Решение учебных познавательных задач по биологии

Решение учебных познавательных задач по биологии Бабушкина ЖВ.,  учитель биологии МБОУ «Еланская СОШ» Одной из важных задач ФГОС является воспитание творческой личности, способной самостоятельно   приобретать   знания   и   умения   и   свободно   их   применять   в   своей деятельности.   Для   успешного   выполнения   этой   задачи   необходимо   дальнейшее совершенствование методики обучения. Практика показывает, что хорошие результаты в обучении   школьников   получаются   при   использовании   познавательных   задач.   Анализ школьной практики показал, что познавательные задачи редко используются при изучении биологии.   Они  почти не  встречаются  в  учебниках  и  различных  пособиях,  большинство учителей   не   подготовлено   к   обучению   школьников   приемам   решения   и   составления познавательных задач. Это значит, что учащиеся не осознают роли многих биологических законов, не обращаются к ним для понимания различных фактов и биологических явлений, изучаемых на уроках, в то время как наукой установлено: чем больше задач используется в обучении, тем больше учащиеся получают фундаментальных знаний. Рассмоотрим   определение   понятия   «познавательная   задача»   по   Е.Н.   Демьянкову. (познавательная   задача  –   это   учебная   комбинация,   описывающая   какое­то   явление, формулировка которой содержит определенное противоречие и предполагает ряд учебных действий,   приводящих   к   восстановлению   связей,   разрешению   противоречий   и   решению задачи). Однако   практика   показывает,   что   в   традиционном   школьном   обучении   на   90   % преобладает монолог учителя, рассчитанный на передачу учащимся знаний в готовом виде, на развитие воспроизводящей памяти ученика, хотя само учение, в сущности, является диалоговым   процессом.   Даже   на   тех   уроках,   где   присутствует   диалог,   функции   его организовываются чаще всего репродуктивным воспроизведением изученного материала. При этом учителя не обращают внимание на содержание задач, характер и форму вопросов, их место в системе урока. В большинстве случаев используются репродуктивные задачи, ориентирующие на однозначные ответы, не активизирующие мыслительную деятельность ученика. Познавательная  задача характеризуется: наличием у учащихся  определенной цели, стремлением   получить ответ  на тот или  иной  вопрос,  достичь  желаемого   результата  с учётом   имеющихся   условий   и   требований,   необходимых   для   решения   задачи. Познавательная   задача   –   это   начало,   исходное   звено   познавательного,   поискового, творческого процесса. Именно в ней выражается первое побуждение мысли. Каждая   познавательная   задача   в   своей   структуре   содержит   условие,   требование, оператор задачи. Условия задачи  включают предметную область и отношения. Предметная область – класс   фиксированных   объектов,   предметов,   о   которых   идет   речь   в   задаче.   Отношения связывают предметы, области (постоянные, переменные). Требования задачи  – то, что необходимо установить в результате решения задачи. Оно формируется в виде вопроса (сколько, почему и т. д.), задания (найдите, докажите, установите и т. д.). Оператор задачи – совокупность тех действий (операций), которые надо произвести над условием задачи, чтобы выполнить ее требование. Познавательные   задачи   предполагают   формирование   основных   черт   творческой деятельности. И.Я. Лернер к ним относит следующее: а) самостоятельный перенос знаний и умений в новую ситуацию; б) видение новой проблемы в новой ситуации; в) видение новой функции объекта; г) самостоятельное комбинирование известных способов деятельности в новый; д) видение структуры объекта; е) альтернативное мышление; ж)   построение   принципиально   нового   способа   решения,   в   отличие   от   других известных или не являющихся комбинацией известных способов решения. Для выявления роли, функции и места задач в системе методов обучения, развития творческих   способностей   учащихся   задачи   классифицируют   по   различным   признакам. Выбор признаков зависит от целей классификаций (по способам решения, по содержанию). Например,   Е.Н.   Демьянков   по  способу   действия  делит   познавательные   задачи   на теоретические, практические, экспериментальные Теоретические   задачи  предполагают   доказательство,   нахождение   закономерностей рассматриваемых явлений на основе известных учащимся теоретических положений. Они   требуют   применения   умственных   действий,   их   можно   использовать   на   всех этапах урока. Примеры теоретических задач представлены на слайде: 1.   Почему   у   растений,   произрастающих   в   условиях   с   повышенной   влажностью, появляются дыхательные корни? 2. На скошенном и выгоревшем на солнце поле жили зеленые и серые кузнечики. Птицы переловили всех зеленых кузнечиков. Объясните, почему уцелели серые кузнечики? Познавательные  задачи по биологии  практического характера  применяются, когда требуется на основе теоретических предпосылок провести практическое выполнение. Примеры практических задач представлены на слайде: 1. Рассмотрите под микроскопом препарат растительной ткани. Определите, какая это   ткань.   Укажите   признаки,   по   которым   вы   определили   вид   ткани,   укажите местоположение этой ткани в растении. 2. 5000 односемянных плодов березы весят примерно 1 г. На 1 га леса высевают 150 кг плодов березы. Подсчитайте число высеянных при этом плодов. 3.   Рассмотрите   скелет   птицы   (раздаточный   набор),   выделите     отделы   скелета, отметьте особенности, связанные с полетом. Экспериментальные   задачи  требуют   теоретических   и   практических   действий   при проведении   эксперимента.   Для   их   решения   учащиеся   должны   проанализировать происходящее явление, выяснить данные, необходимые для решения задачи, и произвести нужные действия. Примеры экспериментальных задач представлены на слайде: 1. В опыте лист растения смазали вазелином. Несмотря на то что этот лист хорошо освещался солнцем, питательные вещества в нем не образовывались. Объясните результаты опыта. 2. Проведите следующий опыт. Посейте на одной делянке крупные семена яровой пшеницы, на другой – мелкие и сравните, как различаются развивающиеся из них растения и какой у них рост – одинаковый или разный. Предположите возможный результат? По   характеру   познавательной  деятельности   познавательные   задачи   делятся   на репродуктивные и задачи продуктивного характера.  Репродуктивные задачи  требуют от учащихся воспроизведения имеющихся у них готовых знаний и используются чаще для закрепления материала. Примеры репродуктивных задач представлены на слайде: 1. Каким опытом можно доказать, что крахмал образуется только в зеленой части листа? 2.   Объясните,   почему   кипячением   воды   или   ее   охлаждением   нельзя   полностью уничтожить все бактерии? Задачи продуктивного характера предполагают перенос изученных закономерностей в новые условия, внесение других данных в структуру задачи и поиск новых знаний. Примеры продуктивных задач представлены на слайде: 1. Объясните крылатое выражение: «Быть как рыба в воде». 2. Что происходит с замороженными яблоками после оттаивания? 3.   В   теплице   для   выращивания   растений   созданы   оптимальные   условия   жизни. Объясните, будет ли в этом случае происходить борьба за существование? К познавательным задачам по биологии относятся задачи конкретные и абстрактные. Они   носят   развивающий   характер,   расширяют   кругозор   учащихся   и   способствуют формированию мышления. Задачи   с   конкретным   содержанием  рассматривают   явления   конкретной действительности. Среди них выделяют задачи генетические, ботанические, зоологические, физиологические, экологические, межпредметные, поговорки, бытовые. Пример задачи с генетическим содержанием представлены на слайде: Растения   красноплодной   земляники   при   скрещивании   всегда   дают   потомство   с красными ягодами, а растения белоплодной земляники – с белыми ягодами. В результате скрещивания обоих сортов получаются розовые ягоды. Какое потомство возникает при скрещивании   гибридных   растений   земляники   с   розовыми   ягодами?   Какое   потомство получится,   если   опылить   красноплодную   землянику   пыльцой   гибридной   земляники   с розовыми ягодами? Пример задачи с ботаническим содержанием представлены на слайде: В цветке в первую очередь развиваются чашелистики, а уже затем лепестки, тычинки и пестики. Было бы лучше или хуже, если бы все части цветка развивались одновременно? Пример задачи с физиологическим содержанием представлены на слайде: Возникновение   фотосинтеза   открыло   живому   новые   возможности   и   одновременно породило угрозу. Объясните,в чем они заключаются? Пример задачи с зоологическим содержанием представлены на слайде: Распространение   современных   двоякодышащих   рыб   ограничено   пресноводными местообитаниями,   и   они   не   отличаются   способностью   к   расселению   на   большие расстояния, тем не менее живущие ныне и явно родственные между собой виды обитают в Южной Америке (американский чешуйчатник), тропической Африке (малый протоптер, темный   протоптер,   большой   протоптер)   и   Австралии   (рогозуб).   Объясните,   почему двоякодышащие рыбы, не способные к расселению на большие расстояния, распространены на разных континентах. Пример задачи с анатомическим содержанием представлены на слайде: Остановка   кровоснабжения   мозга   на   20   с   вызывает   обморок,   потерю   сознания, повышение   температуры   тела   до   40–42°С,   бред   (нарушение   сознания).   Реанимация возможна,   если   клиническая   смерть   продолжается   не   более   5–6   мин.   С   какими особенностями нервной ткани связаны эти явления? Пример задачи с экологическим содержанием представлены на слайде: Пара грачей приносит птенцам за сутки 40–45 граммов насекомых, что составляет около   1000   особей   разных   видов.   Птенцов   выкармливают   29–30   дней.   Подсчитайте, насколько   одна   колония   грачей   в   200   гнезд   за   период   выкармливания   птенцов   может снизить численность вредных  саранчовых  в радиусе  32 км от колонии,  если начальная плотность популяций саранчи – 1 особь на 1 м2. Принять, что в данном районе грачи питаются преимущественно этими насекомыми. Абстрактные задачи рассматривают явления в несколько отвлеченном свете, поэтому требуют   высокого   уровня   знаний,   развитого   мышления,   воображения.   Примеры абстрактных задач представлены на слайде: 1.   В   озере   Лох­Несс   (Шотландия)   местные   жители   описывали   некое   животное   с длинной шеей, маленькой головой, плавниками, похожими на ласты. По словам очевидцев, «Несси»   питалось   рыбой   и   легко   передвигалось   в   воде.   Можно  ли   «Несси»   отнести   к пресмыкающимся   ­плезиозаврам?   Возможно   ли   обнаружить   плезиозавров   в   настоящее время? Предложите свою гипотезу. 2.   Предположим,   что   вы   съели   бутерброд   с   ветчиной.   В   каких   отделах пищеварительной системы и с помощью каких веществ будут перевариваться его составные части? Современных учеников уже не устраивает роль пассивных слушателей на уроке, им не интересно записывать под диктовку учителя или списывать готовые решения. Они не склонны слушать слишком подробные объяснения учителя и ждут новых форм знакомства   с   новым   материалом,   в   которых   могли   бы   воплотиться   их   активность, деятельный   характер   мышления,   тяга   к   самостоятельности.   Великолепным   способом решения   данной   проблемы   являются   познавательные   задачи   по   биологии,   развивающие способности детей, задачи, которые вызывают повышенный интерес и готовность их решать. Процесс решения любой познавательной  задачи представляет  собой  определенную последовательность действий: – восприятие и осмысление ее содержания; – выполнение плана решения; – ответ, проверка; – предполагаемые выводы. Процесс решения задачи предполагает мысленное экспериментирование. Он включает в   себя   формирование   цели,   задачи,   гипотезы   исследования,   разработку   плана, прогнозирование и результаты. Решение   задач   может   осуществляться   при   проведении   поисковой   беседы   с учащимися.   Учитель   зачитывает   условие   задачи   и   формирует   проблему.   Основные положения   и   данные   записываются   на   доске   и   в   тетрадях   учащихся.   После   этого оглашается   первый   вопрос   задачи,   который   может   поясняться   учителем.   Школьникам дается   время   для   обдумывания   вопроса,   после   чего   они   высказывают   свое   мнение, выдвигают   гипотезы,   касающиеся   его   решения.   Каждая   гипотеза   обсуждается. Обдумывание способов решения проблемы, разработка плана могут осуществляться как в группах,   так   и   индивидуально.   Важно   соблюдать   последовательность.   При   организации беседы  или  дискуссии   нужно  помнить,  что  главное  здесь   –  не  получение  от  учащихся быстрого   и   единственно   правильного   решения.   Важно   другое:   в   процессе   активного обсуждения   проблемы   у   школьников   развивается   умение   анализировать   ситуацию, обобщать, трактовать, формулировать выводы. Самое ценное здесь – активный процесс развития творческого мышления школьника. Особенность   познавательных   задач   по   биологии   в   том,   что   многие   из   них   имеют несколько путей рассуждений. Решение биологической задачи – не только ответ на вопрос (часто учащиеся его знают, но не могут решить), это система умственных действий  на основе   анализа,   рассуждений,   рассматривающих   описанное   явление   и   приводящих   к определенной форме записи условия задачи, постепенному её решению и формулированию ответа и предполагаемых  выводов  по рассмотренному явлению. При решении задач по алгоритму Е.Н. Демьянков предлагает ориентироваться на определенный рисунок В   процессе   поиска   решения   познавательных   задач   важное   значение   имеет предвидение результатов, к которым может привести поиск ответа. Любая познавательная задача по биологии, используемая в учебном процессе, выражает какое­то биологическое явление (группу явлений). Соотношение между искомыми и известными величинами лежит внутри этого явления. Для того чтобы найти эти соотношения, необходимо не только знать сущность  явления,  систему  его  параметров,  но  и  уметь  эти  параметры  выделить,   т.  е. анализ задачи сводится к выделению и анализу явления. Учащиеся чаще всего стремятся ответить на вопрос задачи односложно: да – нет, не рассматривая явление. Демьянков считает,   что   после   прочтения   и   анализа   задачи   полезно   кратко   записать   ее   условие, попытаться его осмыслить. Рассматриваемые явления обычно содержат количественную и качественную   характеристики.   Сначала   определяют   качественную   характеристику явления, затем устанавливают   количественные   связи   и   соотношения   с   величинами, характеризующими   данное   явление,   рассматривают,   как   оно   проявляется.   После   этого определяют   вопрос   задачи.   Краткая   запись   условия   задачи   –   начальный   этап абстрагирования её содержания и переосмысления. Кратко записать познавательную задачу можно, используя таблицу Ученик должен знать, что познавательная задача по биологии имеет особенность – содержание ориентировочной основы, входящей в приемы решения задачи, часто лежит вне биологии.   Поэтому   учащегося   необходимо   научить   выделять   явление,   описываемое   в задаче,   его   элементы,   понимать   их   отношения.   Специфические   особенности   ситуации, описанной   в   задаче,   должны   выступить   для   него   в   качестве   ориентировочной   основы, определяющей путь решения задачи. Процесс обучения решению учебных познавательных задач происходит в нормальной обстановке   и   достигает   удовлетворительных   результатов   при   соблюдении   ряда методических условий: – учитель решает задачу сам и продумывает методику разбора задачи; – приступая к выполнению задачи, учащимся необходимо внимательно прочитать ее текст; – необходимо выявить условия задачи; определить ее требования; – необходимо продумать действия по решению задачи; – учащиеся должны постоянно видеть текст задачи; – учащиеся должны проявлять самостоятельность; – учащимся следует проводить самоанализ, контролируя решение задачи; – учитель должен систематически включать решение задач в процесс обучения  На   уроках   биологии   познавательные   задачи   могут   использоваться   при   изучении нового материала  и закреплении,  в том числе при контроле знаний, умений  и навыков учащихся,   во   внеклассной   работе   –   в   индивидуальной   деятельности   учащихся. Познавательные задачи могут быть предложены на дидактических карточках, на доске, в учебнике, из сборников, со слов учителя. Ученик   лучше   усваивает   материал,   когда   он   самостоятельно   с   ним   работает, оперирует   цифрами,   терминами,   понятиями.   Недостаточно   разработанная   методика составления познавательных   задач   приводит   к   тому,   что   в   практике   изучения   биологии   этот способ активизации  познавательной  деятельности учащихся  встречается редко. Как мы установили, учебная   познавательная   задача   содержит   в   себе   противоречие   при   рассмотрении какого­то явления, предлагаемого в данной ситуации. По своей структуре познавательная задача делится на взаимосвязанные части: –  препосылочную, несущую определенную информацию в скрытом или развернутом виде; – вопросительную. При составлении условия задачи необходимо выделить явление, затем четко и точно его   описать.   Это   помогает   раскрыть   внутренние   связи   между   данными   и   искомыми элементами задачи. Важное значение имеет вопрос задачи. От четкости его формулировки, занимаемого   места   зависит   понимание   сущности   рассматриваемого   явления.   Вопрос должен быть доступным, точным, определенным и предполагать, что ответ учащиеся дадут на   основе   системы   рассуждений.   Педагогически   целесообразно,   чтобы   вопрос   задачи ставил перед учащимися лишь одну проблему (не исключается возможность и постановки двух­трех) Возможны   различные   методические   приемы   организации   работы   учащихся   по составлению познавательных задач по биологии. Для составления учебной познавательной задачи   необходимо   проанализировать   имеющиеся   данные   и   выделить   основную   идею задачи, в основе которой лежит биологическое, физическое или химическое явление. На основании формулирования проблемы попытаться составить несколько вариантов условия   задачи.   Если   необходимо,   то   найти   и   использовать   дополнительный   материал. Определить такой вопрос, чтобы он исходил из условия и отражал главную идею задачи. Затем окончательно сформулировать условие задачи и определить место вопроса в ней. Часто   в   результате   определения   вопроса   задачи   условие   ее   приходится   менять   по сравнению с первоначальным вариантом Работу с познавательными задачами на уроках биологии можно считать успешной, если   наблюдается   постепенный   рост   самостоятельности   школьников   при   обсуждении вопросов   задачи,   если   высказывания   учащихся   становятся   все   более   полными   и аргументированными,   а   деятельность   учителя   постепенно   сводится   в   основном   к сообщению   необходимой   дополнительной   информации   и   к   общему   руководству мыслительной деятельностью учащихся. Сейчас на основании предложенных фактов факты из жизни окружающей природы предлагаю составить познавательные задачи