Элективный курс «Уровневая организация живой природы

На правах рукописи
ЕЛИСЕЕВА Ирина Николаевна
ЭЛЕКТИВНЫЙ КУРС
«УРОВНЕВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ»
КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ
БИОЛОГИИ В ПРОФИЛЬНОЙ ШКОЛЕ
13.00.02 Теория и методика обучения и воспитания
(биология, уровень общего образования)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата педагогических наук
Астрахань 2010
1
Работа выполнена на кафедре зоологии, экологии и методики обучения биологии
ГОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева»
Научный руководитель:
доктор педагогических наук, профессор
Якунчев Михаил Александрович
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор
Кондратенко Елена Игоревна
кандидат педагогических наук
Белянина Любовь Алексеевна
Ведущая организация:
ГОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского»
Защита состоится « 12 » марта 2010 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного
совета ДМ 212.009.05 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата педагогических наук при Астраханском государственном университете по адресу:
414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, д. 1, ауд. 101.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Астраханский государственный университет».
Автореферат разослан « 10 » февраля 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
С. З. Кенжалиева
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. В последние годы мы стали свидетелями качественных изменений, которые происходят в сфере отечественного образования. При
реализации документов государственного значения, включая комплексный Проект
стандарта общего образования второго поколения и Документ о приоритетной инициативе Президента «Наша новая школа» наблюдается интенсивное обновление общеобразовательного процесса. Оно связывается с достижением новых образовательных результатов на основе выделения фундаментального ядра различных предметов, усиления их культурологической направленности, реализации принципов вариативности и
адаптивности по отношению к интересам, потребностям и способностям школьников,
что выходит за рамки обязательных программ (А. И. Андреев, В. П. Бездухов, Н. В.
Бордовская, В. А. Сластенин, А. П. Тряпицына, В. Д. Шадриков).
Реализация обозначенных установок во многом зависит от грамотной организации учебно-воспитательного процесса в старших классах средней школы. Сегодня они
призваны обеспечивать усвоение содержания различных предметов на основе объединения учащихся по образовательным интересам, а, следовательно, успешного самоопределения и социализации, которые напрямую касаются получения желаемой профессии. Стало быть, в настоящее время, подготовку старших школьников необходимо
связывать с дальнейшей их профессиональной специализацией, определяемой и реализуемой на основе предпрофильной подготовки и профильного обучения (Л. В. Байбородова, Л. Л. Егорова, А. Г. Каспаржак, А. А. Кузнецов, П. И. Пидкасистый, Ю. А. Скопин).
В современных условиях ускоренного развития техники и технологий, а, в
связи с этим, возникшей потребностью в получении подрастающим поколением соответствующих профессий, заметно возрастает роль предметов естественнонаучного
цикла, среди которых особое место занимает биология. Именно она является своего
рода средством, обеспечивающим формирование полноценных представлений о
многообразии живых систем, их структуре и функционировании, роли в природе и
значении для человека. При профильном обучении важно, чтобы она еще способствовала усвоению старшеклассниками обобщенных знаний о живом, методах его
глубокого познания, без которых не представляется возможным теоретическое
осмысление материала, его грамотное применение в учебных и реальных ситуациях
(Н. Д. Андреева, Г. С. Калинова, Т. М. Носова, В. М. Пакулова, В. В. Пасечник,
О. Н. Пономарева, Н. М. Семчук, В. И. Сивоглазов).
В школьной практике достижение желаемого результата биологической подготовки старшеклассников во многом затрудняется из-за недостаточного обобщения
и систематизации содержания учебного материала. Поэтому при профилизации
биологического образования по-прежнему существует объективная необходимость в
создании элективных курсов, направленных на устранение обозначенных недостатков и, вместе с тем, углубление имеющихся предметных знаний школьников и совершенствование их умений. Среди уже разработанных элективных курсов, к сожалению, не обнаруживаются такие, которые имеют «фундаментальный» и, в какой-то
степени, методологический смысл, обладают достаточным обобщающим потенциалом и ориентируют учащихся на углубление учебного материала. К таковым в полной мере относится элективный курс «Уровневая организация живой природы».
3
Учитывая сказанное, возникает объективная возможность обозначить существующие противоречия:
– между потребностью современного общества в гражданах, получивших качественное образование в школе при учете их индивидуальных способностей и слабой разработанностью этой проблемы в педагогической науке;
– между стремлением учителей к успешной организации процесса обучения
биологии при ее профилизации и недостатком соответствующего научно-методического сопровождения, обеспечивающего этот процесс на старшей ступени школы;
– между желанием учащихся иметь полноценную биологическую подготовку
с учетом интересов для дальнейшего самоопределения и социализации, и недостатком соответствующих средств для этого, включая элективные курсы.
Указанные противоречия свидетельствуют об актуальности проблемы исследования, смысл которого заключается в поиске и определении методических
средств эффективного обучения учащихся биологии в условиях профилизации
школьного образования.
Цель исследования заключается в разработке элективного курса «Уровневая
организация живой природы» и апробации методики его изучения для повышения
эффективности обучения старшеклассников биологии.
Гипотеза исследования – обучение старшеклассников биологии будет более
эффективным, если:
– определены теоретические основы построения содержания элективного курса «Уровневая организация живой природы»;
– разработана модель и методика ее использования в профильной школе;
– создано соответствующее научно-методическое сопровождение процесса
изучения элективного курса;
– осуществлено поэтапное обучение учащихся биологии с помощью элективного курса «Уровневая организация живой природы».
Объект исследования – процесс обучения биологии в средней школе.
Предмет исследования – методика изучения элективного курса «Уровневая
организация живой природы» в классах естественнонаучного профиля.
На основе проблемы, цели и гипотезы сформулированы задачи исследования:
1. Определить теоретические основы отбора содержания элективного курса
«Уровневая организация живой природы».
2. Разработать содержание названного курса, модель и методику его изучения
учащимися профильной школы.
3. Создать методические средства для обучения учащихся биологии на основе
использования элективного курса «Уровневая организация живой природы».
4. Проверить эффективность предложенной методики изучения элективного
курса в рамках педагогического эксперимента.
Методологической базой исследования послужили: философские идеи о всеобщей связи, взаимообусловленности явлений и процессов действительности; целостном миропонимании, универсальности и иерархии компонентов природы; отношений единичного, особенного и общего в познании объектов живой природы;
единства теории и практики; общенаучные подходы – системный, аксиологический,
деятельностный; культурно-историческая теория развития личности Л. С. Выготского; теория деятельности А. Н. Леонтьева, С. Л. Рубинштейна, И. С. Якиманской.
4
Теоретическую основу составили работы: по методологии, дидактике и процессу обучения (В. В. Краевский, И. Я Лернер, М. Н. Скаткин, В. А. Сластенин и др.); активизации учения (И. Д. Зверев, Л. Я. Зорина, Т. И. Шамова, М. М. Левина и др.); дифференциации и индивидуализации обучения (А. А. Кирсанов, Н. Н. Петрова,
И. Э. Унт); формированию познавательных интересов у школьников (Г. И. Щукина,
Л. Н. Орлова, Д. И. Трайтак); теории профильного обучения (А. Г. Каспаржак,
П. И. Пидкасистый, Ю. А. Скопин и др.); модернизации биологического образования в
целом и профильного обучения, в частности (Н. Д. Андреева, И. Н. Пономарева,
В. В. Пасечник, Н. М. Семчук, Л. Н. Сухорукова, Г. С. Калинова, Т. В. Иванова,
А. Н. Мягкова, А. И. Никишов, Т. М. Носова).
Для решения поставленных задач применялся комплекс методов исследования:
теоретических – анализ научной (философской, естественнонаучной, психологической,
педагогической, биологической) и учебно-методической литературы; систематизация и
обобщение результатов исследования; эмпирические – констатирующий и формирующий эксперименты; социологические (беседа, анкетирование, тестирование), педагогическое наблюдение; изучение школьной документации – образовательных программ и
рекомендаций к ним, планов работы учителей биологии; математические – статистическая обработка экспериментальных данных, графическая и табличная интерпретация результатов эксперимента, ранжирование.
Понятийный аппарат исследования:
1. Живая система – это совокупность взаимосвязанных элементов (структур и
процессов), функционирующих как единое целое и совместно достигающих биологически значимого результата – существования на протяжении определенного времени,
воспроизведения себе подобных, саморегуляции внутри- и межсистемных явлений,
осуществления обмена веществ, энергии и информации между элементами системы и с
окружающей средой, эволюционного развития (идея выражения К. М. Завадского).
2. Живая природа – это составная часть природы Земли как естественного образования – вся совокупность живых систем вне зависимости от их таксономической принадлежности, длительно существующая в силу самоорганизации, самовосстановления, саморазвития, самоуправления и обеспечивающая жизнепригодную
среду (идея выражения Н. Ф. Реймерса).
3. Уровневая организация живой природы – это представление о структурной
целостности живого земной планеты, связанной с функционированием его систем
разной степени сложности, взаимосвязанности, соподчиненности и организованности
в пространстве и времени, эволюционно изменяющихся под воздействием факторов
окружающей среды (идея выражения В. И. Кремянского).
4. Профильное обучение биологии – это взаимосвязанный процесс преподавания предмета биологии, «поддерживающих» ее элективных курсов и учения учащихся профильных классов, направленный на стимулирование их интересов и потребностей для интенсификации социальной ориентации и дальнейшего профессионального самоопределения в сфере научного познания, практического использования и сохранения живых систем (соавт. с М. А. Якунчевым).
5. Элективный курс по биологии – это обязательный для посещения курс по
выбору, который изучается на старшей ступени школы с целью углубления предметной подготовки, обобщения, систематизации и конкретизации биологических
знаний, совершенствования интеллектуальных и практических умений, ознакомле5
ния с профессиями, связанными с живыми системами при учете интересов и потребностей обучаемых (соавт. с М. А. Якунчевым).
Экспериментальная база исследования: МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 30», МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 32», МОУ «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов №
39», Республиканская многопрофильная академическая гимназия городского округа
Саранск Республики Мордовия.
Исследование проводилось в несколько этапов:
На первом – поисково-эмпирическом этапе (2003 – 2004 гг.) определялись
цели и задачи исследования, проводился анализ состояния проблемы в теории и
практике обучения биологии в школе; выяснялось реальное состояние биологической подготовки учащихся.
На втором – теоретико-экспериментальном этапе (2004 – 2006 гг.) обрабатывалась информация, анализировалась философская, биологическая и методическая литература для грамотного отбора содержания учебного материала, определялись теоретические подходы к построению элективного курса при учете накопленного в дидактике опыта и современных требований к качеству обучения учащихся
средней школы.
На третьем – теоретико-внедренческом этапе (2006 – 2009 гг.) обобщались теоретические положения исследования, разрабатывалась и оформлялась программа элективного курса, создавалось методическое сопровождение его изучения, проверялась эффективность курса и осуществлялось его внедрение в практику обучения биологии, завершался педагогический эксперимент, оформлялись результаты исследования.
Научная новизна состоит в том, проблема повышения эффективности обучения биологии в профильной школе решена на основе использования системного
подхода. Он позволил учащимся познавать живую природу как совокупность элементов разного уровня интеграции и дифференциации, обеспечивающие ее целостность и единство. Этот подход позволил также определить составные части методики углубленного и обобщенного изучения материала об уровневой организации живой природы при помощи элективного курса с учетом современных идей модернизации образования – культурологической направленности, индивидуализации и
профилизации. Разработана программа элективного курса «Уровневая организация
живой природы» и определены методические условия ее реализации в старшей
школе – выполнение индивидуальных и групповых заданий; реализация межпредметных связей; использование информационных технологий.
Теоретическая значимость исследования заключается в обогащении методической теории представлениями о возможности повышения эффективности обучения биологии в школе на основе согласованного изучения профильного предмета
и элективного курса, имеющего углубляющий, обобщающий и систематизирующий
характер. Обоснована модель методики изучения элективного курса «Уровневая организация живой природы», состоящая из целевого, содержательного, организационно-процессуального, критериально-диагностического компонентов. Конкретизированы понятия о живой системе, живой природе, уровневой организации живой
природы, сформулированы понятия о профильном обучении биологии и элективном
курсе по биологии.
Практическая значимость исследования заключается в создании методических средств повышения эффективности обучения старшеклассников биологии при
6
изучении элективного курса «Уровневая организация живой природы», авторской его
программы, поурочных разработок, рекомендаций учителю по организации познавательной, исследовательской, практической и коммуникативной деятельности учащихся. Результаты исследования могут быть использованы для совершенствования методики обучения биологии в профильной школе и повышении квалификации педагогических кадров: учителей – предметников, методистов биологии, преподавателей педагогических колледжей и ВУЗов.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивается
наличием обоснованного методологического подхода к проблеме исследования, соответствием выбранных методов цели и задачам исследования, подтверждаются результатами опытно-экспериментальной работы в средней школе.
Апробация работы. Внедрение результатов осуществлялось в рамках публикации статей, разработки элективного курса «Уровневая организация живой природы»
для учащихся профильной школы, проведения открытых уроков, выступлений на заседаниях методических объединений учителей биологии г. Саранска и Республики Мордовия. Результаты обсуждались на Открытом семинаре педагогов ПФО «Привлечение
подростков к экологической и природоохранной деятельности» (Саранск, 2005), Всероссийской НПК «Проблемы и перспективы биологического и экологического образования в период модернизации средней и высшей школы» (Челябинск, 2006), Всероссийской НПК «Модернизация системы профессионального образования на основе регулируемого эволюционирования» (Челябинск, 2007), Всероссийской НПК «Проблемы
и перспективы развития методики обучения биологии в период перехода педагогического образования на многоуровневую подготовку» (Челябинск, 2008), VII Международном семинаре «Методология и методика научных исследований в области биологического и экологического образования» (Санкт-Петербург, 2007), семинарах учителей
биологии г. Саранска (2004 – 2009), выступлениях перед слушателями курсов повышения квалификации в Мордовском РИО (Саранск, 2008 – 2009).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Повышение эффективности обучения биологии в профильной школе обусловливается необходимостью согласованного изучения базового предмета с элективными курсами. Это, на основе использования системного подхода, позволяет
углубить, обобщить и систематизировать содержание учебного материала с учетом
интересов обучаемых для профессионального самоопределения.
2. Элективный курс «Уровневая организация живой природы», в рамках профилизации биологического образования в школе, выступает одним из методических
средств формирования у старшеклассников обобщенных представлений о живой
природе, ее системах, различных связях, иерархии живых систем, их эволюции и влиянии деятельности человека на оптимальное функционирование живого. Модель методики его изучения должна включать целевой, содержательный, организационнопроцессуальный и критериально-диагностический компоненты. Она является основой
создания методики курса, приоритетными компонентами которой являются конкретизированные задачи, оптимальное содержание, адекватные ему формы и методы, а
также условия и этапы.
3. Эффективность реализации методики изучения элективного курса обеспечивается использованием комплекса методических средств – программы, поурочных разработок, рекомендаций и учебных заданий интеллектуального и практического характера
для обязательного выполнения учащимися старших классов.
7
4. Положительным результатом обучения биологии с использованием элективного курса «Уровневая организация живой природы» является повышение эффективности подготовки учащихся. Оно проявляется в успешном усвоении его содержания –
воспроизведении знаний теоретического и прикладного характера, сформированности
умений анализировать, сравнивать, распознавать, называть, объяснять, преобразовывать информацию, особенно, обобщать и систематизировать ее, а также выполнять
практические действия по сохранению живого в местности проживания. Это оказывает
положительное влияние на выполнение заданий в рамках ЕГЭ и способствует успешной социализации выпускников.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения,
списка литературы и приложений.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснованы актуальность темы исследования, обозначены главные характеристики аппарата исследования: цель, задачи, объект и предмет исследования; показана научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы; сформулированы основные положения, выносимые на защиту; описана апробация результатов исследования.
Первая глава исследования – «Теоретические основы разработки элективного курса «Уровневая организация живой природы» для старшеклассников профильной школы» – представлена четырьмя параграфами. В главе проведен анализ
проблемы, выражены теоретические положения, необходимые для полноценной
разработки модели методики изучения названного курса.
В первом параграфе «Представления об уровневой организации живой природы в научной литературе» отражены материалы о предпосылках, становлении и
оформлении соответствующей теории. Отмечается, что первоначальные сведения
об организации мира природы обнаруживаются в античной науке. Они связываются
с выделением разных систем, включая живые, и определением их места в структуре
материи земной планеты. При этом использовался натурфилософский подход к познанию живого, сторонники которого образ мира созерцали в «едином одушевленном целом», состоящем из растительной, животной и человеческой душ. Таким образом, они интуитивно условно делили мир живой природы на составляющие по
степени усложнения.
В эпоху средневековья на смену обозначенного подхода пришли три новых
способа познания мира, включая и мир природы, – опытно-эмпирический, схоластический и герметический. Суть первого из них заключалась в познании живого с
позиции утилитарности. При этом для живых организмов определялся набор
свойств, по которым их относили к полезным, бесполезным и вредным для общества. Суть второго – в познании любого объекта с помощью анализа и соответствующих умозаключений. При этом живое представлялось как некая структура,
организованная и закономерно функционирующая. Суть третьего – в использовании при познании окружающего мира ритуалов и магии. Его сторонники воспринимали живое, особенно организмы, как целостные явления, которые в природе образуют некое единое, обладающее энергией. Несмотря на ошибочность в использовании методов выявления свойств живой материи, этот способ сыграл положительную роль в выявлении ее структуры.
8
Новый виток в изучении объектов окружающего мира, включая и живые,
произошел в XIV – XVI вв. Исследователи, прежде всего натуралисты, особое внимание уделяли изучению строения и свойств живых систем, особенно организмов,
для развития сельского хозяйства и медицины. В это время выработались некоторые критерии и нормы исследования органического мира, связанные с объективным и эмпирически обоснованным знанием. Такая описательная и «накопительная»
работа ученых того времени имела важные последствия для выяснения и характеристики уровневой организации живой природы. Во-первых, вскрылось реальное
многообразие растительных и животных форм, во-вторых – появились сведения о
морфологических и анатомических характеристиках организмов, в-третьих – началось формирование научной методики изучения живого (Р. Гук, Н. Грю, В. Гельмонт, М. Мальпиги).
В науке того времени сложилось два направления познания биологических объектов – преформизм и эпигенез. Их представители, несмотря на определенные разногласия, предполагали, что зародышевая клетка имеет все структуры взрослого многоклеточного организма. Хотя эти утверждения были ошибочными, они послужили
толчком для дальнейшего выяснения особенностей строения и функционирования живого на клеточном уровне (Я. Сваммердам, А. Левенгук, Г. В. Лейбниц, У. Гарвей).
Большое значение для осмысления живой природы на разных уровнях ее организации имели успехи биологии XVIII и первой половины XIX вв. Наибольший толчок к
познанию живого на разных уровнях его организации дали работы К. Линнея,
Ж.-Б. Ламарка, М. Шлейдена, Ж. Э. Бранше. Первый из них представил прогрессивную
для того времени систему органического мира, обосновал реальность видов, что послужило в дальнейшем основой научного познания особенностей живой природы на уровне
биологических видов и их популяций. На основе работ второго исследователя расширились представления о факторах эволюции, роли среды и времени для протекания эволюционных событий. Работы третьего – убедительно доказали научному сообществу существование двух главных уровней организованности живого – клеточного и многоклеточного. В работах четвертого – высказывались предположения о том, что клеточному
уровню организации жизни предшествуют несколько ступеней надмолекулярной и надхимической организации. Особую роль в познании уровней организации живого сыграли работы Ч. Дарвина. Его представления о многообразии видов, движущих силах эволюции, приспособленности организмов к условиям среды, значительно расширили поле
дальнейших исследований по линии структурности живой материи.
Новые сведения об организации живой природы появились во второй половине XIX и начале XX вв. В это время накапливался фактический материал об организме как сложном образовании из клеток, молекул, атомов и совокупности процессов жизнедеятельности, ими обеспечиваемыми. В свете идеи редукционизма
была выдвинута мысль об уровнях живого как неких крупных ступенях повышения
организованности и развития живых тел (Г. Спенсер).
Наиболее ясные представления об уровнях организации живого впервые обнаруживаются в работах Г. Ч. Брауна. Он пояснял, что наибольшая часть материи
находится в дискретных образованиях – системах возрастающих порядков сложности и интеграции. Часто эти «ступени сложности» обладают особыми им присущими законами. Простейшим уровнем он называл частицы – атомы, молекулы и «агрегаты» молекул. К уровню «агрегатов» он относил и живое вещество. Следующим
уровнем он называл уже взаимодействие между клетками в многоклеточных орга9
низмах. Стало быть, Г. Ч. Браун указал на существование структур трех уровней организации живого – доклеточных, клеточных и многоклеточных (организменных).
Особое значение для развития представлений об уровневой организации живого
имели работы В. И. Вернадского. Он обосновал понятие о живом веществе как совокупности организмов, сведенных к их массе, химическому составу и энергии. Ученому
удалось «подорвать» господство некоего мистического хаоса, сложившегося вокруг
понятия «жизнь». Он доказал, что явления видообразования и макроэволюции «вписаны» в эволюцию живого вещества и научно объясняются с позиции выполняемых биологических функций. Биосфера с этого момента стала рассматриваться как объект, состоящий из иерархии живых и неживых предметов и определяющий направленность
эволюции органического мира.
Дальнейшее обогащение представлений об уровнях организации живого обнаруживается в трудах американского биолога А. Б. Новикова. Он доказывал, что
живое проявляется в качественном своеобразии по уровням. Каждый новый уровень возникает не при разрушении образований предыдущего уровня, а при «наложении» на них процессов объединения и организации определенных единиц в систему. В ней, то, что проявлялось раньше как относительно самостоятельное целое,
превращается в части целого более высокого уровня.
Примерно в это же время выделяются уровни самоорганизующихся комплексов апериодических полимеров, одноклеточных и многоклеточных организмов и
надорганизменных групп (В. И. Кремянский).
В 60 – 70 гг. XX в. представления об уровневой организации живого получили наибольшее обогащение. К этому времени в биологической науке накопилось
достаточное количество эмпирического материала, которое требовало специального
теоретического осмысления. Так, в науке стали утверждать об изменении организованности живой материи с позиции «консервации» информации в форме молекулярных, морфологических и биоценотических структур (М. М. Камшилов). Выражалась мысль о познании живого на уровне такой системы как нуклеопротеид
(Н. Пири, Д. Бернал). Появляются высказывания о различении биологических объектов по конкретным уровням их организации и функционирования – генотипическом, онтогенетическом и эволюционном, подразумевая различные «этажи» познания (Н. В. Тимофеев-Ресовский). Важное значение для обогащения представлений
об уровнях организации живого имели работы Л. Берталанфи, в которых выражались иерархические зависимости пространственного, генетического и функционального характера. В этом случае иерархия предметов и явлений представлялась
им в виде поля, плазмы, элементарных частиц, атомов, молекул, агрегатов молекул,
мицелл, коллоидов, клеток, тканей, органов, организмов, колоний и сообществ. В
трудах И. И. Шмальгаузена обнаруживается другой ряд усложнения живого – первичная живая частица, клетка, клеточный организм, популяция, вид. В работах
В. Н. Беклемишева также отмечается иерархичность строения живого, но с позиции
линейного характера соподчиненности. Б. П. Ушаков обосновал возможность изучения живой природы на десяти уровнях, а Н. П. Наумов – на двенадцати уровнях.
Интересна точка зрения К. М. Завадского о принципе классификации ступеней эволюции каждой из форм организации живого – клеточной, организменной и популяционно-видовой.
Таким образом, к 60 – 70 гг. XX в. постепенно сложилось представление о
структурности живого при выделении уровней его организации. Как оказалось, его
10
основой послужил принцип системности. Он указывает на то, что живое должно
систематизироваться как совокупность целостных образований. Именно в это время
в литературе появляются определения о биологической системе. В нашем исследовании используется одно из них, основу которого составляет характеристика биологически значимого результата при функционировании, предложенное К. М. Завадским.
Опираясь на изложенное, возникает возможность указать уровни организации
живого и соответствующие им биологические системы с позиции представления о
структурности живой материи. Это – молекулярно-клеточный, организменный, популяционно-видовой, биоценотический и биосферный уровни. В работе уточнена
сущность понятия об уровневой организации живой природы с учетом названных
уровней и соответствующих им биологических систем – клетки, организма, популяции, сообщества, экологической системы. Каждый из уровней получил в исследовании детальную характеристику.
Итак, анализ литературы позволил сформулировать теоретические положения,
без опоры на которые не представляется возможным научное обоснование модели
методики изучения элективного курса. Таковыми являются следующие: успешное
изучение живой природы возможно на определенных уровнях ее организации при
выделении биологических систем в закономерной иерархии, структурности, сложности и целостности; для углубленного обучения имеется необходимость в усилении внимания на материале общекультурного (нормы, ценности, отношения), гносеологического (история и методология науки), собственно биологического (уровни
организации живого, живые системы разных уровней, свойства живых систем, биологическая часть естественнонаучной картины мира) и экологического (био-, антропо- и социоэкология) характера, позволяющих оптимально структурировать содержание и положительно влиять на эффективность обучения биологии.
Во втором параграфе «Отражение идеи использования учебного материала
об уровневой организации живой природы в методических источниках» представлены материалы о включении соответствующих сведений в программы, учебники и
другую школьную литературу. В отечественной методической литературе представления об уровнях организации живой природы стали находить место, начиная с
конца XVIII века. Это относится, прежде всего, к учебнику по естественной истории В. Ф. Зуева. На изучение разных живых систем в школе указывали
М. В. Ломоносов и А. Н. Радищев. В начале XIX века материал о природе как взаимосвязанном целом отражался в учебниках П. Ф. Горянинова, К. Ф. Рулье и
Н. А. Северцова. В дальнейшем представления об уровнях организации живой природы появлялись в учебной литературе, созданной Д. С. Михайловым, А. Я. Гердом
и В. И. Далем. Ю. Симашко, к примеру, в книге «Руководство к зоологии» клеточное строение животных связывал с общей жизнедеятельностью и с развитием зародыша. На изучение разных биологических систем во взаимосвязи в своих учебниках указывали С. Жолкевич, Ю. Н. Вагнер, В. В. Половцов, Г. Н. Боч. В 20-х г.
XX в. живое изучалось с позиции его значения для человека и общества. В 1932 году в основу изучения природы снова были положены принципы научности и системности. В 40-х г. XX в. биологический материал многими учеными в учебной и
методической литературе представлялся с преимуществом сведений об организмах
и сообществах (В. Ф. Натали, К. П. Ягодовский, А. А. Яхонтов). В ходе реформы
1966 года содержание биологического образования было приведено в соответствие
11
с передовыми достижениями истинной биологической науки. Были включены вопросы цитологические, генетические, экологические и эволюционные. При отборе
нового учебного содержания использовались критерии жизни на молекулярноклеточном уровне. В программы этого времени включаются темы «Основы генетики», «Организм и среда», «Биосфера и человек». В 80-х г. XX в. появляется в свет
пробный учебник «Общая биология» под редакцией Д. К. Беляева. В нем впервые
на качественном уровне реализовались принципы эволюционизма и выражались
эволюционные закономерности на молекулярном, клеточном и организменном
уровнях. Такой материал отражался в учебниках и методических пособиях, которые
были изданы в 80 – 90 г. XX в.
Позитивным шагом с позиции отражения уровней организации живого является включение названий уровней и их характеристик в содержание учебных стандартов школ России (биология).
Учебники и методическая литература, опубликованные в последнее время,
учитывают обозначенную установку стандарта. Это обнаруживается в учебниках
«Общая биология» (И. Н. Пономарева с соавт, В. И. Сивоглазов с соавт., А. А. Каменский с соавт., В. Б. Захаров с соавт.). Эта установка прослеживается и в методических пособиях для учителей.
Несмотря на наличие материалов о биологических системах и уровнях их организации в обозначенных современных средствах обучения учащихся биологии, проблема обобщенного, углубленного и системного усвоения материала о них попрежнему остается одной из нерешенных методических проблем. Об этом можно
утверждать на основе высказываний учителей – практиков, ответов учащихся на соответствующие вопросы, а также аналитических материалов, представляемых ежегодно Федеральным институтом педагогических измерений. По данным этого института, выпускники общеобразовательных школ, включая профильные учреждения, с
трудом справляются с заданиями, требующими демонстрации знаний и умений на
основе содержания материала о молекулярно-клеточном, организменном и биоценотическом уровнях. Это затрудняет выражение учащимися обобщенного представления о живой природе на основе принципов целостности и иерархичности. Учитывая
факт, что до 85 % вопросов и заданий ЕГЭ по биологии связаны с биологическими
системами разных уровней организации жизни, создание элективного курса с соответствующим названием является своевременным и актуальным.
Таким образом, нами была решена первая задача исследования, связанная с
определением теоретических основ отбора содержания элективного курса «Уровневая организация живой природы».
В третьем параграфе «Диагностика степени сформированности представлений учащихся об уровневой организации живой природы» отражено реальное состояние подготовки старшеклассников по интересующей нас проблеме. Для его выяснения были составлены две анкеты – учащимся и учителям. Учащиеся отвечали
на ряд вопросов, касающихся сути уровневой организации живого, биологических
систем им соответствующих. Вопросы были связаны с конкретизацией и обобщением учебного содержания. К сожалению, большая часть учащихся не смогла выразить полно и правильно ответы на вопросы о том, почему живые системы являются
открытыми, какими основными признаками обладает биологическая система популяционно-видового уровня организации жизни, из каких основных компонентов состоит биоценоз и каковы главные взаимосвязи между ними, в чем заключается
12
смысл представлений об уровневой организации живого, какое практическое значение имеют знания об уровневой организации живого.
Вопросы анкеты для учителей были связаны с выяснением их отношения к
материалу об уровневой организации живой природы, основных трудностях при его
преподавания, возможностях использования элективного курса по обозначенной
теме для повышения эффективности обучения биологии выпускников средней
школы. В ходе исследования выяснилось, что единой точки зрения в учительской
среде по поводу места материала об уровневой организации живой природы в системе обучения биологии на разных ее ступенях нет. Однако, 50 % учителей указали на важность изучения этого материала в средней школе. Более половины педагогов (51 %) констатируют, что уровни организации живой природы в школьной биологии современными методическими средствами для учащихся освещаются недостаточно понятно, 30 % – склонны считать наоборот и 19 % – затруднились ответить. При этом на наше им предложение самостоятельно разработать содержание
элективного курса «Уровневая организация живой природы», отреагировали отказом, объясняя его тем, что в городских, сельских и школьных библиотеках недостаточно материала для этого, что у них совершенно нет времени для разработки и
апробации курса, а также нет положительной материальной мотивации. Лишь немногие подчеркнули, что они не смогут разработать данный курс из-за того, что им
не хватает собственной теоретической подготовки для такого рода глубоких теоретических обобщений. В беседах учителя признаются, что испытывают определенные трудности при преподавании материала об уровнях организации живого. 60 %
опрошенных не хватает качественной учебной информации и интересных примеров, 29,6 % респондентов считают, что подобного рода материал не имеет практического значения в жизни человека, 10,4 % утверждают, что они сами слабо знают
данный материал. В подавляющем большинстве случаев учителя биологии считают
материал об уровнях организации живой природы необходимым для более глубокого осмысления учащимися закономерностей ее функционирования. В качестве аргумента сказанному, они утверждают, что уровни организации жизни – это теоретический фундамент биологической науки, без которого невозможно качественное
ее познание в профильной школе. Поэтому необходимость внедрения в образовательный процесс элективного курса «Уровневая организация живой природы»
остается открытым и практически непосильным для практикующих педагогов.
В четвертом параграфе «Модель методики изучения элективного курса
«Уровневая организация живой природы в профильной школе» отражена специфика
профилизации процесса обучения биологии, а также теоретические и методические
положения, связанные с моделью методики изучения названного элективного курса.
В нем подчеркивается, что профильное обучения выступает как способ организации
учебно-воспитательного процесса в старшей школе на основе учета интересов,
склонностей и способностей учащихся в соответствии с их индивидуальными намерениями в отношении продолжения образования. В связи с этим, основная идея обновления старшей ступени общего образования состоит в том, что здесь обучение
должно стать более функциональным и эффективным, направленным на формирования социально грамотной и социально мобильной личности, осознающей свои гражданские права и обязанности, ясно представляющей потенциальные возможности, ресурсы и способы реализации выбранного жизненного пути (Концепция профильного
обучения..., 2001). Следовательно, профильное обучение изначально направлено на
13
реализацию личностно ориентированного учебного процесса, при котором существенно расширяются возможности получения качественного образования, соответствующего своим профессиональным ориентирам. Это в полной мере относится к
биологии, которая на перспективу может стать базой подготовки специалистов, чья
деятельность будет связана с познанием и преобразованием живых систем для гарантированного обеспечения длительного существования природы и устойчивого развития общества. По отношению к биологии, переход к профильному обучению связывается с такими аспектами как углубленное изучение предмета при использовании
элективных курсов, осуществление дифференциации обучения учащихся, обеспечение равного доступа к усвоению содержания материала в соответствии с их индивидуальными склонностями и потребностями, расширение возможностей социализации
выпускников и их подготовка к освоению программ высшего профессионального образования. Учитывая сказанное, элективный курс «Уровневая организация живой
природы» должен способствовать поддержанию интереса обучаемых к познанию живого как образования, целостность которого обеспечивается гармоничным функционированием всех его систем на разных уровнях их организации. Вместе с тем, он
также должен быть направлен на углубление биологических знаний, умений их
обобщать, систематизировать и применять в различных ситуациях. Особенно это касается успешной сдачи ЕГЭ по биологии, результаты которого являются своего рода
гарантом для продолжения обучения и получения желаемой профессии.
При учете характерных особенностей профилизации биологического образования, нами разработана модель методики изучения элективного курса «Уровневая
организация живой природы». В ней отражены в концентрированном виде основные компоненты – целевой, содержательный, организационно-процессуальный и
критериально-диагностический, а также ведущие идеи, принципы, подходы и методические условия (см. Рисунок 1).
Целевой компонент в общем виде отражает ожидаемый идеальный результат получения учащимися углубленных знаний о живой природе, уровнях ее организации,
истории формирования представлений о них, биологических системах разных уровней,
закономерностях их функционирования и эволюции, влиянии факторов среды на живые системы. Он также конкретизирует цель обучения на старшей ступени средней
школы, которая заключается в стимулировании интереса к познанию живого и поддержания мотивов к выбору будущей профессии.
Содержательный компонент отражает учебный материал. В общем виде он
нами представляется как совокупность знаний о структуре и функционировании биологических систем на разных уровнях организации жизни, их значении для человека
и общества, умения анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать соответствующий учебных материал. Он в конкретизированном варианте представлен в
тексте диссертации в виде взаимосвязанных четырех компонентов – знаний, умений,
эмоционально-ценностных отношений и опыта творческой деятельности.
Процессуальный компонент включает соответствующие усвоению содержания материала формы, методы и средства, а также условия успешного изучения
учащимися элективного курса.
Критериально-диагностический компонент отражает основные показатели
сформированности знаний об уровнях живой природы, систем им соответствующих,
умений распознавать и характеризовать уровни, готовности сохранять живые системы и продолжать обучение в рамках выбранной профессии.
14
Названные компоненты модели методики успешно реализованы на мотивационном, формирующем и оценочно-результативном этапах обучения старшеклассников.
При этом учитывались групповые особенности их деятельности, а также индивидуальные свойства личности – мотивы, потребности, склонности и способности.
Цель – формирование представлений об уровневой организации живой природы в условиях профилизации школьного биологического образования
Ведущая идея – целостного миропонимания на основе обобщения, систематизации, профилизации
Содержательный компонент
Этапы подготовки: мотивационный, формирующий, оценочно-результативный
Принципы:
1) научности;
2) фундаментализации;
3) непрерывности;
4) единства теоретической и практической деятельности;
5) дополнительности
Подходы:
1) системный;
2) интегративный;
3) деятельностный;
4) личностноориентированный
Знания:
– общекультурные: универсальная ценность живых систем, их компонентов; нормы и отношения;
– гносеологические: история становления научных представлений об уровнях организации живой
природы, методах познания и преобразования живого, биологическая часть естественнонаучной
картины мира;
– биологические: уровневая организация живого, живые системы, явления и процессы, протекающие в них, свойства, закономерности функционирования, эволюционные изменения;
– экологические: взаимоотношения организмов и среды их обитания, внутри- и межпопуляционные связи, функционирование сообществ и биосферы, влиянии факторов окружающей среды на
жизнедеятельность биологических систем, преобразующая деятельность человека и общества
Умения:
– анализировать, сравнивать, конкретизировать, систематизировать, обобщать; распознавать, составлять, выполнять правила; моделировать, проектировать, прогнозировать
Опыт эмоционально-ценностных отношений:
– проявления различных отношений к живым системам;
– понимание универсальной ценности живых систем;
– проявление интереса к познанию живой природы
Опыт творческой деятельности:
– установление отношений между системами разных уровней, систематизация и обобщение знаний, их применение в «новых» ситуациях, проектирование, моделирование и прогноз
Организационно-процессуальный компонент
Формы:
– урок (комбинированный, лекция, семинар – беседа, дискуссия, лабораторная и практическая работы); индивидуальная,
групповая, фронтальная работы
Методы:
– словесные (беседа, объяснение, рассказ);
наглядные (демонстрация); практические
(выполнение заданий); самостоятельная
работа; проблемно- и частично поисковые,
систематизация, обобщение
Средства:
– поурочные разработки,
инструкции,
учебные
задания,
наглядность,
информационно-коммуникационные средства
Методические условия:
– выполнение индивидуальных и групповых заданий;
– реализация межпредметных связей;
– использование современных информационных технологий
Критериально-диагностический компонент
– сформированность знаний об уровнях живой природы, системах им соответствующих, их компонентах, функционировании на каждом уровне, взаимосвязях между компонентами живых систем; истории
становления представлений об уровневости живого, методах познания биологических систем;
– сформированность умений распознавать уровни организации, к которым относятся живые системы;
– проявление готовности сохранять живые системы, пропагандировать эту идею, продолжать обучение
в рамках профессии, связанной с познанием и преобразованием живого
Уровни
высокий
средний
низкий
Результативный компонент
– положительная динамика формирования знаний об организации живых систем при изучении элективного курса «Уровневая организация живой природы» в рамках биологической подготовки старшеклассников профильной школы, умений их использовать в учебных и реальных ситуациях, оценивать и решать творческие задачи для получения будущей профессии
15
Рисунок 1. Модель методики изучения учащимися профильной школы элективного курса
«Уровневая организация живой природы»
При разработке модели нами использовались принципы научности, фундаментализации, интеграции, непрерывности, единства теории и практики, дополнительности; подходы – системный, интегративный, деятельностный, личностно ориентированный; идеи – целостного миропонимания и профилизации обучения. Нами
также учитывались методические теории о формировании биологических понятий,
развитии форм, методов и средств обучения биологии, а также воспитании учащихся средствами биологического содержания. Эта модель реализована в школах г. Саранска Республики Мордовия.
Вторая глава исследования – «Методика изучения элективного курса
«Уровневая организация живой природы» старшеклассниками профильной школы»
– представлена четырьмя параграфами.
В первом параграфе «Содержание учебного материала курса» отражен его
необходимый минимум в виде четырех компонентов. При этом мы опирались на
концепцию содержания образования как педагогически адаптированного социального опыта во всей структурной полноте (В. В. Краевский, И. Я. Лернер, В. С. Леднев, И. Я. Зорина). Первый компонент – биологические знания о живых системах,
уровнях организации живой природы, взаимодействиях и эволюции живого, истории становления представлений об уровнях организации живого, многообразии
проявлений живого на Земле, экологических закономерностях и социальной сущности человека, способах реализации экологических взаимоотношений в природной и
социоприродной средах, методах познания всех обозначенных явлений. Эта совокупность знаний углублялась в курсе за счет ее конкретизации по четырем частям –
общекультурной, гносеологической, собственно биологической и экологической, на
основе которых осуществлялась систематизация. Обобщение же знаний происходило по мере изучения уровней организации живого на заключительных уроках к соответствующим темам и курсу в целом.
Второй компонент – умения как определенный этап овладения способом
действия, основанном на каком-либо правиле (знании) и соответствующем правильному использованию этого правила при решении интеллектуальных и практических задач. Конкретными умениями при изучении элективного курса должны
быть: 1) интеллектуальные – описывать живые системы и уровни организации живого, объяснять роль живых систем в природе и их значение в жизни человека, взаимосвязи между компонентами живых систем различных уровней организации друг
с другом и окружающей средой, зависимость процессов, протекающих в них от их
строения, возможные пути дальнейшего эволюционного развития биологических
систем, различать и кратко характеризовать основные виды биологических систем,
исторические этапы становления представлений об уровневой организации живого,
анализировать и оценивать воздействие факторов окружающей среды на живые системы, влияние поступков человека на живые системы различных уровней организации, обобщать и систематизировать знания о живых системах, их структуре и
свойствах в контексте представлений об уровневой организации живого и с позиций получения желаемой профессии; 2) практические – проводить элементарные
опыты с живыми системами, составлять обобщающие таблицы, графики, схемы,
16
презентации, соблюдать правила поведения в природе на основе понимания закономерностей функционирования ее живых систем. Третий компонент – эмоционально-ценностные отношения к живым системам различных уровней организации
как интегрированный опыт взаимоотношений человека с окружающим миром живой природы. Он определяет специфику переживаний, особенности восприятия
действительности, характер поведенческих реакций, направленных на личностное
осмысление реалий живой природы. Важными составляющими этого опыта являются проявления эстетического, познавательного и экономического отношения к
живому, понимание универсальной ценности живых систем, выражение интереса к
изучению биологических систем, оценка состояния живой природы. Четвертый
компонент – опыт творческой деятельности как использование полученных знаний,
умений, усвоенных эмоционально-ценностных отношений для посильного преобразования живого и получения качественно новых результатов в процессе обучения.
Это связано с выполнением заданий творческого характера, выполнением мини исследований и практических работ в природной и социоприродной средах.
Таким образом, нами была решена вторая задача исследования, связанная с
разработкой содержания элективного курса «Уровневая организация живой природы», методики и модели его изучения учащимися профильной школы.
Во втором параграфе «Формы, методы и средства изучения курса» представлен материал об организационных основах усвоения содержания курса. Нами
использовалась совокупность различных форм: уроков разных типов – изучения нового материала, совершенствования, обобщения и систематизации знаний и умений,
эмоционально-ценностного и творческого опыта, комбинированного, особенно, самостоятельной работы с учебной книгой; лабораторной и практической работ; семинара-беседы, обсуждения, дискуссии; экскурсии; индивидуальной, групповой и
фронтальной работ. Они подробно рассмотрены в диссертации.
При изучении элективного курса старшеклассниками высокую эффективность
показали те из методов, которые влияют на все сферы сознания личности – когнитивную, аффективную и деятельностную. На первую из них положительно влияют
методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности учащихся: рассказ; описание структуры и состояния биологической системы; беседа –
актуализирующая знания, поисковая, проблемная; наблюдение; объяснение на основе биологических законов и представлений об уровневой организации живого, аналитического и функционального подходов, причинно-следственных связей; анализ
результатов самостоятельной работы; проблемное изложение; частично-поисковый;
учебный диалог; самостоятельные работы с учебной и иной книгой, иллюстративным материалом.
На аффективную сферу оказывают положительное влияние методы стимулирования эмоциональных отношений учащихся и их интереса: анализ положительных и отрицательных последствий влияния антропогенных факторов на природные
объекты; оценка эстетической, практической, экономической, экологической значимости живых систем разных уровней организации.
На деятельностную сферу положительно воздействуют методы, ориентированные на улучшение состояния окружающей среды – выполнение практических работ,
пропаганда идеи сохранения всех живых систем и идеи устойчивого развития общества.
В процессе исследования выяснились эффективные условия усвоения содержания элективного курса. В качестве таковых выступают – выполнение индивиду17
альных и групповых учебных заданий, реализация межпредметных связей, использование современных информационных технологий.
Представленные формы и методы были реализованы с помощью методических
материалов в процессе изучения элективного курса. Основными из них выступали
разработанная программа курса «Уровневая организация живой природы», поурочные разработки для учителей, инструктивные материалы и задания для учащихся.
В третьем параграфе «Методические условия изучения курса» представлена
подробная характеристика условий, необходимых, на наш взгляд, для эффективной
реализации процесса углубленной биологической подготовки старшеклассников
профильной школы в рамках изучения ими элективного курса «Уровневая организация живой природы». Как показал эксперимент, таковыми стали выполнение индивидуальных и групповых заданий, реализация межпредметных связей и использование современных информационных технологий. Первое из них использовалось
для поддержания интереса к биологическому материалу каждого обучаемого. Для
этого разрабатывались и отбирались задания разных групп. С помощью первой
группы заданий репродуктивного характера учащиеся могли определять и описывать уровень организации живой материи по его сущностным признакам, а также
анализировать различные взаимосвязи между компонентами живого. Преимущественно они предлагались для выполнения на лабораторных занятиях. С помощью
заданий второй группы частично-поискового характера учащиеся обучались сравнивать биологические объекты разных уровней организации живого, устанавливать
причинные связи в живом, аргументировано объяснять биологические процессы,
происходящие на разных уровнях организации жизни. С помощью заданий третьей
группы творческого характера учащиеся ориентировались на обобщение и систематизацию знаний, преобразование биологической информации с представлением собственных текстов, рисунков, таблиц, схем, презентаций и моделей. При выполнении
заданий учащиеся могли реализовать собственный творческий потенциал по линии
углубления содержания биологического материала. Второе из них позволяло на
межпредметной основе формировать углубленные представления у учащихся профильной школу представления о мире живой природы, особенно, механизмах его
функционирования, взаимодействиях живых систем разных уровней сложности. Для
этого были организованы уроки на межпредметной основе с использованием материалов разных предметов. К примеру, физико-химические процессы жизнедеятельности живых систем рассматривались на основе интеграции материалов из физики,
химии и биологии, сохранение видового разнообразия – из биологии, географии и
истории, эволюционные и наследственные явления – из биологии, физики, химии и
географии. Третье из них давало возможность получения новой информации, в
частности, о структурной организации живых систем, взаимодействиях в них, между ними и факторами среды обитания, биологических системах, не доступных для
изучения в школе. Вместе с тем, реализация этого условия позволяла формировать
творческий опыт с использованием медиа ресурсов (составление презентаций,
обобщающих характеристик биологических систем разных уровней организации,
динамических их моделей).
Таким образом, нами была решена третья задача исследования, связанная с созданием методических средств для обучения учащихся биологии на основе использования элективного курса «Уровневая организация живой природы».
18
В четвертом параграфе «Экспериментальное изучение курса и анализ его результатов» описан педагогический эксперимент и проанализированы результаты
предметной подготовки старшеклассников профильной школы. Процесс изучения
учащимися элективного курса «Уровневая организация живой природы» осуществлялся нами по этапам.
Первый этап – мотивационный. Его главная задача заключалась в активизации и стимулировании мотивов учащихся, связанных с изучением учебного материала об уровневой организации живого. Он реализован концентрированно на вводных уроках к курсу в целом и некоторых вводных уроках к его темам, а также на
протяжении всего курса имплицитно. В эксперименте было разработано и проведено три вводных урока по темам «Общие сведения о природе и ее компонентах»,
«Методы и логика исследования в биологии» и «Понятие о живой системе». Они
предназначались для актуализации и стимулирования мотивов учащихся, связанных
с усвоением содержания элективного курса – познавательного, общекультурного,
ценностного, коммуникативного. Для этого подчеркивалось значение живой природы в жизни людей, ее роли в существовании природного мира, важности в поддержании экологического равновесия планеты, основных направлениях развития биологической науки, особенно, биотехнологии, генной инженерии, инженерной энзимологии, молекулярной биологии, популяционной экологии и биоценологии. Особое внимание уделялось анализу сущности понятий о жизни, живой природе и живых системах. Отмечалось, что эти понятия сформулированы усилиями многих ученых, которые исследовали природу с помощью многообразных методов.
Второй этап – формирующий. Его главная задача заключалась в поддержании у
старшеклассников устойчивости мотивов изучения элективного курса, а также апробации модели его методики. Он реализовывался на всем протяжении XI класса при изучении тем «Краткая история формирования представлений об уровневой организации
живой природы», «Современные представления об уровневой организации живой природы» и «Место знаний об уровнях организации живой природы в естественнонаучной
картине мира». На данном этапе внимание учащихся акцентировалось на основном материале. В первой теме углубленно изучался материал исторического содержания: образ живой природы в античном мире и средних веках, результаты исследования живой
природы в XV – XVII вв., познание живой природы в XIX в., возникновение целостного подхода к изучению живого во второй половине XIX в., развитие биологии в XX в.
Для стимулирования интереса учащихся проводились практические работы, связанные
с осмыслением и обобщением материала о значении успехов биологии в обозначенное
время для осмысления живой природы на разных уровнях ее организации. Кроме этого, в содержание уроков включались демонстрации и самостоятельные работы. Во
второй теме также углубленно рассматривался материал о современных представлениях об уровневости живого. Подробно изучались сведения обо всех пяти уровнях организации живого и их выразителях – живых системах. Этому способствовали лабораторные и практические работы. Первые из них позволяли распознавать и характеризовать структурные компоненты систем, особенности их функционирования на основе их
свойств. Вторые – давали возможность обобщать материал о биологических системах
разных уровней и их функционировании. При этом привлекались сведения из других
школьных предметов – химии, физики, географии. В третьей теме формировалось
представление о месте живых систем разных уровней в естественнонаучной картине
мира. Подчеркивалось, что живые системы разных уровней выступают в качестве ее
19
составных частей. Именно они проявляют высокий уровень целостности и самоорганизации, открытость – постоянный обмен вещества и энергии со средой, увеличение упорядоченности, подвижность, раздражимость, приспособляемость, размножение, эволюционирование. Благодаря этому на Земле осуществляется биогеохимические круговороты. Следовательно, учащиеся убеждаются в том, что живых систем разных уровней организации являются составной частью мироздания.
Третий этап – оценочно-результативный. Его главная задача заключалась в
оценке результатов биологической подготовки старшеклассников при изучении элективного курса. Он реализован на заключительных уроках каждой из тем, а также на
заключительном уроке к курсу в целом. В модели методики в качестве ожидаемого
результата указывалась положительная динамика сформированности представлений
учащихся об организации живых систем, проявляющаяся в полном и правильном
усвоении знаний о биологических системах, их строении, закономерностях функционирования на каждом структурном уровне организации, умений распознавать уровни
организации, готовности преобразовывать учебный материал о живом. Это соотносится с требованиями к подготовке выпускников по биологии на удовлетворительном
(низком), хорошем (среднем) и отличном (высоком) уровнях. Для выяснения обозначенных уровней у учащихся экспериментальных классов мы воспользовались результатами выполнения ими заданий ЕГЭ по биологии, сравнив их с таковыми учащихся
контрольных классов. Конкретные данные представлены в таблице.
Таблица 1
Результаты ЕГЭ по биологии
в контрольных и экспериментальных классах
Классы
Контрольные (102 чел.)
Экспериментальные (98 чел.)
Контрольные (97 чел.)
Экспериментальные (98 чел.)
Отметки по 5-балльной шкале, (%)
«3» (низкий)
«4» (средний)
«5» (высокий)
2008 год
21,0
62,0
17,0
13,0
59,0
28,0
2009 год
19,0
61,0
20,0
11,0
60,0
29,0
Сравнение результатов ЕГЭ по биологии за 2008 – 2009 гг. свидетельствуют о
незначительном росте качества предметной подготовки выпускников контрольных
классов (3 – 5 %), не изучавших элективный курс «Уровневая организация живой
природы». Вместе с тем, как в 2008 г., так и в 2009 г. результаты ЕГЭ выпускников
экспериментальных классов значительно выше таковых в контрольных классах, хотя и остаются приблизительно на одном уровне. Это убедительно свидетельствует о
том, что с помощью разработанного нами курса и его методического сопровождения
возможно существенно повысить эффективность обучения биологии старшеклассников профильной школы.
В эксперименте нас также интересовало, изменилось ли отношение обучаемых
экспериментальных классов к предметам естественнонаучного цикла в целом, биологии, в частности, и то, хотят ли они в качестве будущей профессии выбрать те, которые
связаны с изучением природы. В ходе бесед с ними установлено, что интерес к естественным наукам у респондентов возрос. В символической шкале значимости школьных дисциплин биологию они поставили бы на четвертое место вслед за обществозна20
нием, физикой и историей. Однако, и в контрольных классах среди опрошенных интерес к школьным предметам естественнонаучного цикла возрос. С последних позиций
они, по сравнению с результатами констатирующего эксперимента, «переместились» в
середину списка. Это в полной мере соотносится с исследованиями, проводимыми Федеральным институтом педагогических измерений в 2009 году и свидетельствует в целом об общем повышении интереса учащихся к естественным наукам.
Нам также было важно выяснить, насколько старшеклассники овладели знаниями об уровневой организации живого. Оказалось, что они, по сравнению с учащимися
контрольных классов, показали более высокую степень их систематизации. Это проявилось в демонстрации обучаемыми комплекса понятий по биологической (например,
свойства живых систем – популяции и биоценоза) и экологической (например, система
отношений в биоценозе смешанного леса) частям предметных знаний (см. Рисунок 2).
89
100
72
80
53
46
60
40
20
0
БЧЗ
ЭЧЗ
Контрольные классы
Экспериментальные классы
Рисунок 2. Обобщенное представление степени систематизации знаний старшеклассников при
изучении элективного курса, (%)
Пояснения к рисунку:
БЧЗ– биологическая часть знаний;
ЭЧЗ – экологическая часть знаний
Аналогичная картина проявилась при выяснении степени обобщения знаний
старшеклассниками об уровнях организации живого. В контрольных классах они показали результаты ниже, чем в экспериментальных. Оказалось, что школьники этих классов легче обобщают знания о молекулярно-клеточном и организменном уровнях, что
соответствует среднему показателю усвоенности знаний. В то же время, учащиеся экспериментальных классов показали высокий результат овладения обобщением знаний
на всех пяти уровнях организации живого (см. Рисунок 3).
80
94
92
100
62
86
83
76
63
60
40
28
30
31
20
0
МКУ
ОУ
Контрольные классы
ПВУ
БцУ
Экспериментальные классы
21
БфУ
Рисунок 3. Представление степени обобщения знаний старшеклассников по уровням организации живой природы, (%)
Пояснения к рисунку:
МКУ – молекулярно-клеточный уровень; ОУ – организменный уровень;
ПВУ – популяционно-видовой уровень;
БцУ – биоценотический уровень;
БфУ – биосферный уровень
Что касается профессиональной ориентации курса, скажем, что подавляющее
большинство обучаемых экспериментальных классов выразили готовность получить
профессию, связанную с познанием живых систем, и поступить на соответствующие
факультеты ВУЗов России. При этом в контрольных классах мнения учащихся разделились. Половина опрошенных изъявила желание обучаться на гуманитарных факультетах ВУЗов, оставшаяся часть выпускников примерно поровну разделилась на
три направления – естественнонаучное, общественно-политическое и техническое.
Итак, разработанный нами элективный курс «Уровневая организация живой
природы», а также учебно-методические материалы к нему, реализованные в ходе
эксперимента, способствуют повышению эффективности обучения биологии старшеклассников профильной школы.
Таким образом, нами была решена четвертая задача исследования, связанная
с выявлением эффективности предложенной методики изучения элективного курса
«Уровневая организация живой природы» в рамках педагогического эксперимента.
В заключении диссертации подводятся итоги исследования, основные из которых являются следующими:
1. Установлено, что усвоение учащимися общебиологического содержания об
уровнях организации живой природы в рамках одноименного элективного курса
способствует целостному миропониманию и становлению системного взгляда на
мир живой природы. При изучении курса они успешно овладели современными
научными представлениями о теории уровневой организации живого. Живые объекты стали восприниматься обучаемыми как сложные, высокоорганизованные системы, жизнедеятельность которых протекает по определенным, обусловленным ходом
эволюции законам. Вместе с тем, на основе материалов курса школьники научись
различать взаимосвязи между компонентами живых систем и системами различных
рангов, использовать для их познания и преобразования адекватные методы и средства. Они начали рассуждать о сущности жизни, живых системах как структурах,
каждая из которых обладает свойственными только ей уникальными характеристиками, уровнях живых систем как ступенях усложнения организации живого вещества земной планеты, осознавать себя частью окружающего природного мира, проявляя стремление к его сохранению и улучшению.
2. Выяснено, что эффективность разработанных научно-методических средств
достигается при реализации целей и задач обучения школьников в рамках элективного курса «Уровневая организация живой природы» на старшей ступени их профильной подготовки, оптимальных форм и методов, ориентированных на целостное
и системное восприятие окружающего природного мира. Вместе с тем, в основу
изучения содержания курса легли личностно-ориентированный, ценностный и деятельностный подходы, что придавало ему глубокую эмоциональную окраску и воздействовало на все сферы сознания личности обучаемого.
3. Обоснован и экспериментально проверен механизм процесса усвоения старшеклассниками средней (полной) школы общебиологического материала элективного
курса «Уровневая организация живой природы», состоящий из трех последователь22
ных этапов – мотивационного, формирующего и оценочно-результативного. Их приоритетное значение заключалось в положительном влиянии на организацию и осуществление процесса предметной подготовки обучаемых в целом, а также выбор специфических форм, методов и средств формирования у них представлений о системной и уровневой организации живого вещества земной планеты.
4. Определены методические условия оптимального изучения элективного
курса «Уровневая организация живой природы» старшеклассниками в структуре их
общебиологической подготовки. Главными из них стали – выполнение индивидуальных и групповых, реализация межпредметных связей и использование современных информационных технологий. С помощью них активизировалась познавательная, коммуникативная, ценностно-ориентированная и исследовательская деятельность, поддерживался интерес к предмету и качественному преобразованию живых
систем, что, в свою очередь, влияло на выбор желаемой профессии.
5. Выполнена экспериментальная проверка разработанной модели и методики
изучения старшеклассниками профильной школы элективного курса «Уровневая организация живой природы». У большей части обучаемых, принявших участие в эксперименте, сформировались знания об эволюции взглядов на организацию живой
природы, уровнях организации живых систем, строении систем на каждом из уровней
их организации, взаимосвязях и взаимодействиях между компонентами живых систем и системами различных уровней организации, эволюции биологических систем
и методах познания живого, умения различать, определять и характеризовать живые
системы, их компоненты, взаимосвязи между компонентами систем и системами различных уровней сложности организации, выражать адекватное отношение к ним и
действовать с позиции природосообразности в условиях меняющейся окружающей
действительности. Обозначенные суждения в полной мере соотносятся с Государственным образовательным стандартом в части «Биология», а, следовательно, свидетельствуют об эффективности настоящего экспериментального исследования.
Статистический анализ и математическая обработка результатов, полученных
в ходе эксперимента, подтверждают правильность выдвинутой в начале исследования гипотезы об использовании элективного курса «Уровневая организация живой
природы» в качестве средства эффективного обучения старшеклассников профильной школы биологии.
Основные положения и содержание исследования
отражены в следующих публикациях:
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Елисеева, И. Н. Психолого-педагогическое обоснование освоения учащимися
санитарно-гигиенической культуры / И. Н. Елисеева, Н. Н. Чернова // Интеграция образования. – Саранск: Тип. «Красн. Окт.», 2008. – № 4. – С. 44 – 47.
2. Елисеева, И. Н. Элективный курс «Уровневая организация живой природы»
как средство интеграции биологических знаний учащихся средней школы /
И. Н. Елисеева // Интеграция образования. – № 1. – Саранск: Тип. «Красн. Окт.»,
2010. – С. 42 – 46 (в печати).
Статьи и тезисы в сборниках научно-методических работ
3. Елисеева, И. Н. Уровневая организация живой природы: методическое пособие для учителей биологии / И. Н. Елисеева, М. А. Якунчев; под общ. ред.
М. А. Якунчева / Мордов. гос. пед. ин-т. – Саранск, 2008. – 182 с.
23
4. Елисеева, И. Н. Программа элективного курса «Уровневая организация живой природы» / И. Н. Елисеева, М. А. Якунчев // Элективные курсы по предметам
естественнонаучного цикла (биология, химия): сб. программ элективных курсов для
профильного обучения биологии и химии учащихся старших классов общеобразовательных учреждений / под общ. ред. М. А. Якунчева / Мордов. гос. пед. ин-т. – Саранск, 2005. – С. 11 – 19.
5. Елисеева, И. Н. Структура элективного курса «Уровневая организация живой
природы»: для учащихся старших классов естественнонаучного профиля / И. Н. Елисеева // Проблемы и перспективы биологического и экологического образования в период модернизации средней и высшей школы: сб. тез. докладов всерос. науч.-практ.
конф., 12 – 15 сент. 2006 г. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2006. – С. 267 – 269.
6. Елисеева, И. Н. К вопросу о поурочном планировании вводной темы элективного курса «Уровневая организация живой природы» / И. Н. Елисеева // Модернизация системы профессионального образования на основе регулируемого эволюционирования: материалы VI Всерос. науч.-практ. конф.: / АПК ПК и ППРО; Челяб.
ИП и П и ПКППРО. – М. – Челябинск: Изд-во «Образование», 2007. – С. 183 – 186.
7. Елисеева, И. Н. Поурочное планирование вводной темы элективного курса
«Уровневая организация живой природы» / И. Н. Елисеева // Актуальные проблемы
биологии, экологии, методик их преподавания и педагогики: межвуз. сб. науч.метод. тр. / под общ. ред. М. А. Якунчева. – Саранск: Изд-во Средневолжского математического общества, 2007. – С. 51 – 55.
8. Елисеева, И. Н. Элективный курс «Уровневая организация живой природы»
/ И. Н. Елисеева // Гуманитарные технологии в биологическом и экологическом образовании: сб. матер. VII Междунар. методол. сем., 20 – 22 ноя. 2007 г. – Вып. 6. –
СПб.: Изд-во «ТЕССА», 2007. – С. 300 – 302.
9. Елисеева, И. Н. Лабораторные и практические работы при изучении старшеклассниками элективного курса «Уровневая организация живой природы» в общеобразовательной школе естественнонаучного профиля / И. Н. Елисеева // Проблемы и
перспективы развития методики обучения биологии в период перехода педагогического образования на многоуровневую подготовку: матер. IV Всерос. науч.-практ.
конф., 29 сент. – 2 окт. 2008 г. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2008. – С. 189 – 194.
10. Елисеева, И. Н. Элективный курс «Уровневая организация живой природы» как средство интеграции биологических знаний старшеклассников профильной
школы / И. Н. Елисеева // Актуальные проблемы биологии, экологии, методик их
преподавания и педагогики: межвуз. сб. науч.-метод. тр. / под общ. ред. М. А. Якунчева. – Вып. 2. – Саранск: Изд-во Средневолжского математического общества,
2008. – С. 51 – 57.
11. Елисеева, И. Н. Урок «Понятие о живой системе» в рамках элективного
курса «Уровневая организация живой природы» для учащихся школ естественнонаучного профиля / И. Н. Елисеева // Всерос. науч.-практ. конф. «Молодежь и наука:
проблемы современного образования», 29 апр. 2009 г. / Мордов. гос. пед. ин-т. – Саранск, 2009. – С. 270 – 275.
12. Елисеева, И. Н. Элективный курс «Уровневая организация живой природы» как средство обобщения и систематизации биологических знаний старшеклассников профильной школы / И. Н. Елисеева // Всерос. науч.-прак. конф. «45-е Евсевьевские чтения (к 145-летию М. Е. Евсевьева и 155-летию А. Ф. Юртова)», 19 – 20
24
мая 2009 г.: в 4 т. Т. 3 / редкол.: Т. И. Шукшина и др. / Мордов. гос. пед. ин-т. – Саранск, 2009. – С. 101 – 103.
13. Елисеева, И. Н. Уровневая организация живой природы / И. Н. Елисеева //
Проблемы региональной генетики: науч. тр., посвящ. 75-летию со дня рождения
Н. Ф. Санаева / Редкол.: В. А. Трофимов (отв. ред.) и др. – Вып. 2. – Саранск: Тип.
ООО «Мордовия – Экспо», 2009. – С. 31 – 37.
Подписано в печать « 6 » февраля 2010 г.
25
Формат 60 х 84 1/16. Печать ризография. Гарнитура Times New Roman
Усл. печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № ____
ГОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт
имени М. Е. Евсевьева»
Редакционно-издательский центр
430007, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Студенческая, 11 а
26