Мои инновации в образовании

МКОУ «Богучарский лицей»

Активизация познавательной деятельности учащихся через приемы моделирования на уроках биологии

	Айметова Татьяна Алексеевна -учитель  биологии МКОУ «Богучасркий лицей» Богучарского муниципального района

2015 год

В практике обучения биологии получили распространение следующие методы: лекция, рассказ, беседа, работа с книгой, наблюдение, эксперимент, работа с микроскопом, просмотр экранных пособий, практическая работа. В настоящее время методы обучения обогатились методами моделирования, построения мысленных моделей, математического моделирования. В VI—VII классах наиболее применимо практическое моделирование: изготовление модели клетки, одноклеточной водоросли, бактериальной клетки и ее споры и др.

    Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные из них. Так, модель самолета должна иметь геометрическое подобие оригиналу, модель атома — правильно отражать физические взаимодействия, архитектурный макет города — ландшафт и т. д.
         Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.
         В разных науках объекты и процессы исследуются под разными углами зрения и строятся различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и движения объектов, в химии — их внутреннее строение, в биологии — поведение живых организмов и т. д.
         Возьмем в качестве примера человека; в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В механике его можно рассматривать как материальную точку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии — как систему, стремящуюся к самосохранению, и т. д.
         С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) часто рассматриваются как материальные точки.
         Один и тот же объект иногда имеет множество моделей , а разные объекты описываются одной моделью.    

Моделирование как познавательный приём неотделим от развития знания. Практически во всех науках о природе, живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей является мощным орудием познания. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что лучшим способом их изучения часто является построение модели, отображающей какую-то грань реальности и потому многократно более простой, чем эта реальность, и исследование вначале этой модели.

Многовековой опыт развития науки доказал на практике плодотворность такого подхода.

Однако моделирование как специфическое средство и форма научного познания не является изобретением 19 или 20 века.

Достаточно указать на представления Демокpита и Эпикура об атомах, их форме, и способах соединения, об атомных вихрях и ливнях, объяснения физических свойств различных веществ с помощью представления о круглых и гладких или крючковатых частицах, сцепленных между собой. Эти представления являются прообразами современных моделей, отражающих ядеpно-электpонное строение атома вещества.

По существу, моделирование как форма отражения действительности зарождается в античную эпоху одновременно с возникновением научного познания. Однако в отчётливой форме (хотя без употребления самого термина) моделирование начинает широко использоваться в эпоху Возрождения; Брунеллески, Микеланджело и другие итальянские архитекторы и скульпторы пользовались моделями проектируемых ими сооружений; в теоретических же работах Галилео Галилея и Леонардо да Винчи не только используются модели, но и выясняются пределы применимости метода моделирования.

И. Ньютон пользуется этим методом уже вполне осознанно, а в 19 веке трудно назвать область науки или её приложений, где моделирование не имело бы существенного значения; исключительно большую методологическую роль сыграли в этом отношении работы Кельвина, Дж. Максвелла, Ф. А. Кекуле, А. М. Бутлерова и других физиков и химиков — именно эти науки стали, можно сказать, классическими «полигонами» метода моделирования.

Моделирование - это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Модель - это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

     Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели знаковые (информационные). Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме. В процессе обучения широко используются такие модели: глобус (география), муляжи (биология), модели кристаллических решеток (химия) и др.
    
     Информационная модель объекта – это его описание.

Объектом в биологии можно назвать клетку, организм, группу живых организмов, процесс, явление.

В обучении биологии применяются в основном материальные модели. Это муляжи плодов, гербарий растений, модель цветков, мозга животных, органов человека и т.д. Существенными признаками материальной модели являются: наглядность, абстракция, элемент научной фантазии и воображения, использование аналогии как логического метода построения, элемент гипотетичности. На уроках  учащимся предлагаю выполнить модели из курса биологии растений -  пластилиновая модель клетки, из курса биологии животных – модели клетки одноклеточных животных . Важным свойством  такой модели является наличие в ней творческой фантазии. Проводя такие занятия,  довольно легко можно определить, насколько ученик понимает предмет.

Но насколько важно в современном мире создание информационных моделей.

Учащиеся часто не соотносят между собой теоретические знания об объекте исследования и его строением, свойствами попросту говоря, не могут по описанию составить «портрет» объекта, и наоборот. Путают понятия.

Развивая навыки составления информационных моделей у обучающихся развиваются логическое мышление, умения выделять главное, сопоставлять данные, анализировать, делать выводы.

I.                   Текстовые модели.

Текстовая модель - описание объекта моделирования на естественном языке.

1.Одним из примеров текстовой модели – это описание общей характеристики группы живых организмов. В курсе биологии растений (6 класс) обучающимся предлагается готовый текст, который необходимо запомнить и воспроизвести.  Можно предложить обучающимся просмотреть видео и вставить пропущенные слова.

Например:

Общая характеристика водорослей

Водоросли – растения, живущие в _______. У них отсутствуют органы, а тело называется - ___________ или _______________, поэтому водоросли относятся к ______- растениям. Один из важных признаков этой группы организмов – размножение _________.

2. В курсе биологии животных (7 класс) прочитав  текст учебника предлагается  вставить пропущенные слова в тексте, в дальнейшем самостоятельно (или в паре) написать общую характеристику определенной группы животных. При выполнении данного задания формируются и в дальнейшем развиваются умения выделять главное. Развивается навык обработки текстовой информации.

Например: Прочитать текст учебника ( Биология 7 класс Константинов В.М.) ст.55, составить общую характеристику Типа Кишечнополостные.

Общая характеристика Типа Кишечнополостные

Кишечнополостные - ________________ клеточные  животные, тело которых состоит из ___слоев клеток,  имеется __________ полость. У кишечнополостных  ______________ симметрия. Все кишечнополостные обитают в _________________, преимущественно в морях и ___________________. К ним относится около _________- видов.

3. В курсе биологии человека (8 класс) в качестве домашнего задания, предлагается последовательно описать определенный  биологический процесс, проходящий в организме человека.

Например: Прочитать текст параграфа (Биология 8 класс А.Г. Драгомилов) ст. 104, составить описание процессов газообмена в легких и тканях.  Если возникают затруднения можно задать наводящие вопросы. Возможный ответ:

1.      Газообмен в легких: а) по артериям малого круга кровообращения в легкие поступает венозная кровь; б) в процессе диффузии кислород свободно проходит через стенки альвеол и капилляров в кровь, одновременно углекислый газ проникает в альвеолы; в) кислород соединяется с гемоглобином, кровь становиться артериальной;

2.      Газообмен в тканях: а) артериальная кровь по сосудам большого круга кровообращения направляется к органам тела; б) кислород свободно проходит через тонкие стенки капилляров в клетки, углекислый газ поступает из клеток тканей в кровь; в)  кровь из артериальной превращается в венозную.

II.                Табличные модели

Преимущество таблиц заключается в том, что  в них вносится необходимая краткая информация об объекте или несколько объектов и их свойствах. При составлении таблиц так же проходит процесс обработки текстовой информации, развивается умение выделять главное. По таблицам можно проводить анализ, делать выводы,  контролировать степень усвоения знаний. Прежде чем заполнить таблицу необходимо прочитать соответствующий текст.

Таблицы типа «Объект – свойство», «Свойство – объект» применяются с 5 класса по 9 класс. 

1. Например:  Тема «Минеральное питание растений» биология 6 класс

Значение минеральных веществ, необходимых для растений.

Минеральные вещества	Значение для растений
Минеральные вещества содержащие азот	Усиливают рост надземных побегов
Минеральные вещества содержащие калий	Способствуют росту корней, клубней, луковиц, повышают холодостойкость растений
Минеральные вещества содержащие фосфор	Ускоряют созревание плодов, повышают холодостойкость растений

Тема:  (7 класс)

Внешнее строение речного рака

Признаки	Особенности строения
Форма тела	Обтекаемая
Покров тела	Хитиновый
Отделы тела	Головогрудь, брюшко
Органы расположенные на головогруди	Сложные глаза, усики, ротовой аппарат, ходильные ноги
Органы расположенные на брюшке	Брюшные ноги, хвостовой плавник

Тема : Дыхательная система

Название органа	Особенности строения	Выполняемая функция
Носовая полость	Извилистые носовые ходы, слизистая оболочка с мерцательным эпителием	Очищение, увлажнение, согревание воздуха
Гортань	Образована хрящами, соединенные между собой связками и мышцами. В ней находятся голосовые связки с голосовой щелью	Проведение воздуха, образование звуков и речи
Трахея	Трубка длиной 10-15 см состоит из хрящевых полуколец.	Проведение воздуха
Бронхи	Трубки из хрящевых колец	Проведение воздуха
Легкие	Парные органы, покрытые легочной плеврой, ветвящиеся бронхи заканчиваются альвеолами	Газообмен.

2. Таблицы  «Объект – объект»

Тема: Пищеварение в желудке и кишечнике (8 класс)

Расщепление питательных веществ

Название расщепляемых веществ	В каком органе расщепляются	Продукты расщепления
углеводы	Ротовая полость и тонкий кишечник	Глюкоза
Белки	Желудок и тонкий кишечник	Аминокислоты
Жиры	Желудок (некоторые жиры) и тонкий кишечник	Глицерин и жирные кислоты

3. Готовые таблицы можно использовать для проверки домашнего задания, предварительно их разрезав, и предложить собрать их.

III.             Графические модели.

Словесная форма представления информации в процессе обучения не универсальна и не оптимальна, что объясняет стремление использовать на уроках разнообразные графические средства. К графическим моделям  можно отнести изображения организмов (картинка), схемы, графики. Преимущества создания схем по тексту учебника, состоит в том, что происходит не просто обработка информации, а её преобразование.

1. Схемы. Чтобы лучше увидеть общие черты изучаемых систем, процессов и явлений (иначе – действий), надо отвлечься от ненужных в данном случае свойств предметов, перейти на этап материализованного действия и оперировать с моделями, свободными от всех других свойств, кроме нужных в данном случае.

Схема: Строение семени.

 

2. Готовые схемы – рисунки.

Биология 7 класс. Глава 6 Тип моллюски.

Биология 7 класс Глава 7 Тип членистоногие

2.      Создание схемы-рисунка в процессе объяснения нового материала.

Биология 6 класс. Тема 6 Минеральное питание растений.

Вопрос: Как человек улучшает питание растений?

IV.             Взаимосвязь и взаимозаменяемость информационных моделей.

В зависимости от психических особенностей и возможностей обучающихся можно табличные модели заменить на графические или  анализируя графические модели создать табличные

1. Например: Биология 7 класс. Тема «Внутреннее строение птиц»

Можно создать таблицу  «Особенности внутреннего строения птиц»

Название системы органов	Особенности строения
Пищеварительная система	Зубы отсутствуют, у некоторых имеется зоб, желудок железистый и мускульный, тонкая и толстая кишка, 2 слепых отростка, клоака
Дыхательная система	Легкие в виде плотных губчатых тел, имеются воздушные мешки, дыхание
Кровеносная система	2 круга кровообращения, четырехкамерное сердце
Выделительная система	Мочевой пузырь отсутствует
Нервная система	Хорошо развиты полушария переднего мозга, мозжечок

3.      Например: Биология 7 класс. Тема «Класс Ракообразные» Анализируя графическую модель создать табличную.

Внешнее строение речного рака

Признаки	Особенности строения
Форма тела	Обтекаемая
Покров тела	Хитиновый
Отделы тела	Головогрудь, брюшко
Органы расположенные на головогруди	Сложные глаза, усики, ротовой аппарат, ходильные ноги
Органы расположенные на брюшке	Брюшные ноги, хвостовой плавник

V.                Компьютерное моделирование.

Широкое использование анимации, моделирования с использованием программы PowerPoint делает обучение более наглядным, понятным и запоминающимся.

Благодаря анимации можно смоделировать биологические процессы. Например «Рефлекторная дуга», «Бесполое размножение гидры»  и т. д. (Электронное приложение)

Заключение

Согласно Концепции модернизации российского образования, школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений, навыков, а также самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, т.е. ключевые компетентности, определяющие современное качество образования. Определены важнейшие воспитательные задачи «формирование у школьников гражданской ответственности и правового самосознания, духовности и культуры, инициативности, самостоятельности, толерантности, способности к успешной социализации в обществе и активной адаптации на рынке труда». Компетенции – социальное требование к образовательной подготовке ученика, необходимой для его эффективной продуктивной деятельности в определенной сфере.

Для формирования информационных компетенций во время изучения школьного курса биологии учитель должен развивать способность обучающегося самостоятельно искать, извлекать, систематизировать, анализировать и отбирать необходимую для решения учебных задач информацию, организовывать, передавать ее. Содержание предмета биологии позволяет ребенку в содружестве с учителем познавать мир живой природы, себя, закономерности развития органического мира. Проблемы природы – это проблемы и человека. Поэтому обучение на уроках биологии должно проходить под девизом: «Живя в мире, будь его полноценной частью!».

Перед учеными и учителями стоит постоянный вопрос: как развивать мышление учащихся в процессе обучения?

В действующие программы по предметам, в том числе по биологии, включен раздел «Требования к знаниям и умениям учащихся». Однако практика показывает, что учителя далеко не в полной мере реализуют эти требования, уделяя основное внимание формированию у учащихся знаний, а не умений. И происходит это не потому, что не хотим, а потому, что не знаем или не догадываемся, что важнее: знать или уметь?

Связь между знаниями и умениями можно охарактеризовать так: «Умения – это знания в действии». Без знаний нет умений, но сами знания не могут быть усвоены и сохранены без умений.

Часто к конечному результату ученик подводится посредством выполнения требований учителя: думай, спрашивай, слушай, повторяй. А как думать? Как смотреть? От ученика скрыты действия и порядок их выполнения. Поэтому необходимо раскрыть приемы, то есть надо показать, из каких действий прием состоит (состав) и в какой последовательности надо выполнять учебные действия (структура приема).

Воспитание ученика-исследователя – это процесс, который открывает широкие возможности для развития активной и творческой личности, способной вести самостоятельный поиск, делать собственные открытия, решать возникающие проблемы, принимать решения и нести за них ответственность. Только в поиске, в ходе самостоятельных исследований развивается мышление ребенка, знания и умения добываются в результате его собственного познавательного труда. Одним из таких самостоятельных исследований является моделирование.

Моделирование – это не только наглядно-практический метод обучения. Наглядность является необходимым и закономерным средством образовательного процесса на всех этапах изучения биологии в средней школе, так же как и практический метод. Специальные психолого-педагогические исследования показали, что эффективность обучения зависит от степени привлечения всех органов чувств человека. Чем разнообразнее чувственное восприятие учебного материала, тем прочнее он усваивается. Вследствие этого считаю, что совокупность наглядного и практического методов обучение, в виде метода информационного моделирования является самодостаточным и должен занять достойное место среди современных методов обучения.