Классификация биологического эксперимента.

Обучение будущего учителя владению школьным учебным экспериментом является одним из главных компонентов в его подготовке, поскольку эксперимент служит не только одной из основ изучения биологии, но и основным методом ее преподавания. Система школьного биологического эксперимента включает в себя лабораторные работы, демонстрационный эксперимент, опыты и наблюдения в классе и домашних условиях.

Биологический эксперимент должен отличаться субъективной новизной для учащихся, иметь практическую значимость и пробуждать их интерес к биологическим явлениям и процессам, осуществляться последовательно, реализовывать индивидуально-дифференцированный подход в обучении.

Со своей стороны отметим, что биологический эксперимент способствует реализации основных функций обучения – образовательной, воспитательной и развивающей. Образовательная функция биологического эксперимента проявляется в следующем:

- содействует более глубокому пониманию учащимися биологических явлений, процессов, законов, теорий; формированию биологических понятий; усвоению приема анализа взаимосвязей и причинно-следственных связей; овладению биологическими методами исследования;

- способствует привитию учащимся полезных учебных умений и навыков в составлении плана и проведения наблюдений; в конструировании приборов, в обращении с материалами, инструментами, инструкциями.

Воспитательная функция эксперимента состоит в том, что он:

- позволяет выработать и развить аккуратность, внимательность, наблюдательность, настойчивость, самостоятельность в работе и самоконтроль в достижении цели;

- приучает учащихся к созидательной и целенаправленной деятельности, особенно исследовательского характера.

Развивающая функция биологического эксперимента заключается в том, что он вызывает у учащихся разнообразные увлечения, может стать первым этапом более глубокого интереса к научным знаниям, пробуждает интерес к предмету. Между тем владение школьным учебным экспериментом остается слабым звеном в общей структуре профессиональной деятельности учителя биологии [1]. Наблюдения за работой начинающих учителей обнаруживают недостаточное понимание ими значимости и сущности учебного экспериментирования при обучении биологии в школе, неумение самостоятельно поставить новую школьную демонстрацию, низкое качество использования на уроках демонстрационного эксперимента и др.

Изучение деятельности более опытных учителей показывает, что и у них выполнение предусмотренных программой экспериментальных работ не достигает своей педагогической цели по ряду причин. Среди них: нехватка времени на организацию наблюдений и вариативные опыты; значительная часть времени отводится деятельности учителя и меньшая – деятельности учащихся; в ходе демонстраций не всегда учитываются индивидуальные возможности и интересы учащихся и др. Анализ школьных программ и учебников по биологии, методических разработок, предлагаемых разными авторами, показывает, что экспериментальные задания можно включать практически во все разделы и темы школьного курса, предваряя ими изучение нового материала или закрепляя и углубляя его. При этом учителю важно помнить, что чувственно-конкретное восприятие в биологических экспериментах является основополагающим условием. Учащиеся в ходе наблюдений выявляют свойства объекта или явления, их сущностные признаки, сравнивают и сопоставляют их с другими, устанавливают связи и отношения.

Система специальной профессиональной подготовки будущего учителя в области школьного демонстрационного эксперимента. Для раскрытия системы специальной профессиональной подготовки будущего учителя биологии в области школьного демонстрационного эксперимента необходимо: 1) раскрыть наиболее существенные связи целей обучения с занятиями, где они могут быть реализованы; 2) проанализировать учебный план подготовки учителя биологии, программы по специальным дисциплинам и методике преподавания биологии; 3) провести анализ возможностей реализации конкретных целей обучения на основных занятиях по специальным дисциплинам и методике преподавания биологии с учетом специфики содержания и работы студентов на каждом занятии; 4) учесть требования Государственного образовательного стандарта с целью определения компетенций, которые должны быть сформированы у студентов на каждом занятии. Такая предварительная работа позволяет выстраивать систему подготовки будущего учителя в области школьного демонстрационного эксперимента, которая предусматривает поэтапное решение конкретных задач.

Этап 1. Занятия по дисциплинам специального цикла, на которых студенты получают основы знаний о методах проведения биологического эксперимента, его структуре и технике выполнения, а также отдельные профессиональные знания и умения по методике и технике демонстрации опытов (например, в курсах «Физиология растений», «Физиология человека и животных»). На данном этапе должна быть почти полностью достигнута первая цель обучения студентов школьному демонстрационному эксперименту и получены отдельные знания для реализации других целей.

Этап 2. Занятия по методике преподавания биологии, где приобретение основ профессиональных знаний, умений и навыков проходят целенаправленно, последовательно отрабатываются возможные элементы методики и техники школьных демонстраций в соответствии с содержанием школьного курса. Сюда, прежде всего, относится лабораторный практикум по методике преподавания биологии, где студенты не только знакомятся с системой школьных опытов и экспериментов, методикой их проведения, но и приобретают навыки использования школьного лабораторного оборудования.

На данном этапе реализуется вторая цель обучения (как основная) и важные элементы четвертой цели, а также даются теоретические знания для реализации третьей цели обучения студентов.

Достижение четвертой цели распространяется на все этапы обучения студентов, но наибольшие возможности для ее реализации имеются на втором и третьем этапах.

Эксперимент проводится в искусственно созданных условиях, причем из сложного комплекса многообразных естественных влияний на организм отбирается и выясняется воздействие лишь отдельных изолированных факторов.

Эксперимент проводят большей частью при изучении физиологических процессов. Эксперимент может быть кратковременным и длительным.

Примером кратковременного эксперимента или опыта, проводимых па уроках ботаники, являются общеизвестные работы по изучению состава семян, физических свойств почвы, образования крахмала в листьях и т. п. Наиболее простые опыты, такие, как условия прорастания семян, испарение воды листьями учащиеся выполняют дома. Как пример кратковременных опытов, проводимых в курсе физиологии человека, можно назвать работы по выяснению переваривающего действия слюны и желудочного сока.[1]

Биологический эксперимент требует большей частью длительного времени, поэтому его на уроках целиком не проводят, а демонстрируют только постановку опыта и его результаты.

По общей биологии ставят длительные опыты по выяснению влияний различных экологических факторов на организмы, по скрещиванию животных (лабораторные мыши, золотистые хомячки, голуби).

Экспериментальные работы учащиеся обычно проводят в порядке внеурочных занятий (индивидуальных или групповых) в уголке живой природы или на учебно-опытном участке школы.

Наиболее многообразны эксперименты на учебно-опытном участке. Они особенно длительны и занимают весь вегетационный период, т. е. целое лето. Перед учащимися ставят вопросы или задачи, которые решают путем сравнения результатов опыта и контроля (опытные и контрольные растения или животные ставятся в одинаковые условия, кроме одного испытываемого). Во время опыта проводят точные наблюдения с измерениями. Особенное значение имеет правильная фиксация наблюдений и результатов опыта в специальных табличках, позволяющих сравнивать показатели развития и урожайности опытных и контрольных растений и подводящих к выводам. Постановка опытов должна приучать учащихся к дисциплине мысли, к культуре, точности, достоверности и честности в исследованиях.

Учащиеся приучаются к постановке эксперимента, начиная с простейших опытов дома и в уголке живой природы, тем самым подготавливаясь к более сложным и длительным опытам на школьном учебно-опытном участке.

Длительные опыты и наблюдения над животными связаны с изучением их поведения. Очень разнообразны опыты по выработке тех или иных условных рефлексов у позвоночных. Работы эти тоже проводят во внеурочное время, а результаты их используют на уроке.[1]

Каждый вид практических методов (работы по различению и определению, проведение наблюдения, регистрирующих явления, постановка эксперимента) проходит ряд эталон:

Этапы практической работы:

1. Постановка вопроса, обусловливающего цель работы.

2. Инструктаж технический и организационный.

3. Выполнение работы (определение, наблюдение, постановка опыта).

4. Фиксация результатов (проводится одновременно с выполнением работы).

5. Выводы, отвечающие на подавленный вопрос.

6. Отчет или сообщение о своей работе на уроке.

Любой из методов осуществляется в практике преподавания приемами. Методические приемы — элементы того или иного метода, выражающие отдельные действия учителя и учащихся в процессе преподавания. Они могут носить логический, организационный и технический характер.

В каждом виде практических работ необходимо различать работы предварительные исследовательского характера и работы последующие, закрепляющие и практикующие понятия.

Первые даются учащимся до изучения вопроса, и учащиеся решают постановкой опыта поставленную перед ними задачу, результаты работы демонстрируются и обсуждаются на соответствующем уроке.

Вторые проводятся после изучения вопроса, и теоретические знания учащиеся применяют на практике, проверяя детали в других вариантах.

В процессе преподавания биологии практические методы видоизменяются — развиваются в соответствии с усилением самостоятельности учащихся и усложнением работ.[4]

Правильно проведенные практические работы заставляют учащимся проделать ряд логических операций: Выявление сходства и различия, классификация, вывод, обобщение, умозаключение.

Например, в X классе учащимся последовательно предложены две работы:

1) ознакомиться с явлением изменчивости на различных объектах

2) выявить причины изменчивости.

Что надо делать ученику X класса

Первая работа – явление изменчивости

Вторая работа – причины изменчивости

1. Описать объект, его органы

1. Установить различие между объектами в связи со средой обитания

2. Сравнить объекты, их органы (измерить, подсчитать и пр.)

2. Выделить основные действующие факторы из их комплекса

3. Установить сходство и различие

3. Самому подобрать другие примеры

4. Зафиксировать результаты в виде гербария или в виде коллекции

4. Зафиксировать результаты виде таблицы: сделать краткое сообщение и подготовить дома доклад

5. Самому подобрать другие примеры

5. Заложить опыты в живом уголке

Самостоятельная работа учащихся - мыслительная и практическая – усложняется при этом следующим образом:

1. Характеристика объекта

Усложнение мыслительной деятельности учащихся

1. Составление гербария, коллекции, зарисовки по изменчивости

Усложнение практической деятельности учащихся

2. Сравнение его с другими

2. Составление сводной таблички по изменчивости с указанием примеров

3. Классификация объектов на основе различия между ними

4. Выявление факторов, вызвавших различие

3. Составление гербария по изменчивости с письменным текстом

5. Выделение ведущего фактора

4. Составление сводной таблички с указанием наименования организма, действующего фактора и отмеченных изменений

6. Подбор примеров

7. Расширение и углубление вопроса постановкой опытов в живом уголке и по книгам

5. Отчет, сообщение, доклад

Практические работы развивают умения и навыки учащихся только при правильном планомерном проведении их. К ним школьников необходимо приучать систематически, постепенно переводя их от коротких по времени, легких по технике и организации к более длительным и сложным.[5]