудов т.д.
Ход урока
НАУЧНЫЕ ФАКТЫ. На столах у каждого из учащихся лежат таблицы «Статистические данные по причинам смертности в Мире, России, Московской области».
ДЕМОГРАФИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ ЗДРАВООХРАНЕНИЕ В РОССИИ
Умершие по основным классам причин смерти тысяч человек
2005 2010 2013 2014 2015 2016
Умерших от всех 2303,9 2028,5 1878,0 1878,0 1908,5 1891,0
причин
В том числе:
От болезней 1299,5 1151,9 1001,8 940,5 930,1 904,1
системы крово-
обращения
Из них:
От ишемической 625,5 597,9 529,8 492,3 494,6 481,8
болезни сердца
В том числе от 64,0 67,4 66,3 63,9 63,7 62,9
инфаркта мио-
карда
От внешних при- 315,9 216,9 185,4 186,8 177,6 167,5
чин смерти
Из них:
От случайных 40,9 19,1 14,5 15,4 15,2 14,0
отравлений ал-
коголем
От всех видов 40,2 28,6 29,2 28,8 24,8 21,6
транспортных
несчастных слу-
чаев
От злокаче- 285,4 290,1 288,6 286,9 296,5 295,7
ственных ново-
образований
ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ:
- Что можно сказать на основании этой статистики?
- Что приводит к болезням сердца?
- Как можно избежать болезней сердца? И возможно ли?
Учитель подводит учащихся к профилактике, как современному способу борьбы с гипертонией.
Учащиеся под руководством учителя делают выводы по работе с таблицами:
1) Лидирующее количество смертности вызвано заболеваниями сердца. органами кровообращения.
2) Число лиц, болеющих заболеваниями сердечнососудистой системы резко увеличивается к 14-15 годам.
Учитель знакомит учащихся, что такое гипертония, с чем она связанна. Какая бывает гипертония.
Смертность населения Московской области по основным классам и отдельным причинам смерти за январь-сентябрь 2017-2018 годов
Человек
2018 год 2017 год 2018 год в % к 2017 году
Всего умерших от всех причин 70022 68648 100,9
в том числе по причинам:
болезни системы кровообращения 27315 29980 90,2
болезни нервной системы 11157 8303 132,7
новообразования 10001 9384 105,3
в том числе злокачественные 9806 9215 105,4
травмы и отравления 5538 5437 101,0
в том числе несчастные случаи, связанные с транспортом 800 836 93,3
из них дорожно-транспортные происшествия 463 465 100,0
болезни органов дыхания 1833 2558 69,6
болезни органов пищеварения 3912 4307 89,7
инфекционные и паразитарные болезни 771 703 107,7
в том числе туберкулёз 135 149 66,7
психические расстройства и расстройства поведения 1755 1175 147,6
прочие причины 7740 6801 113,1
из них старость 1787 2078 86,5
ПРОБЛЕМА:
В подростковом возрасте эта проблема становится актуальна. Основными факторами, которые приводит к гипертонии в школьном возрасте, является психическое напряжение и умственная перегрузка учебным материалом, изобилие дополнительной информации - телевидение, Интернет и т. п.
ГИПОТЕЗА:
Раннее выявление причин и факторов повышения артериального давления у подростков, позволит избежать развитие хронической гипертонии.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ГИПОТЕЗЫ
Для того чтобы провести профилактические мероприятия необходимо узнать причины повышения давления у подростков.
Практическая работа
Оборудование: (у учащихся на столах стоят стаканы, шприцы и трубочки от капельниц, с переключателем, секундомер).
Задание 1. Создать модель сосуда, т.е. перелить содержимое шприца в стакан по гибкому прозрачному шлангу, используя секундомер - засечь время выполнения. Сделать это на максимальной возможности переключателя и миним.)
- Поясните, в каком случае жидкость переливается быстрее/медленнее, когда вы прилагали большее усилие. (Задание выполняется парами).
После выполнения задания, дети отмечают, что усилий прилагалось больше, при узком просвете «сосуда». И жидкость быстрее переливалась на полный просвет.
- Поясните, что такое повышенное давление?
- Почему оно появляется?
Выводы: Повышение артериального давления вследствие физических или психоэмоциональных нагрузок - это нормальная компенсаторная реакция организма, хотя, у тренированных людей давление повышается значительно реже. Но в норме после такого ситуативного повышения давление должно вернуться к прежним показателям. И только длительное, устойчивое повышение давления свидетельствует о гипертонической болезни.
Задание 2. Учащиеся в группах работают с схемой 1 и обсуждают факторы риска гипертонии. По итогам обсуждения заполняют в тетрадях таблицу 1. Напротив каждого фактора ставят знаки «+» или «-» в зависимости от возможности этот фактор самостоятельно исключить.
Факторы риска
Избыток алкоголя
Сгре« •
Ожирение *
Нездоровое питание
Причины и факторы риска
гипертонии
Патологические причины
Стеноз почечной артерии
Гломерулонефри г
Опухоли почек
Гипертиреоз
Препараты (НПВП). ' \
контрацептивы, наркотики
травмы почек
Атеросклероз
Ги Г>еральдос1еронизм
Опухоли в надпочечниках
Синдром Кушинга
Схема 1. Причины и факторы риска гипертонии Таблица 1
Факторы образа жизни Возможно ли исключить? (-,+) Факторы состояния здоровья Возможно ли исключить? (-,+)
Низкая физическая активность Высокий уровень холестерина
Неправильное питание Лишний вес
Стресс Возраст
Курение Пол
Прием алкогольных напитков Наследственность
Излишнее потребление соли Высокий уровень сахара в крови
дечных сокращений у учащихся класса под нагрузкой.
Задание 3. Выполнение лабораторный работы «Измерение артериального давления». (Приглашаются учащиеся желающие принять участие в измерениях).
Ход работы:
1. Трижды измеряют АД в состоянии покоя в положении сидя.
2. Для того чтобы определить тип реакции давления крови на физическую нагрузку, необходимо определить в состоянии покоя в положении сидя частоту пульса и уровень АД.
3. Затем испытуемый делает 20 приседаний в быстром темпе. Сразу после нагрузки в положении стоя у испытуемого по 10-секундным отрезкам в течение 3 - 5 минут определяют время восстановления пульса до исходной величины. Одновременно сразу после нагрузки определяют уровень АД.
Полученные данные учащиеся записывают в тетрадь.
Задание 3. Учащиеся по рисунку определяют меры профилактики гипертонии п заполняют таблицу 2.
Необходимо поставьте на против каждого из них «+» или «-», в зависимости от возможности этих мер самостоятельно проводить.
Таблица 2
Меры гигиены Возможно ли их применить («+» или «-»)
Придерживаться здорового питания
Заниматься умеренной физической активностью
Управлять стрессом (медитация, и т.д)
Исключить вредные привычки (табак и алкоголь)
Учитель объясняет, что одним из факторов риска является низкая физическая нагрузка и предлагает проверить измениться ли частота сер-
Выводы: Чрезвычайно негативными факторами являются вредные привычки и неправильный образ жизни:
• курение и алкоголизм
• нарушения режима питания, приводящие к появлению лишнего веса
• гиподинамия
• неумение регулировать свою эмоциональную жизнь и учитывать особенности личности.
о о ш и m S m
О m э m й А
S £ m
О
х О m
0
01 и А ы о m А X
s m
В конце урока учащиеся под руководством учителя подводят итог по гипотезе и проговаривают причины развития гипертонии у подростков.
Выводы: причинами развития гипертонии у подростка являются:
1. Отягощенная наследственность (наличие заболеваний у родителей и родственников, внутриутробное развитие.
2. Нерациональное и несбалансированное питание.
3. Физическое, умственное и психическое перенапряжение, конфликты с родителями, одноклассниками, преподавателями.
4. Несоблюдение правильного режима дня.
5. Ожирение.
6. Малоподвижный образ жизни.
7. Курение, злоупотребление алкогольными напитка
Домашнее задание учащиеся получают по группам по группам:
1. На основе полученных данных проверить давление у своих домочадцев (мама, папа, бабушка, дедушка и др.) и составить рекомендации как улучшить здоровье своего близкого.
2. Составить памятку «Избежим гипертонии», «Как помочь своему сердцу».
Литература
1. Воровщиков С.Г. Азбука логичного мышления: Учебное пособие для учащихся старших классов. М.: «5за знания», 2007. 352с.
2. Герд А. Я. Избранные педагогические труды. - М., 1953, с. 84 - 85.
3. Общая методика обучения биологии в шко-ле/Т.В. Иванова. Е.Т. Бровкина, Г.С. Калинова и др.; под ред. Т.В. Ивановой. М.: Дрофа, 2010. 271 с.
4. Заграничная Н.А., Паршутина Л.А., Пентин А.Ю. Научный метод познания в школьном естественнонаучном образовании: обучение химии и биологии//Отечественная и зарубежная педагогика. 2019. Т. 1.№ 1 (57). С.6-27.
5. Паршутина Л.А. Развитие научного метода познания в обучении: история и современ-
ность//Современное педагогическое образование. 2018. № 4. С. 17-23.
6. Перминова Л.М. Развитие дидактического принципа научности в контексте современности// Отечественная и зарубежная педагогика. 2015. № 4. С.63-74.
The scientific method of cognition in biology lessons as a qualitatively new tool for organizing students' activities in lessons
Parshutina L.A., Ivanova N.N., Popova G.M., Nikiforov G.G.
ISRO RAO, Municipal Educational Establishment of Ramenskaya secondary school No. 8, Municipal Educational Center "Ramensky Teacher's House"
This article, using examples from the pedagogical practice of meth-odologists and biology teachers, shows how the scientific method is used in the course of a real educational process. A fragment of the lesson from the course "Man and his health. Grade 8 ", which takes into account the possibilities of applying the scientific method in class activities. Also meta-subject and subject skills are identified, the development of which is possible when studying a specific educational material.
The authors disclosed such areas of the methodology as: the formation of ideas about the theoretical and empirical methods of cognition, the practical implementation of the scientific method in the lessons as part of problem and research training. The possibilities of identifying educational problems and formulating hypotheses are considered. The practical tasks given in the article serve as examples and guidelines for the development of didactic support for the curriculum through which cognitive, regulatory, communicative and personal UDDs and corresponding general educational skills are formed and developed.
Key words: anatomy, scientific educational process, scientific method, scientific experiment, hypothesis, product of research activity, scientific fact, hypertension, risk factors.
References
1. Thieves S. G. The ABC of Logical Thinking: A Textbook for High
School Students. M .: "5 for knowledge", 2007. 352s.
2. Gerd A. Ya. Selected pedagogical works. - M., 1953, p. 84 - 85.
3. General methodology of teaching biology at school / T.V. Ivano-
va. E.T. Brovkina, G.S. Kalinova et al .; under the editorship of T.V. Ivanova. M .: Drofa, 2010.271 s.
4. Overseas N.A., Parshutina L.A., Pentin A.Yu. The scientific method of cognition in school science education: teaching chemistry and biology // Domestic and foreign pedagogy. 2019.Vol. 1. No. 1 (57). S.6-27.
5. Parshutina L.A. The development of the scientific method of cog-
nition in learning: history and modernity // Modern pedagogical education. 2018. No. 4. P. 17-23.
6. Perminova L.M. The development of the didactic principle of science in the context of modernity // Domestic and foreign pedagogy. 2015. No. 4. P.63-74.
о
(4
ее si Z
