Использование элементов проблемного обучения на уроках биологии

Развивающим и воспитывающим современное обучение может быть только принадлежащей активизации мышления учащихся.

Чем активнее протекают у ученика познавательные процессы (ощущение, восприятие, представление, запоминание, воображение, мышление), тем выше эффективность его обучения. Поэтому умение учителя активизировать, т.е. пробуждать, стимулировать, направлять мышление и другие познавательные процессы учащихся, относится к числу важнейших признаков педагогического мастерства.

Активизация мышления играет большую роль в повышении качества знаний учащихся, в интеллектуальном развитии и формировании у них научного мировоззрения, в воспитании активности как положительной черты характера личности. Активизации мышления учащихся способствует, в частности, проблемное обучение.

С 60-х годов XX века в школе начался переход с менее активного репродуктивного (сообщающего, словесно-иллюстративного) обучения на более активное проблемно-развивающее (продуктивно-поисковое, индуктивное, традуктивное). Эта смена в подходах к методам и формам обучения преследует основную цель - активнее развивать у учащихся самостоятельную творческую мыслительную деятельность, ибо уроки только на усвоение (репродукцию) готового учебного материала для учащихся становились все более скучными, неинтересными, отбивающими всякое желание учиться. Особенность проблемного обучения состоит в том, что знания учащимся не сообщаются в готовом виде, а перед ними ставится проблема (затруднение, осложнение, препятствие) для самостоятельного разрешения, в ходе решения которой они и приходят к осознанным знаниям.

Центральными понятиями проблемного обучения являются понятия проблемной ситуации и проблемы. В проблемных ситуациях и берет начало процесс мышления, процесс труднейшей деятельности, каковой является мыслительная деятельность. Следовательно, проблемная ситуация - это ситуация, в которой оказывается человек, когда на пути осуществления цели своей деятельности он встречает какое-то затруднение, препятствие. Только при этом у учащихся и возникает активная мыслительная деятельность.

Проблемное обучение в зависимости от возраста учащихся и содержания материала может осуществляться разными приемами на разных уровнях. Из них наиболее распространенными являются следующие 4 уровня:

Проблемное изложение учебного материала (индуктивный, открывающий, творческий подход);

Учитель преднамеренно, умышленно создает проблемные ситуации, а учащиеся вместе с ним включаются в их разрешение;

Проблемная ситуация лишь создается учителем, а разрешается же она в ходе самостоятельной деятельности учащихся (частично-поисковый подход);

Учащиеся из предложенного учителем материала сами создают проблемную ситуацию и сами же самостоятельно ее разрешают (исследовательский подход).

Уровни проблемного обучения

1. Проблемное изложение материала (НИМ)

Индуктивное, вопросно-ответное изложение

"Растения", "Животные"

2. Учитель создает проблемную ситуацию (УСПС)

Учитель и учащиеся совместно разрешают проблемную ситуацию (игра "Цепочка", отгадывание загадок) -учитель помогает отгадывать загадки, отвечать на вопросы

"Животные", "Человек и его здоровье"

3. Учитель создает проблемную ситуацию (УСПС)

Учащиеся самостоятельно разрешают проблему (игра "Цепочка", отгадывание загадок), тут учащиеся самостоятельно по дополнительной литературе отгадывают загадки, отвечают на вопросы (частично-поисковый подход)

"Человек и его здоровье", "Общая биология"

4. Учащиеся по материалу учителя сами создают проблемную ситуацию

Учащиеся самостоятельно разрешают проблему (игра "Цепочка", отгадывание загадок), туг учащиеся самостоятельно по дополнительной литературе отгадывают загадки, отвечают на вопросы (частично-поисковый подход)

"Общая биология"

В качестве примера можно привести загадки на уроках раздела "Растения" для учащихся 6-7 классов. Такая работа способствует развитию у учащихся наблюдательности, сообразительности, находчивости. Для успешного выполнения этой работы надо хорошо знать учебный материал и обязательно читать дополнительную специальную литературу. Прием использования загадок можно применять при закреплении нового материала, при проверке и оценке знаний особенно на обобщающих уроках. Вот некоторые из загадок.

Семейство крестоцветных:

На грядке за амбаром разросся стебель шаром (кольраби).

Девица белолица, солнца не выносит, зонтик себе просит (цветная капуста).

На плечах Игнашки сорок три рубашки (белокочанная капуста).

Проблемную ситуацию можно и нужно создавать не только при изучении нового учебного материала, но и на других этапах урока: при проверке и оценке знаний, закреплении нового материала., обобщении изученного.

Проблемную ситуацию можно создавать вопросами, делами, поступками, заданиями, задачами и другими приемами. Но вопросами не всякими, а вызывающими затруднение, напряжение, экстремальность. Такими могут быть вопросы: 1. Назовите фамилии селекционеров, получивших сорт яблони "Синап северный", сорт пшеницы "Мироновская 808" и т.д. Не меньший интерес и затруднение вызовут у учащихся вопросы о том, почему арбузы, как правило, полосатые, а стволы берез белые? Не менее ценными образцами по созданию чрезвычайных проблемных ситуаций являются телепередачи "Что? Где? Когда?", "КВН", "Поле чудес" и др.

Проблемные ситуации обычно разрешаются поэтапно и процесс понимания при этом осуществляется через 3 уровня: осознание, осмысление и озарение. При осознании происходит раскрытие поверхностного содержания отдельных слов, терминов, мыслей, т.е. самое общее представление о фактах, событиях, явлениях - на фактологическом уровне.

При осмыслении осуществляется раскрытие внутренней сущности явлений, фактов, процессов, т.е. на понятийном уровне. Этот мыслительный процесс завершается суждением и практическим действием, т.к. учащийся сам избирает, утверждает или отвергает изучаемый материал.

Озарение имеет место там, где учащиеся поставлены в затруднительное положение и им необходимо самостоятельно искать из него выход - это творческий уровень. Эту поэтапность нагляднее представить схемой:

Уровни разрешения проблемной ситуации

Осознание (фактологический уровень)

↓

Осмысление (понятийный уровень)

↓

Озарение (творческий, эвристический уровень)

Самостоятельное открытие истины приносит учащимся необыкновенное интеллектуальное удовлетворение. Это и есть одно из самых светлых чувств в процессе обучения. Но, к сожалению, в школе очень редко предоставляют возможность ощутить эти сильные и радостные эмоции. В то же время известно, что чем больше и успешнее преодолеваются трудности на уроке, тем быстрее и лучше у учащихся развиваются: самостоятельность, инициатива, творческая активность. Эти качества характера способствуют лучшей подготовке учащихся к жизни. Эмоциональный подъем, которым сопровождается решение биологической, генетической и прочих задач, преодоление трудностей, доведение начатого дела до конца способствуют воспитанию целеустремленности, познавательной самостоятельности и развитию многих других лучших качеств личности. Механическое заучивание без понимания, зубрежка - это и есть пережитки прошлого в школьной практике.

К важнейшим компонентам процесса усвоения знаний относится осознанное запоминание и осмысленное воспроизведение нового учебного материала. Запоминание осуществляется на протяжении всего процесса усвоения знаний. При этом следует выделять три особенности этапа запоминания: первичное запечатление, попутное запоминание и закрепление. Здесь особая роль принадлежит первичному запечатлению наблюдаемых предметов, объектов, явлений, процессов, мыслей, понятий. Первые впечатления наиболее сильно, прочно закрепляются в памяти. Первое впечатление во многом определяет правильность или ошибочность запоминания учебного материала. Поэтому особая роль в первичном запечатлении, в возбуждении интереса к курсу биологии принадлежит первому уроку. От того, как учитель сумеет интересно преподнести материал, насколько убедительно покажет значение биологии, в большей степени зависит интерес ко всему курсу и успех последующих занятий. Первые впечатления самые стойкие и если они неблагоприятные, изменить их в дальнейшем будет трудно. Поэтому особо тщательно готовиться надо к первому уроку. Первой встречи с учителем по новому предмету учащиеся ждут всегда с нетерпением, желая услышать от него новые, еще неизвестные до сих пор вещи. И важно не обмануть их ожиданий, удовлетворить познавательную потребность.

Под проблемным обучением понимается такая организация учебных занятий, которая предполагает создание под руководством учителя проблемных ситуаций и активную самостоятельную деятельность учащихся по их разрешению, в результате чего и происходит творческое овладение знаниями, умениями, навыками и развитие мыслительных способностей.

Познавательные процессы при проблемном обучении носят преобразующий (продуктивный, творческий) характер. При традиционном же обучении познавательные процессы носят воспроизводящий, репродуктивный характер: ученик воспроизводит в своей памяти лишь то, что воспринимал и запомнил со слов учителя. Следовательно, при традиционном обучении познавательная деятельность учащихся опирается главным образом на память и мышление. В этом внутреннее отличие двух способов обучения.

Внешним признаком проблемного обучения является наличие учебной проблемы и проблемной ситуации. Учебной проблемой можно назвать любой учебный вопрос, на который учащиеся не могут ответить сразу из – за недостаточного наличия у них ранее усвоенных знаний, поэтому требующий поиска и добывания недостающих знаний.

Проблемный вопрос, в отличие от информационного, обязательно содержит в себе ещё нераскрытую учащимися область субъективно новых для них знаний. Один и тот же вопрос может быть и информационным и проблемным, в зависимости от того, когда он задан: до сообщения учителем соответствующих знаний или после этого.

Проблемная ситуация – ситуация интеллектуального затруднения, т.е. такое состояние в классе, когда учащиеся, уяснив учебную проблему, пытаются её самостоятельно решить, но чувствуют затруднение в силу недостаточности у них наличных знаний. Проблемная ситуация создаёт в классе особое психическое “поле интеллектуального напряжения”, индуцирует активную умственную деятельность учащихся, направленную на преодоление учебных трудностей. Проблемная ситуация – не только особое состояние, но и процесс, имеющий своё начало, развитие и конец. Начинается она чаще всего с момента постановки учителем учебной проблемы, иногда и до этого, если учитель проводит преднамеренную подготовительную работу (например, вводную беседу). Важно не только создать проблемную ситуацию, но и включить в неё всех учащихся. В связи с этим нужно выявить, все ли учащиеся уяснили и приняли проблему, задумались над ней, на всех ли распространилось “поле интеллектуального напряжения”. Труднее и важнее всего “втянуть” в проблемную ситуацию отстающих учащихся и тех, у которых менее развиты способности, духовные потребности и у которых медленно протекают мыслительные процессы.

В зависимости от характера постановки проблемы различают несколько ситуаций: ситуацию неожиданности, ситуацию конфликта, ситуацию неопределённости, ситуацию несоответствия и др.

При проблемном изложении подобного материала учащиеся учатся логике научного познания. Перед ними как бы встаёт процесс познания в миниатюре, его логическая структура: постановка проблемы – формулирование гипотезы – её экспериментальная проверка – выводы (или новая проблема). Учащиеся видят, каким путём добываются научные знания, убеждаются в познаваемости мира.

Можно использовать несколько вариантов изложения учебного материала в сочетании с постановкой проблемных вопросов.

Вариант 1. При объяснении нового материала учитель чётко формулирует основную мысль, раскрывает суть изучаемой закономерности, а иллюстрирует её всего двумя-тремя примерами, фактами. Затем предлагает проблемный вопрос, требующий от учащихся умения на основе сознательного использования полученной информации обнаруживать проявления изучаемой закономерности в конкретной ситуации. Решение учащимися проблемы как бы дополняют рассказ учителя, делает урок более содержательным и интересным.

Так, при изучении на уроке материала о естественном отборе и других движущих силах эволюции учитель, сообщив учащимся о сущности представлений Ч.Дарвина о естественном отборе, рассказывает о проявлениях естественного отбора в популяциях каких – либо животных при изменениях условий внешней среды. Затем предлагает учащимся ответить на вопрос: почему постоянно приходится создавать новые ядохимикаты против насекомых – вредителей сельскохозяйственных культур? Учащиеся, решая поставленную учителем проблему, выявляют особенности проявления естественного отбора в популяции насекомых, подвергающихся длительному воздействию какого – то ядохимиката, и дают обоснованный ответ.

Вариант 2. В ходе изложения нового материала учитель чётко выделяет главную мысль, раскрывает суть биологической закономерности, но не иллюстрирует её примерами. Затем он формулирует проблемный вопрос, требующий от учащихся сознательного применения полученной информации для объяснения конкретной ситуации, в которой проявляется изучаемая закономерность, или поиска практического использования этой закономерности.

Так, при изучении факторов, обусловливающих сезонные явления в живой природе, учитель сообщив о том, что продолжительность светового дня является для растений и животных сигналом наступающих сезонных изменений в природе, предлагает учащимся ответить на вопрос: Почему в условиях естественного освещения в зимнее время многие овощные культуры в теплицах не образуют плодов, несмотря на оптимальные температурные условия и полив? Отвечая на этот вопрос, учащиеся обычно указывают на то, что продолжительность светового дня в зимнее время недостаточна для того, чтобы культивируемые в теплице растения цвели и плодоносили. Чтобы вызвать цветение и плодоношение, необходимо увеличить продолжительность светового дня, применяя искусственное освещение.

Вариант 3. Объяснение нового материала учитель начинает с изложения нескольких фактов, примеров, но при этом не выделяет чётко основную мысль, не раскрывает полностью суть явления, процесса или закономерности. Затем предлагает учащимся проблемный вопрос, требующий определённой работы в направлении группировки и систематизации знаний, обобщения их и формулирования вывода, отражающего суть изучаемой биологической закономерности.

Например, при изучении материала об эволюции органического учитель рассказывает о разнообразии живой природы, а затем предлагает учащимся вопросы: Почему, несмотря на разнообразие живых организмов, говорят о единстве органического мира? В чём причина разнообразия живых организмов? Для решения поставленных проблем учащимся необходимо привлечь знания о строении растительных и животных организмов, полученные ими ранее, систематизировать, обобщить их и самостоятельно сформулировать ответы на вопросы, выводы о клеточном строении всех живых организмов, о принципиальном сходстве процессов их жизнедеятельности, об историческом развитии органического мира на Земле.

Вариант 4. При изложении нового материала учитель сообщает лишь часть сведений, основную мысль формулирует не полностью, не приводит также никаких примеров и фактов, характеризующих отсутствующие элементы основной мысли материала. Завершают формулирование главной мысли учащиеся в ходе поиска ответа на проблемный вопрос.

Так, при изучении условий существования экосистемы учитель, рассказывая о влиянии деятельности человека на природные сообщества, предлагает учащимся ответить на вопрос: Как может отразиться на обитателях пресноводного водоёма нерациональное применение азотных и фосфорных удобрений на сельскохозяйственных угодьях, расположенных поблизости от водоёма? Решая поставленную проблему, учащиеся высказывают предположение о возможности возникновения нарушений в природных сообществах в результате непродуманных действий человека, делают вывод о необходимости предвидеть конечные результаты этой деятельности и предотвращать нежелательные её последствия.

В ходе поиска ответов на вопросы описанного варианта школьники учатся устанавливать причинно – следственные связи между отдельными фактами, явлениями, выдвигать предположения на основе неполных сведений, высказывать гипотезы.

Вариант 5. При изложении нового учебного материала учитель сообщает о той или иной нерешённой научной проблеме или народнохозяйственной задаче. Затем предлагает вопрос, побуждающий учащихся в ходе поисковой беседы высказать своё мнение о возможных путях решения конкретной научной проблемы или народнохозяйственной задачи.

Рассматриваемый вариант можно проиллюстрировать следующим примером.

При изучении материала о достижениях в области селекции растений учитель раскрывает школьникам значение селекционной работы для сельского хозяйства. В частности, он сообщает, что в настоящее время в овощеводстве, как и в других отраслях сельскохозяйственного производства, происходит замена ручного труда машинным . В связи с этим перед селекционерами стоит задача создания сортов овощей, пригодных для машинной уборки. Затем ставит вопрос: Каким комплексом свойств должны обладать сорта томатов, пригодных для машинной уборки? В ходе беседы выясняется, что плоды томатов завязываются не одновременно и, следовательно, созревают в разное время. Особенности строения этого растения таковы, что сбор плодов затруднён даже при уборке ручным способом. К тому же зрелые плоды очень нежные и лёгко повреждаются. В результате беседы учащиеся формулируют вывод: сорта томатов, пригодных для машинной уборки, должны обладать как минимум следующим комплексом свойств: стебли растения должны быть более прочными и не должны полегать, плоды должны завязываться одновременно и в большом количестве, иметь одинаковую форму и размеры, прочную кожицу, легко отделяться при сборе. Далее учитель сообщает, что учёными – селекционерами в настоящее время уже выведены сорта томатов с такими свойствами и проведены удачные эксперименты по сбору их урожая уборочной техники.

Для решения учебных проблем существует несколько способов. В своей практике я использую:

Демонстрацию объектов изучения в натуральном виде или его изображения.

Самостоятельное наблюдение учащимися, рассматривание и расчленение натурального раздаточного материала в процессе лабораторной работы или на экскурсии.

Демонстрацию эксперимента. Например, на уроке зоологии для решения проблемы “Каким воздухом дышат дождевые черви – атмосферным или растворённым в воде? Как это доказать?” Демонстрируется опыт: 3-4 червя помещают в мокрый стакан без воды, столько же – во второй стакан с сырой водой, столько же – в третий стакан с охлаждённой кипячёной водой (закрытые стаканы ставят рядом при одинаковых условиях температуры и освещения).

Решение проблемы путём самостоятельного выполнения учащимися учебного лабораторного эксперимента, например: изучение состава семян и почвы, обнаружение крахмала в клубнях картофеля.

Самонаблюдение, например, на уроках анатомии для выяснения влияния физических упражнений на сердце, пульс и дыхание.

Проблемное обучение активизирует познавательные процессы у учащихся, приучает к самостоятельной работе, самообразованию, самостоятельному поиску и добыванию знаний; способствует тому, что школьники учатся применять свои знания, поскольку каждая новая учебная проблема разрешается на основе ранее усвоенных знаний. Усвоенные “вчера” знания включаются “сегодня” в состав новых знаний, из цели превращаются в средство добывания новых знаний. Сочетая рациональное с эмоциональным, проблемное обучение способствует развитию интереса к учению, превращению любознательности в постоянно действующий мотив.

Несмотря на преимущества и большую роль проблемного обучения в повышении эффективности уроков и всего учебного процесса в современной школе, его нельзя признать универсальным и единственным способом активизации познавательной деятельности учащихся. Не на всех уроках биологии можно применять проблемное обучение, не во всех случаях оно оказывается наиболее рациональным и эффективным.

Ведь лишь часть знаний может быть усвоена проблемно. Приходится считаться с содержанием учебного материала, временем и другими факторами учебного процесса. Следовательно, проблемное обучение целесообразно применять по возможности , но в оптимальном соотношении с другими способами активизации познавательной деятельности.

• Проблемное обучение на уроках биологии как основа процесса, развивающего потребность и умение учиться
• Методические рекомендации по организации и проведению кружка "Комнатные растения" посредством проблемного обучения
• Создание проблемных ситуаций при изучении биологии