CC BY
40
средством реализации прикладной направленности // Математика, информатика, физика и их преподавание. - М.: МПГУ, 2009.
4. Колягин Ю. М., Пикан В. В. О прикладной и практической направленности обучения математике // Математика в школе. - 1985. - № 3.
5. Тихонов А. Н., Костомаров Д. П. Рассказы о прикладной математике. М.: Наука, 1974.
6. Дворяткина С. Н. Межпредметные связи и при-
кладная направленность школьного курса математики в классах биологического профиля: Дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02. - М., 1998.
7. Галкина Т. И., Сухенко Н. В. Организация профильного обучения в школе: концепция и основные положения профильного обучения, цели, формы, структура и содержание учебного плана, мониторинг профильного обучения. - 2-е изд., доп. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2007.
ПРОГРАММИРОВАННОЕ ПРОБЛЕМНОЕ ОБУЧЕНИЕ И ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА В РАЗВИТИИ У УЧАЩИХСЯ ПОНЯТИЙ И ПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ УМЕНИЙ
PROGRAMMED PROBLEM-SOLVING BASED TEACHING AND PEDAGOGICAL DIAGNOSING IN DEVELOPING STUDENTS' CONCEPT AND COGNITIVE SKILLS
Г. Г. Гранатов
В статье рассматривается актуальная проблема программированного обучения и контроля знаний и познавательных умений учащихся в процессе формирования у них интегративных естественно-научных понятий. На примере конкретного упражнения по развитию интегративного понятия «фотосинтез» рассмотрено решение указанной проблемы, позволяющее не только развивать мышление учащихся, но и активизировать их рефлексивные умения.
Ключевые слова: программированное обучение, понятие, педагогическая диагностика, свет, фотосинтез, рефлексивные умения, дополнительность.
G. G. Granatov
This article examines an important problem of programmed teaching, students' knowledge and cognitive skills monitoring in the process of developing their integrative natural science concepts. The author employs an example of an exercise in developing the integrative notion of "photosynthesis" to show the solution to the given problem which allows not only to develop students' thinking but also improve their reflexive skills.
Key words: programmed teaching, concept, pedagogical diagnosing, light, photosynthesis, reflexive skills, complementarity.
Относительно резкий переход в России к открытому и дистанционному образованию в условиях информационного бума ослабил и без того угасающий интерес школьников и студентов к естественным наукам, привел к чрезмерному увлечению к быстрому «снятию» нужной ситуативно-значимой информации с электронных (не бумажных) носителей. В результате их знания чаще всего остаются на уровне ассоциативного понимания (сиюминутной ясности), слабо закреплены, а познавательные и, в частности, рефлексивные умения не комплексны, не понятийны, специфичны - они имеют в основном ситуативно-значимый рефлексивно-компьютерный характер. «Ключ понятий» позволяет, на наш взгляд, на новой идейно-понятийной основе возродить и качественно изменить программированное проблемно-развивающее обучение и контроль знаний и познавательных умений учащихся.
Идейно-понятийный подход позволяет выявить системообразующую информационно-емкую сущностно-
содержательную (и ядерную) часть «основ наук», что приводит к экономии времени и интеллектуальных сил на их усвоение. Этот подход, дополненный рефлексивным, ориентирует на проверку не только результата, но также уровня и потенциала развития мышления учащихся. Они позволяют выделить главные признаки современной объективной педагогической диагностики в школе и вузе: а) ее разносторонний, в идеале всеобъемлющий (ин-тегративный и полифункциональный) характер - проверяя и «обучая, развивай и воспитывай», дополнительность поэлементного и пооперационного анализа усвоения понятий и умений; б) оперативность - достаточная автоматизация с возможностью быстрой оценки и самооценки, с «отсроченной рефлексией» и коррекцией, обеспечивающих «диагностичность целей»; в) адаптирован-ность (возможная разветвленность программ, учитывающая стиль и тип мышления учащегося) - его профессиональную направленность; г) проблемно-понятийность (в стратегии и тактике проверки); д) учет логики познания,
полноты, глубины, свернутости и развернутости знаний и атрибутов понятий; е) рациональное, не частое (в меру) введение различных «весовых коэффициентов», учитывающих информационно-ценностную значимость или информационную емкость вопросов или пунктов упражнений (или «тестов»); и т. д. Известные «критериально-ориентированные тесты» не в полной мере удовлетворяют признакам а) - е) и т. д.
Всем этим признакам в значительной мере удовлетворяют разрабатываемые нами на материале современного естествознания и философии образования проблемные и контрольно-развивающие программированные упражнения [1, с. 469-508]. Покажем суть замысла статьи и объективной диагностики на примере изучения явления фотосинтеза, имеющего междисциплинарный характер. Оно в нашей методике, как и понятия о веществе, свете, Биосфере, находится в ядре интегративного понятия о Земле [1, с. 298-299, 316-348].
Сложность и уникальность (космопланетарность) данного явления закономерно приводят к тому, что междисциплинарные и весьма своеобразные механизмы его понимания на всех этапах развития понятия о нем [1, с. 574-575] требуют учета специфики типов мышления учащихся даже в рамках естественно-научного - например, физико-математического и химико-биологического, не говоря уже о гуманитарном, технико-технологическом и абстрактно-математическом. Соответственно, программа изучения и проверки усвоения фотосинтеза должна быть разветвленной, не линейной, не только учитывающей тип мышления учащегося, но и корректирующей, направленной на интеграцию типов и стилей мышления. Это связано с генеральной направленностью современного образования на формирование у учащихся «общей картины мира и места человека в ней». Поэтому обычно мы приводим два варианта программы обучения и диагностики усвоения явления фотосинтеза, ориентированные на два вышеуказанных типа естественно-научного мышления (физико-математический и химико-биологический), предполагающие их интеграцию и дополнительность соответствующих научных культур или, наоборот, на сворачивание и корректировку под другие типы мышления. Здесь мы представим один из них (первый). Учащийся (учащий себя) самостоятельно читает информацию, представленную на дисплее компьютера (или на бумажном носителе) последовательно, в соответствии с этапами познания и обобщенным планом изучения явления [1, с. 568]. Сравнивая, сопоставляя вопросы упражнения и варианты ответов к ним, сознательно или невольно запоминая нужную и новую информацию, он в конце выполнения упражнения, в соответствии с программой (или получив ключ проверки) и выбранной ее ветвью (траекторией), осуществляет самооценку успешности выполнения и проявившегося стиля и типа своего мышления. В данном подходе познание сущности, понятие «другого нечто» (света или фотосинтеза, например) взаимодополняется в проектируемой программе мысли с самопознанием [1, с. 334-345, 489-495]. «Богаче всего самое конкретное, самое субъективное»
(Г. Гегель), поэтому приведем текст соответствующего составленного нами программированного упражнения.
Понятие явления фотосинтеза
1. При каких условиях возникает и как проявляется? Задача: Голландский ученый насыпал в кадку 80 кг сухой земли, высадил в нее ветку ивы массой 2 кг и поливал ее дождевой или дистиллированной водой. Через пять лет дерево выросло большим и имело массу 60 кг. При этом масса земли в кадке уменьшилась всего на 57 г. За счет чего дерево стало таким массивным? [2, с. 46-47]
а) Дерево выросло - увеличилось в объеме и весе, очевидно, за счет воды, воздуха и минеральных солей, поглощенных из земли;
б) известно, что фотосинтез, как процесс обратный (окислительному) дыханию, - это процесс воспроизводства, восстановления растениями (продуцентами) кислорода из углекислого газа и воды. Поэтому масса ивы увеличилась в 30 раз, за счет поглощенного ею углекислого газа, воды и небольшого количества необходимых минеральных солей;
в) фотосинтез происходит только при освещении растений, поэтому рост растений происходит еще и, кроме поглощенных СО2, Н2О и минеральных солей, за счет массы (и энергии) поглощенного света;
г) из анализа условия задачи ясно, что объем и масса ивы на свету возросли за счет поглощения ею всех вышеприведенных объектов, а значит, главные очевидные, наблюдаемые на опыте проявления фотосинтеза - это рост растений, поглощение ими воды, солей, света, углекислого газа и выделение кислорода. Опытами установлено, что в зеленых растениях фотосинтез, благодаря хлоропластам, вызывается светом с длинами волн в интервале примерно от 350 до 710 нм, то есть в основном видимым светом.
2. С какими взаимодействиями (и другими явлениями) связано? Какое или какие взаимодействия определяют направленность прорастания стебля или ствола растения вверх, а корней вниз?
а) Электромагнитное, так как стебель или ствол растения тянется вверх - к свету, а корни от него, то есть вниз - в землю - к воде и минеральным солям;
б) гравитационное, поскольку опыты показали, что в невесомости им безразлично, куда расти [2, с. 51-53];
в) электромагнитное и гравитационное, так как первое определяет, благодаря фотосинтезу, его рост, а второе - направленность роста его частей и естественность формы;
г) ядерное и электромагнитное - так как радиоактивное и тепловое излучение, идущее из раскаленных недр Земли, имеют большую энергию и идут именно в радиальном направлении.
3. Какой из существенных свойств или законов фотосинтеза является основным с позиции современной квантово-электродинамической модели света (свет - это фотонный газ)?
а) Происходит при освещении в основном видимым человеком светом с участием поглощающих свет пигментов - хлорофилла в зеленых растениях и бактериохлоро-
филла или каротиноидов - в фотосинтезирующих фито-трофных бактериях;
б) интенсивность фотосинтеза максимальна в интервалах 410-450 нм и 640-680 нм - то есть в сине-фиолетовой и красной частях оптического спектра. Скорее всего, это связано со спецификой квантования биохимического действия света и с определенной кольцевой структурой конфигурации системы двойных п-электронных связей атомов углерода и азота в пигментах. Так, поскольку для соединения одной молекулы С02 с одной молекулой Н2О необходима общая энергия 5,1 эВ, то для активации каждой из этих молекул необходимо не меньше двух фиолетовых (Ь^ф= 2,9эВ ) или трех красных (Ьык= 1,8 эВ ) световых квантов, то есть минимальное целократное их число, сумма энергий которых больше 5,1 эВ;
в) фотосинтез - единственный естественный биологический процесс на Земле, который идет с увеличением свободной энергии (р = и - ТБ, где Б - энтропия);
г) самоорганизация с продуцированием живого органического вещества - фотосинтез прямо или косвенно обеспечивает доступной биохимической энергией все земные организмы (кроме хемосинтезирующих).
4. Какая из микромоделей фотосинтеза при краткости формы является наиболее информационно-емкой?
а) п ■ С02+(2 - 3) ■ п ■ Ну ^ пС02 *;
хлорофилл '
пСО* + 2п ■ Н20 • ^ (СН20)п + п02• +п Н20
б) это квантово-оптическое близкодействие - статистически усредненный эффект проявления элементарных актов взаимодействия световых квантов, фотонов со связанными, валентными электронами при их поглощении, например, в светособирающем комплексе молекул хлорофилла зеленых растений: е- + 2уф ^е-* или е- + 3ук ^е2-*;
в) С02 + 2Н20 2+ш > сн20+н20 + 02;
г) 6С 02 + 6Н20 сеап' хлорофи" > С6Н206 + 602.
5. Какие свойства и каких объектов обнаруживаются в явлении?
а) Жизнетворящие свойства света и вещества;
б) электромагнитное биохимическое действие света на вещество, в результате которого в нем из неорганических веществ образуются органические;
в) дискретность структуры вещества и света, явления квантования электромагнитного и специфического биохимического действий света, ведущего к образованию органического вещества из неорганического:
С02 + 2■ н2о (2-3)Н" > СН20+02 +Н20;
г) единство электромагнитной природы света, его биохимическое действие на вещество, дискретность света и вещества, самоорганизация живого вещества, а также замечательная способность зеленого хлорофилла вещества, состоящая в том, что лист в фотосинтезе живой органики способен использовать продуктивно даже такие мелкие порции энергии, как квант красного света ( Иук= 1,8 эВ ), присутствующие в большом количестве в солнечной радиации, но
сами по себе не обладающие фотохимической активностью: е- + 3ук ^ е-* (в частности, здесь, как видим, три фотона активируют один электрон сопряженных и ковалентных связей и способствуют его перевоплощению).
6. Какое объяснение или описание фотосинтеза представляется вам наиболее понятным и убедительным?
а) Экспериментально доказано, что фотосинтез «не идет» в отсутствие углекислого газа, воды и света, а роль активного посредника, участника и сенсибизатора в этом процессе играют хлорофилл и каротиноиды. В связи с этим схематично его можно представить так:
пИ V
nCO,
- ..........►
-^ X ^ X? ^ (CH?O)п
-► ..........►
nO?
ttt
nH2O
Основоположник учения о фотосинтезе К. А. Тимирязев, называя хлорофилл самым удивительным веществом на Земле, подчеркивал: «Не лист как целое, а именно сообщающее ему зеленый цвет хлорофилловое зерно служит... посредником между всей жизнью на Земле и солнцем» [цит. по: 3, с. 137];
б) световые кванты, падающие на бактерии или хлорофилл, поглощаются (е- + у ^ е-) электронами ковалентных связей входящих в него молекул СО2. Эти кванты активируют их так, что они, соединяясь с молекулами воды, образуют высокоэнергетичетичное органическое биохимическое соединение (СН2О)п c выделением кислорода. Таким образом, и здесь происходит близкодействие (путем поглощения) фотонного светового газа с электронным (связанным) газом вещества растений. С позиции современной квантовой биохимии и электронной теории физической основой процессов фотосинтеза и дыхания является перестройка электронной структуры участвующих в реакции компонентов. «.При образовании связей в молекулах углеводов электроны занимают более высокий энергетический уровень. чем электроны, образующие связи в молекулах воды и углекислоты. в результате чего энергетический потенциал их значительно увеличивается» [4, с. 12].
Опора на основные положения хемиосмотической теории П. Митчелла (Нобелевская премия 1972 г.) позволила расшифровать механизм преобразования энергии электронов в энергию макроэнергетических связей АТР (механизмы окислительного и фотосинтетического фос-форилирования). Им было выяснено, что «в электронной транспортной цепи хлоропластов и митохондрий клетки компоненты, переносящие электроны, чередуются с компонентами, переносящими электроны и протоны. Такая уникальная структура позволяет преобразовать энергию электрона в промежуточную, более долго живущую форму энергии Д|дЯ+ - электрохимический градиент прото-
нов. В последующих процессах данная форма энергии при участии сопрягающего фактора (АТРазы) используется на синтез АТР из ADP и P.. ...По своей значимости данное открытие сопоставимо с расшифровкой структуры ДНК» [3, с. 198-199];
в) поскольку в микромире электромагнитное взаимодействие в элементарном акте происходит чаще всего «один на один», то один фотон ( e=hv ) вызывает фотохимическое превращение одной молекула (m0) вещества. Если на него упало N фотонов, поглощенная им энергия E=Nhv . Тогда масса прореагировавшего под действием
E
света вещества M=Nmn=— m0 прямо пропорцио-
" hv
нальна количеству поглощенной им световой энергии (А. Эйнштейн; П. П. Лазарев), - это основной закон для фотохимических реакций. Математические расчеты с помощью этого закона показывают, например, что в результате фотосинтеза в течение года на Земле образуется 3 . 1014 кг связанного углерода, в котором запасается энергия 1,26 . 1022 Дж. Это примерно в пять раз превышает расход энергии человечеством за все время его существования. Современная квантовая биохимия, основоположником которой является Сент-Дьерди, используя законы и методы кантовой механики к вопросам биологии, позволяет производить анализ основных биологических процессов на субмолекулярном уровне, то есть на уровне электронных взаимодействий участвующих в реакции компонентов. Законы квантовой биохимии позволили дедуктивно обосновать выбор живой природой трех основных органогенов - С, Н, О, которые составляют скелет всех органических соединений и играют важную роль в реакциях энергообмена (в частности, фотосинтеза и дыхания): 1) водород - основное биологическое горючее; 2) кислород, как окислитель, - конечный акцептор электронов (или атомов водорода аэробов); 3) углерод способен образовывать органические комплексы молекул с большим запасом Н (электронов), обладающих значительным резервом внутренней энергии [3, с. 196].
г) согласно экспериментальным данным, для соединения одной молекулы углекислого газа (СО2) с одной молекулой воды (Н2О) необходима энергия 5,1 эВ, то есть, к примеру, не менее трех фотонов красного (X = 680 нм) света, тут уже взаимодействие происходит не «один на один». Значит, формула, описывающая начальный и конечный этапы фотосинтеза, должна записываться следующим образом:
n ■ CO2 + (2 - 3) ■ n ■ hv ^ nCO nC O* + 2n ■ Н2О• ^ (CH20)n +nO2 +nH2O.
Сам окислительно-восстановительный процесс фотосинтеза, в частности, в красном диапазоне солнечного спектра осуществляется в три этапа. Посредниками в активации СО2 и фотоокислении воды являются особые поглощающие и аккумулирующие свет пигменты - хлорофилл, каротиноиды и др., но функцию преобразования электромагнитной энергии в химический потенциал осуществляют только магнийпорфирины [4, с. 43] - длинноволновые формы хлорофилла (Р680, Р700), которые, находясь в связи с бел-
ком, являются главными компонентами электронно-транспортной цепи мембран тилакоидов. Первичное поглощение световых квантов (hv) происходит в светособи-рающем комплексе (Р640, Р660), который играет роль улавливающей энергию света антенны (см. п. 12). Ее аккумуляция происходит при участии хлорофилла - пигмента Р680, который, поглотив фотоны, поднимает электроны на более высокий энергетический уровень. После этого они передаются первичным акцепторам электронов (феофитину) и оказываются на «энергетической горке». К пигменту Р700 электроны передвигаются самостоятельно, теряя при этом часть энергии на фотохимическую работу - на синтез АТР в процессе фотосинтетического фосфорилирования. На энергетическом уровне пигмента Р700 электроны вновь (в третий раз) получают порцию энергии (hv), поглотив кванты света, и поднимаются на вторую «энергетическую горку», присоединяются к NАDР +, в результате чего образуется NАDР К этой молекуле присоединяется протон воды (образовавшейся после ухода электрона от водорода воды - фотоокисления воды), и в итоге образуется второй высокоэнергетический эквивалент - NАDРН, обладающий большим запасом потенциальной энергии.
Электроны (водороды) энергетических эквивалентов (валют) - АТР и NАDРН - используются в темновой фазе фотосинтеза для восстановления углерода углекислого газа до углерода углеводов.
Таким образом, в процессе фотосинтеза путем трехкратного (для сине-фиолетовой части спектра - двукратного) поглощения «красных» (или двух сине-фиолетовых) квантов света происходит перевод электронов воды, которые находились в составе этой молекулы на низком энергетическом уровне, на более высокие орбитали углеводов, благодаря чему последние стали обладать большим запасом потенциальной энергии [3, с. 200-201].
7. Какие оптические процессы или явления не имеют опосредованных или непосредственных существенных отношений или причинно-следственных связей с фотосинтезом?
а) Фотохимические кислородно-озонные реакции распада, присоединения и разложения:
nO2 + nhvj = 2nO ^ nO2 + nO = nO3; nO3+ nhv2 = nO2 + nO;
б) фотооксидирование, реакции с кислородом: А + О2 + hv = A * +О2 = OAO, где А - нейтральная молекула вещества (например, люциферина с ферменом люциферазы в растворе или в составе клетки при биолюминесценции);
в) образование органического вещества с восстановлением серы и воды в анаэробном - без выделения кислорода - фотосинтезе:
(CH20\+toS+ пН20;
пС02+2пН22
г) процесс превращения или синтеза под действием ультрафиолетового излучения (с длиной волны 280-313 нм) эргостерина кожи, вырабатываемого в сальных железах, в витамин D при загаре.
8. Какое определение фотосинтеза представляется вам понятным и верным?
а) Накопление растениями энергии органических веществ под действием света при поглощении ими углекислого газа, воды, минеральных солей и с выделением, высвобождением молекулярного кислорода из воды -это «запасение впрок солнечных лучей»;
б) «фотосинтез - это процесс образования органических веществ в растениях и бактериях под действием света за счет углерода неорганических соединений» [6, с. 352] с выделением свободного кислорода - это преобразование хлорофиллами электромагнитной энергии в потенциальную химическую - в нем «живая сила солнечного луча превращается в химическое напряжение - в запас работы».
в) фотосинтез (от греч. свет и синтез) как наиболее важная первичная часть метаболизма растений - «это оксислительно-восстановительный процесс, в котором происходит восстановление углерода углекислого газа до углерода углеводов и окисление кислорода воды до свободного кислорода» при участии хлорофиллов и энергетических эквивалентов [3, с. 213, 220, 242];
г) фотосинтез - это процесс преобразования в хлоро-филлах или каротиноидах электромагнитной солнечной энергии в химический потенциал - это квантово-оптическое явление биохимического действия видимого света на вещество с ассимиляцией, синтезом в зеленых клетках растений и бактерий органических веществ из неорганических и, в отличие от дыхания или горения, - с выделением молекулярного кислорода (или атомов серы).
9. Роль света и фотосинтеза в земной Биосфере и научной картине Природы - какой из нижеприведенных вариантов ответов максимально дополняет и уточняет все вышесказанное - содержит много новой для вас информации об этих объектах в идейно-понятийном плане и естественно-научном планетарном масштабе?
а) Все мы - дети уникальной планеты - Земли, и нашего Солнца, а солнечный свет - единственный электромагнитный творец жизни на Земле, посредник, позволяющий нам видеть, познавать и изменять этот Мир. Именно квантово-электромагнитные биохимические действия света на вещество сетчатки глаза (родопсин) составляют механизмы зрения, а также преобразования неорганического вещества в органическое с воспроизводством молекулярного кислорода, сохранения ионосферы и эволюции земной Биосферы;
б) кроме всего вышесказанного, известно, что расщепление диоксида углерода (СО2) воздуха при участии воды и света в фотосинтезе сопровождается дальнейшими химическими превращениями. Они приводят, в конце концов, к образованию тех основных органических соединений, из которых построено тело растений и животных. Поглощенная хлорофиллом энергия света расходуется для образования, помимо глюкозы (n = 6), сложных органических веществ - ATP (аденозинтрифосфорной кислоты) и восстановления NADP (никотинамидаденин-динуклеотидфосфата). Эти вещества играют роль промежуточных аккумуляторов и посредников передачи световой энергии, что тоже доказано на опытах. Накопленная в них энергия в дальнейшем идет в организмах на синтез
углеводов, нуклеиновых кислот, белков и жиров. Фотосинтез - исходная важнейшая часть метаболизма - обмена веществ в Природе. Подсчитано, что в течение 10-20 лет все органические вещества на Земле сгорели бы в отсутствие встречных процессов фотосинтеза. Кроме фотосинтеза, солнечный свет определяет фототранспирацию, фотопериодизм, фотонастии, зрение, синтез витамина D при загаре и др. [1, с. 333];
в) фотосинтез является единственным процессом, посредствам которого органический мир земной Биосферы пополняет свой запас свободной энергии, непрерывно растрачиваемой на процессы жизнедеятельности. Он определяет не только цикл, круговорот углерода на Земле, но и циклы O, N, P и др. химических элементов земной коры. Установлено, что кислород земной атмосферы имеет фотосинтетическое происхождение. Продуктивность фотосинтеза на Земле по приближенным оценкам составляет 3 . 1011 т связанного углерода в год, а в сутки примерно 109 т окисляется и уничтожается, причем до 80% от этого количества приходится на долю фотосинтеза фитопланктона морей и океанов - в нем запасается энергия 1,26 . 1022 Дж энергии. Это примерно в пять раз превышает расход энергии человечеством за все время его существования;
г) ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется около 150 млрд т органического вещества, усваивается 300 млрд т СО2 и выделяется около 200 млрд т свободного О2. В. И. Вернадский так пишет о роли солнечного света: «Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена вся биосфера. В значительной мере Биосфера является проявлением его излучений; она составляет планетарный механизм, превращающий их в новые формы земной свободной энергии, которая в корне меняет историю и судьбу нашей планеты». Это значит, что земная жизнь не является чем-то случайным, она входит в космопланетарный механизм биосферы [1, с. 348].
10. В синергетике общая модель, описывающая процессы самоорганизации любой открытой системы, представляется следующим образом:
Здесь а, b - входящие компоненты, непрерывно поступающие в систему;
z, е - исходящие компоненты, - продукты переработки входящих;
х, y - интермедиа™ - промежуточные продукты или средства переработки входящих компонентов. Например, для фотосинтеза: а = пН2О; b = nCO2; z = (CH2O); e = nO2 (или 2nS); x =n-(2)hv ; у = хлоропласт и АТР, промежуточные метаболиты. Как называется данная общая модель?
а) Брюсселятор;
б) точка или ячейка сингулярности;
в) ячейка Бенара;
г) ячейка бифуркации.
11. Фотосинтез осуществляется последовательно в три этапа: фотофизический, фотохимический и биохимический. На фотофизическом этапе происходит:
b
X у *- -
a b
а) преобразование энергии квантов света, благодаря внутреннему фотоэффекту, в различные формы энергии: тепловую, информационно-полевую, химическую и др.;
б) поглощение квантов световой энергии и запасание ее в виде электронного возбуждения;
в) через серию окислительно-восстановительных реакций - фотоокисление воды (Н20-2) с восстановлением кислорода (020);
г) возбуждение и восстановление углерода углекислого газа (С+402) до углерода углеводов (С60Н1206).
12. В основе передачи энергии от одной молекулы хлорофилла к другой в светособирающем, антенном их комплексе (ХлАЙП+ХлААП ^ Хл\АП + ХлАА„ ^ ХлААП + Хл*ААП
1 640 660 640 660 640 660
^...) с КПД 90% лежат явления:
а) диффузии;
б) индуктивного резонанса;
в) внутреннего фотоэффекта;
г) переизлучения световых квантов.
13. В среднем листья поглощают 80-85% энергии падающего на них солнечного света. Из них на фотосинтез расходуется (в %):
а) 85-90%;
б) 45-50%;
в) 8,5-10%;
г) 1,0-1,5% [6, с. 139].
14. В пищевых (трофических) цепях Природы выделяют следующие сообщества организмов: 1) микроорганизмы; 2) растения; 3) грибы; 4) животные. Каждое из них в единой экосистеме Биосферы имеет свое предназначение - выполняет свои функции: а) обеспечивают пищей все другие организмы; б) интенсивно разлагают древесину; в) повышают плодородие почвы; г) разлагают органические вещества до минеральных, неорганических.
Соотнесите эти функции с соответствующими сообществами организмов. Какие из них занимают центральное место в природных сообществах (выделите соответствующую арабскую цифру в перфокарточке значком).
Задания на оценку рефлексивных умений, стиля и типа мышления студентов
15. Отнесите каждый из вопросов этого упражнения к соответствующим основным этапам развития понятия фотосинтеза (I. Основание; II. Ядро; III. Следствия; IV. Общее критическое истолкование) - проставьте в первом (левом) столбце - «этапы понятия» - соответствующие римские цифры (это задание, а также задания 18 и 19 можно предлагать и школьникам).
16. Понятие фотосинтеза, пройдя путь от чисто биологического до космопланетарного естественно-научного, приобрело в науке форму «зрелого» интегративного понятия. Данное понятие имеет все его необходимые признаки: I. Обобщенность; II. Необратимость; III. Свернутость; IV. Этапность; V. Системность; VI. Рефлексивность. На формирование какого из этих признаков (последовательно) направлен каждый из вопросов данного задания? Другими словами, какой из этих признаков доминирует, то есть в наибольшей мере «срабатывает» при анализе вами ответов на каждый из вопросов? Рядом с арабскими цифра-
ми (номерами пунктов-вопросов) - во втором столбце слева - поставьте соответствующие римские цифры.
17. Любая проверка знаний несет в себе несколько функций: I. Познавательную (обучающую); II. Воспитывающую; III. Развивающую; IV. Контролирующую (оценочную); V. Корректирующую. Однако в любой проверке есть какая-то одна доминирующая функция. Какая из этих пяти функций проверки доминировала в каждом пункте этого упражнения? В столбце «дидактические функции понятия» проставьте соответствующие римские цифры.
18. Какая дополнительность в сфере мышления вам более импонирует, какая из них по душе?
а) Сначала наблюдения (явлений света, например), потом практика, действование (без предварительного ограничения свободы), а затем только - планирование с необходимым сочетанием свободы и дисциплины (в частности, по плану: цель, схема, ход, оценка результата или в методе «проб и ошибок»);
б) сначала модель предмета (например, света), схема деятельности, то есть «теория» (с анализом ситуации, с предвидением, прогнозом возможных итогов и прикидкой вариантов деятельности), а затем - дедуктивные выводы и практика с приматом логики или сознательной дисциплины мышления над его свободой;
в) содержания и математической формы с целесообразным единством законов формальной логики и общих противоположных форм мышления (анализа и синтеза, абстракции и конкретизации, дедукции и индукции);
г) ассиметричное единство принципов «стихийной диалектики», принципов естественно-научного стиля мышления и бинарных форм мышления с доминированием трехэ-тапного метода познания - «индукция, дедукция, критика».
19. Важной составляющей мировоззрения человека является тип его мышления, среди которых выделяют четыре основных: а) гуманитарный (например, социально-экологический); б) физико-математический; в) химико-биологический; г) интегративно-естественно-научный. Какой из них характерен для вашего мышления сейчас? Выберите один из них.
Из общей направленности этого упражнения и рассмотрения ниже приведенной таблицы, представляющей «ключ» к проверке правильности его выполнения, ясно, что оно, кроме проблемного развивающего обучения, нацелено на поэлементный и пооперационный анализ и оценку усвоения понятия (фотосинтеза), познавательных и рефлексивных умений (вопросы, отражающие содержание понятия, даны в одной общей нумерации - от 1 до 14). Кроме того, оно направлено на выявление перспективного (вопросы или задания 18 и 19) и актуального (вопросы 6, 8 и варианты ответов на них) стилей и типов мышления (см. таблицу). Как видим, в результате выполнения этого упражнения мы получаем 4-6 оценок эффективности самостоятельной работы каждого учащегося (и студента), позволяющих комплексно и, значит, более объективно диагностировать мышление, судить об уровне и потенциале его интеллектуального развития.
Обозначения и замечания: (1) - добавляется балл в случае совпадения стиля или типа мышления - перспективного или желаемого - с актуальным.
Таблица
Образец-перфокарточка выполнения упражнения по формированию понятия о фотосинтезе
Этапы понятия общ.при-знаки пед. функции Варианты № п/п а б в г Суть и цели вопросов Баллы
I I, IV I, V 1 + Условия и внешние проявления 0,5
I I I 2 + Взаимодействия и связи 0,5
II II, V I, III 3 + Закон квантования э/м действия 1
II III, V I, IV 4 + Лучшая его микромодель 1,5
III III, V I, IV 5 + Проявляемые свойства 1
III V, VI I, III 6 Экс. Теор. Ф/л Раз. Описание или объяснение явления 1
НН ^ НН У> НН НН I, V I, V 7 + Взаимосвязь с другими явлениями 1
III III, V III, V 8 Гум. Ф/м Б/х Раз., ест.-науч. Определение фотосинтеза 1,5
IV I, VI I, III 9 + Новая информация и его роль 1
IV III, V I, III 10 + Модель процесса самоорганизации 1
I IV, V I, IV 11 + Функции фотофизического этапа 1
I III, V I, IV 12 + Свойства его светособирающего комплекса 0,5
III I IV, V 13 + КПД фотосинтеза 1
IV V IV, II 14 2 3 4 1 Роль растений в Биосфере 1
НН ^ НН У> НН НН IV, VI I, III 15 Философская рефлексия 14
НН ^ НН У> НН НН IV, VI I, III 16 Психолого-дидактическая рефлексия 14
НН ^ НН У> НН НН IV, VI I, III 17 Педагогическая рефлексия 14
IV IV, VI I, V 18 Эмп. Теор. Ф/л Раз., ест.-науч. Педагогическая рефлексия: выбор стиля мышления (1)
IV IV, VI I, V 19 Гум.. Ф/м Б/х Ест.-науч. Выбор типа мышления (1)
м >
и п
щ щ
Ч °
13 «
й «
й н
3 и
к 2
н К
К И Я
й а
а и
и т
I § £
* ¡5
к §
И <о
Я ч
о т & .
Ф
о Я
А). 3 «
к 5,
о &
н и
. Н о гач я
I § I
. ; КН ОО^Я
7 2 & И * §
ннчй & §
7 § 3
1 0 5
нн ч Ф
. ; ПК о] , Н , Ч
тННО
I ^ К
I 3 о
нч ФЧ ^ Р о
к!«
МЕнК
чдм« » и ^
Я 3 Д
Яч'З
МйЯ Ным 2&Й
В А й тКМ
1=ДН
тНМОО-^
Стили мышления: а) эксп. - эмпирический; б) теор. -теоретический; в) ф/л - формально-логический; г) раз. или ест.-науч. - естественно-научный (синтетический).
Типы мышления: а) гум. - гуманитарный, например социально-экологический; б) ф/м - физико-математический; в) б/х - биолого-химический; г) ест.-науч. - интегративный естественно-научный.
Исходя из опыта работы и анализа литературы, мы выделили общие требования к составлению подобных проблемно-развивающих программированных упражнений, которые в общих чертах соответствуют вышеприведенным признакам объективной педагогической диагностики.
Другие примеры удовлетворяющих этим требованиям упражнений представлены в нашем учебно-методическом пособии [1, с. 340-345, 469-496].
Разработку программированных проблемно-развивающих упражнений удобно проводить с использованием законов диалектической логики, в частности, с использованием скорректированных и дополненных нами обобщенных планов формирования понятий А. В. Усовой [7, с. 191-194; 1, с. 566-575]. На основе сравнительного гносеологического и обобщающего анализа мы выявили цели, итоги и функции понимания на каждом из общих четырех этапов постижения сущности (понятия) любого предмета изучения [1, с. 574-575] и конкретизировали их в этой статье на примере познания фотосинтеза.
При разработке обсуждаемых программированных упражнений необходимо учитывать специфику формируемых понятий и соответствующего типа (гуманитарный, естественно-научный...) или стиля мышления, с выделением актуального и перспективного. Для этого учащиеся
должны знать специфику каждого из них, а варианты ответов на некоторые вопросы могут быть составлены с позиций субъектов, владеющих различными стилями или типами мышления (эмпирическим, теоретическим, формально-логическим, разумным - естественно-научным, например, см. вопросы 18 и 6, 19 и 8 и варианты ответов вышеприведенного упражнения).
Заметим, что обсуждаемая проблема становится еще более актуальной в связи с общемировыми тенденциями совершенствования современного образования - его компьютеризацией, фундаментализацией, гуманизацией (с дополнительностью культур), глобализацией и непрерывностью, а также - с его переходом у нас на двухступенчатую и, как отмечалось, дистанционно-открытую основу.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гранатов Г. Г. Концепции современного естествознания (система основных понятий): учеб.-метод. пособие. - М.: Флинта: МПСИ, 2008. - 576 с.
2. Харламов И. Ф. Как активизировать учение школьников (Дидактические очерки). - 2-е изд., доп. и перераб. - Минск: Нар. асвета, 1975. -207 с.
3. Похлебаев С. М. Межпредметные связи курсов биологии и физики при опережающем изучении физики: монография. - Челябинск: Изд-во Че-ляб. гос. пед. ун-та, 2006. - 330 с.
4. Рубин Б. А., Гавриленко В. Ф. Биология и физиология фотосинтеза: учеб. пособие. - М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 1977. - 328 с.
5. Физический энциклопедический словарь, т. 5. -М.: Советская энциклопедия, 1966. - 576 с.
6. Похлебаев С. М., Третьякова И. А. Образно-знаковые модели к курсу «Физиология растений»: учеб.-метод. пособие. - Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2006. - 147 с.
7. Усова А. В. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения. 2-е изд., испр. - М.: Изд-во Ун-та РАО, 2007. - 309 с.
КОНЦЕПТОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ АНАЛИЗА ХУДОЖЕСТВЕННОГО ТЕКСТА НА УРОКАХ ЛИТЕРАТУРЫ
CONCEPTUAL ASPECT OF LITERARY TEXT ANALYSIS AT LITERATURE LESSONS
А. М. Шуралёв
В статье на теоретическом и методическом уровнях рассматривается концептологический аспект анализа художественного текста, который базируется на выявлении концептуальной сущности ключевых и сквозных слов-образов, включающем построение ассоциативного контекста, работу с типологическими текстами, фольклорную интерпретацию и осмысление заключенных в произведении общечеловеческих духовных ценностей.
A. M. Shuralyov
The article presents a theoretical and methodological analysis of the conceptual aspect of literary text analysis which is based on revealing the conceptual essence of key words and image words that appear throughout the text. This analysis also includes constructing an associative context, work with typological texts, folklore interpretation and understanding common spiritual values found in the text.
Ключевые слова: концепт, сквозной образ, языковая личность, художественная картина мира, когнитивный уровень, ассоциативный контекст, типологический текст, фольклорная интерпретация, общечеловеческие духовные ценности.
Keywords: concept, image found throughout the text, language identity, artistic picture of the world, cognitive level, associative context, typological text, folklore interpretation, common spiritual values.
Вспомним детскую игрушку калейдоскоп - склеенную из картона трубочку с застекленным отверстием. Смотришь в отверстие, слегка поворачиваешь трубочку, и перед глазами возникают, сменяя друг друга, удивляющие разнообразием и красотой причудливые узоры. А внутри калейдоскопа - всего лишь обыкновенные цветные стеклышки и отражающие их зеркала.
Художественный текст - это тоже своеобразный «калейдоскоп», в котором можно увидеть «узоры» языковой картины мира - «образ мира, в слове явленный». Роль «стеклышек» в «калейдоскопе» литературного произведения играют ключевые слова-образы (художественные детали), а роль трех направленных друг на друга, взаимодействующих зеркал - личность писателя (авторское индивидуальное миропонимание), национальная культура
