Статья. Формирование базовых компетентностей на уроке биологии

Базовые компетенции и их формирование на уроке биологии

Практико-ориентированная направленность содержания предмета «биология» прослеживается по всем годам его изучения на уровне основного общего образования.

По этому принципу построено содержание конкретных разделов: «Живая природа и человек» (5 класс), «Растения и человек» (6 класс) и «Животные и человек» (8 класс). Все они изначально предполагают практическую направленность при изучении роли растений, животных, грибов, бактерий, вирусов в жизни человека.

Помимо перечня необходимых к усвоению терминов и понятий, указанных в теоретической части программы, каждый раздел содержит большое количество лабораторных и практических работ. Например, на лабораторной работе по теме «Изучение приспособлений паразитических червей к паразитизму» (7 кл.) обучающиеся исследуют особенности внешнего строения этих животных, приспособившихся к жизни в условиях пищеварительной системы животных и человека, а на лабораторной работе по «Изучение гибкости позвоночника» (9 кл.) определяют функциональные возможности скелета как у себя, так и у одноклассников.

Практико-ориентированная направленность всего учебного прослеживается в перечне предметных требований по годам обучения. Так, в 5 классе обучающиеся должны:

– перечислять источники биологических знаний; характеризовать биологических знаний для современного человека; знать профессии, связанные с биологией (четыре-пять);

– аргументировать основные правила поведения человека в природе и объяснять значение природоохранной деятельности человека;

– раскрывать роль биологии в практической деятельности человека.

В программе 6 класса можно выделить следующие предметные требования:

Приводить примеры вклада российских (в том числе В.В. К.А. Тимирязева, К.А. Навашина) и зарубежных ученых (в том числе Р. Гука, М. Мальпиги) в развитие науки о растениях;

– использовать методы биологии: проводить наблюдений за растениями, описывать растения и их части, ставить простейшие биологические опыты и эксперименты;

– демонстрировать на конкретных примерах связь знаний биологии со знаниями по математике, географии, технологии, предметов гуманитарного цикла, разными видами искусств;

В 7 классе предметные требования состоят в следующем:

– выполнять практические и лабораторные работы по морфологии и физиологии растений, в том числе работы с микроскопом с постоянными (фиксированными) и временными микропрепаратами; проводить исследовательские работы с использованием приборов и инструментов цифровой лаборатории;

– объяснять роль растений в природе и жизни человека, значение фотосинтеза в природе и в жизни человека, биологическое и хозяйственное значение видоизмененных побегов, хозяйственное значение вегетативного размножения;

– применять полученные знания для выращивания и размножения культурных растений.

В 8 классе к предметным требованиям следует отнести умения:

– устанавливать взаимосвязи животных с растениями, грибами, лишайниками и бактериями в природных сообществах, цепи питания; – – раскрывать роль домашних и непродуктивных животных в жизни человека, роль промысловых животных в хозяйственной деятельности человека и его повседневной жизни; объяснять значение животных в природе и в жизни человека;

– понимать причины и знать меры охраны животного мира Земли.

В 9 классе к таким предметным требованиям относят наличие умений:

– применять биологические модели для выявления особенностей строения и функционирования органов и систем органов;

– различать наследственные и ненаследственные неинфекционные) заболевания человека, объяснять значение мер профилактики в предупреждении заболеваний человека;

– решать качественные и количественные задачи, используя основные показатели здоровья человека; проводить расчеты и оценивать полученные значения.

Наличие в учебном процессе широко представленного практико-ориентированного биологического содержания требует проверки его освоения, а значит, присутствия у нас учителей набора разнообразных практико-ориентированных заданий (задач).

Задача – проблемная ситуация с явно заданной целью, которую необходимо достичь. В более узком смысле задачей также называют саму эту цель, данную в рамках проблемной ситуации, т.е. то, что требуется сделать.

Я как учитель активно внедряю практико-ориентированные задачи в разные формы организации обучения биологии.

В методике биологии сложилась стройная система форм организации обучения, представленная уроком (основная форма обучения), экскурсией, домашней работой, внеурочной работой, внеклассным занятием и общественно полезной работой обучающихся. Понимая специфические особенности каждой формы, стараюсь подобрать практико-ориентированные задания, которые в наибольшей степени будут соответствовать ее целям и задачам.

Использую разные задания по вовлеченности обучающихся: индивидуальные, групповые и фронтальные. Практико-ориентированные задания применяю в разнообразных контрольных процедурах:

следует выделить задания, которые используются в текущем и промежуточном контроле, а также в подготовке к итоговой аттестации.

Наибольшее внимание уделяю отбору заданий, планирующихся к использованию на уроках и при выполнении домашних работ. Разрабатывая уроки и планируя очередную домашнюю работу, я предлагаю практико- ориентированные задания, максимально направленные на самостоятельность и творческую активность обучающихся. При этом стараюсь подбирать такие задания, которые могут использоваться не только на этапе закрепления и контроля пройденного содержания, но и на этапе изучения нового (поисковый и частично поисковые методы обучения).

Приведу пример задания при поисковом методе обучения в целях разрешения проблем / проблемных ситуаций (разработанный ФГБНУ «ФИПИ» открытый банк заданий для оценки естественнонаучной грамотности:

Пример 1

Удобрения, содержащие химический элемент азот, садоводы вносят для усиления роста растений. В какой период времени года эффект от внесения удобрения, содержащего азот, будет максимальным? Отметьте максимальный или слабый эффект для каждого периода времени

Это другой пример задания, с помощью которого можно провести проверку навыка сотрудничества, при совместной работе в парах или группах (задание из банка ОГЭ, линия 29).

Пример 2

В понедельник девятиклассник Василий в школьной столовой выбрал на обед следующие блюда: борщ из свежей капусты с картофелем, два мясных биточка с гарниром из отварных макарон, чай с сахаром и кусок ржаного хлеба. Используя данные таблиц 2 и 3, а также знания из курса биологии, ответьте на следующие вопросы.

1) Какова энергетическая ценность этого школьного обеда?

2) Какое еще количество углеводов должно быть в пищевом рационе Василия в этот день, чтобы восполнить суточную потребность, если возраст подростка составляет 14 лет?

3) Каковы функции углеводов в организме подростка? Укажите одну из таких функций.

Правильный ответ должен содержать следующие элементы:

1) энергетическая ценность обеда – 1048,1 ккал, или 1048 ккал;

2) необходимо дополнительно 263,9 г (264 г) углеводов;

3) энергетическая (углеводы являются источником энергии для жизнедеятельности организма)

ИЛИ строительная (углеводы входят в состав нуклеиновых кислот)

ИЛИ запасающая (гликоген запасается в печени и скелетных мышцах)

ИЛИ регуляторная (углеводы регулируют осмотическое давление крови)

ИЛИ рецепторная (образуют клеточные рецепторы).

В задании прослеживается две части. В первой проверяются такие умения, как работа с табличными данными и проведение математические вычисления, а во второй проверяются биологические знания, связанные с функциями углеводов в организме человека.

Организовав работу в паре, разделив между обучающимися функции, можно ускорить выполнение всего задания и тем самым оставить время на уроке для обсуждения полученных ответов. Причем на следующих уроках обязанности между обучающимися в паре можно менять.

Отдельно следует выделить практико-ориентированные задания для внеклассных занятий по предмету. Запросы обучающихся, увлекающихся биологией, значительно шире. Поддержать такой интерес, закрепить и развить его – задачи учителя-предметника.

Одним из приемов такого стойкого поддержания интереса могут служить социально значимые практико-ориентированные задания различной степени сложности.

Следует всегда помнить, что обучающий эффект любого задания зависит от его правильного использования.

За последние годы ФГБНУ «ФИПИ» был создан разнообразный инструментарий по биологии для оценивания базовых навыков и компетенций с помощью заданий практико-ориентированной направленности. Были также разработаны методики по активному использованию таких заданий в текущем контроле, а также в подготовке к итоговой аттестации по биологии.

Методические рекомендации по подготовке к ЕГЭ составляются по результатам экзамена предыдущего года. Акценты в них делаются на основе анализа типичных ошибок участников экзамена. Нам учителям предлагается разбор проблемных тем и даются методические рекомендации по устранению возникших затруднений. В рекомендациях обязательно содержатся примеры заданий, часть из которых проверяет практико- ориентированные навыки и компетенции средствами предмета «биология» (установить местоположение практико-ориентированных заданий в КИМ можно, сделав анализ демонстрационной версии, кодификатора и спецификации).

При подготовке к итоговой аттестации следует обращать внимание на раздел Методическая копилка» (https://fipi.ru/metodicheskaya-kopilka/metod-rekomendatsii-po-samostoyatelnoy-podgotovke-k-eg)

В нем выпускнику предлагаются рекомендации для самостоятельной подготовки к ЕГЭ (рекомендуем для работы ученикам). В разделе содержатся разнообразные задания, в том числе и практико-ориентированные.

Методические рекомендации для учителей биологии, занимающихся подготовкой к ОГЭ, не имеют такой периодичности.

Однако методическими материалами для председателей и членов РПК по проверке выполнения заданий с развернутым ответом части 2 ОГЭ (https://fipi.ru/oge/dlya-predmetnyh-komissiy- subektov-rf). Практически все задания КИМ ОГЭ (25, 26, 28, 29) включают в себя вопросы практико-ориентированной направленности.

Как было отмечено выше, ФГБНУ «ФИПИ» были разработаны задания для оценки естественнонаучной грамотности для обучающихся 7–9 классов (https://fipi.ru/otkrytyy-

bank-zadaniy-dlya-otsenki-yestestvennonauchnoy-gramotnosti). Большинство заданий проверяет практико-ориентированные знания и умения. Задания сопровождаются подробными методическими рекомендациями по использованию в учебном процессе.

Промежуточная оценка уровня подготовки осуществляется в формате ВПР и проводится с 5 класса. Ряд представленных в них заданий соответствует понятию «практико-ориентированное задание».

Под дефиницией «практико-ориентированные задание» понимается задача, в которой от обучающихся требуется «использование имеющихся теоретических знаний и связанных с ними умений как для познания окружающего мира, так и решения проблем, связанных с практической деятельностью человека в области биологии».

Рассмотрим примеры некоторых заданий, промежуточных процедурах в учебных предметах «окружающий мир» и «биология» и сформулируем методические рекомендации к ним. Выполнение заданий, в которых проверяется умение использовать имеющиеся теоретические знания и связанные с ними умения для познания окружающего мира, предполагает необходимость научных знаний посредством практической деятельности на примере описания и оценки биологического эксперимента.

Приведем пример задания из ВПР 4 класс по учебному предмету «Окружающий мир».

Пример 3

Артем проводил наблюдения за прорастанием семян гороха. Чтобы выяснить, влияет ли освещенность на скорость прорастания, он взял два стакана, положил в каждый из них несколько одинаковых семян гороха и залил водой так, чтобы семена были полностью в воде. Оба стакана Артем поставил на стол под лампу дневного освещения, но один из них заслонил от лампы картонной коробкой с вырезанными отверстиями. Затем Артем наблюдал за появляющимися в обоих стаканах ростками.

1.1. Сравни условия проращивания семян гороха в двух разных стаканах в описанном эксперименте. Подчеркни в каждой строке одно из выделенных слов.

Температура семян в двух стаканах: одинаковая/различная

Освещенность семян в двух стаканах: одинаковая/различная

1.2. Какие измерения и сравнения надо проводить, чтобы определить, как влияет освещенность на скорость прорастания семян?

1.3. Если Артем захотел бы выяснить, влияет ли наличие почвы в стакане на скорость прорастания семян, с помощью какого эксперимента он мог бы это сделать? Опиши этот эксперимент.

Ответы:

1.1. Температура одинаковая, освещенность различная.

1.2. Необходимо измерять и сравнивать длины ростков в двух стаканах.

1.3. В ответе может быть дано следующее описание эксперимента.

В один стакан нужно насыпать немного семян и залить их водой, в другой стакан — семян и земли и полить их водой. Стаканы поставить рядом, чтобы были одинаковая освещенность и одинаковая температура.

Может быть дано иное, близкое по смыслу описание эксперимента.

Задание подготовлено под итоговый формат ВПР 4 класса, однако я использую учителем это задание и при изучении биологии в основной школе (5 класс). В Примерной рабочей программе основного общего образования по биологии, в разделе «Методы изучения живой природы» за 5 класс приведена дидактическая единица «Наблюдение и эксперимент как ведущие методы биологии», соответствующая содержанию задания.

С его помощью проверяется уровень освоения следующих базовых исследовательских действий: использование и формулирование вопросов как исследовательский инструмент, фиксирующий различия между реальным состоянием ситуации и ее желательным состоянием;

 провести по самостоятельно составленному плану несложный биологический эксперимент.

Проверку подобных исследовательских действий можно включить в проверочные работы по итогам изучения раздела «Методы изучения живой природы» в 5 классе.

Понимаю, что включению подобных заданий в диагностические и контрольные работы должна предшествовать постановка обучающимися биологических экспериментов. Для этогоя вместе с обучающимися провожу такой эксперимент на уроке, объясняю его этапы, совместно делаем выводы по результатам, а после, немного его изменив, даю в виде домашнего задания.

Дальнейшее формирование базовых исследовательских действий возможно с помощью заданий, представленных в ВПР 6 класса. Задание проверяет знания и умения из раздела «Биология. Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники».

Пример 4

Александр, будучи членом биологического кружка, поставил опыт с растением традесканция. Для этого он взял два срезанных побега растения и поместил их в стеклянные прозрачные банки с водой. При этом в одну из банок он налил немного растительного масла. Примерно через неделю в банке без масла на той части побега, которая находилась в воде, стали образовываться придаточные корни.

1.1. Влияние какого фактора на образование корней у растения иллюстрирует этот опыт?

1.2. С какой целью Александр налил масло в одну из банок при проведении этого опыта?

1.3. Какие дополнительные условия необходимы для правильного развития корней? (Укажите не менее двух условий.)

Ответы:

1.1. __________

1.2. Должен быть дан ответ на вопрос, например: с целью исключить поступление воздуха/кислорода в воду.

1.3. Правильный ответ должен содержать дополнительные условия развития корней, например:

1) наличие питательных веществ, образующихся в листе на свету;

2) наличие минеральных солей.

Условия могут быть приведены в иных, близких по смыслу формулировках.

К базовым исследовательским действиям, которые проверялись с помощью задания, приведенного в примере 3, следует добавить, что с помощью примера 4 проверяется сформированность следующих исследовательских действий: формировать гипотезу об истинности собственных суждений; аргументировать свою позицию, свое мнение; прогнозировать возможное дальнейшее развитие биологических процессов и их последствия в аналогичных или сходных ситуациях, а также выдвигать предположения об их развитии в новых условиях и контекстах.

Помимо метапредметных результатов, данное задание проверяет следующие предметные результаты:

 выявлять причинно-следственные связи между строением и функциями тканей и органов растений, строением и жизнедеятельностью растений;

 использовать методы биологии: проводить наблюдения за растениями, описывать растения и их части, ставить простейшие биологические опыты и эксперименты.

Задание может быть использовано при изучении темы «Строение жизнедеятельность растительного организма» (6 класс), рассматривая вопросы, связанные с питанием растительных организмов. При этом оно может быть использовано в случае формулирования проблемы (проблемного изложения) как в начале изучения темы, так и в целях закрепления, проверки по итогам изучения. Такой подход поможет лучше закрепить/развить элементы базовых исследовательских действий, сформированные ранее. Одновременно данный эксперимент способствует, как было отмечено выше, проверке сформированности важнейших предметных знаний и умений, связанных с особенностью строения и жизнедеятельности растительного организма.

Дальнейшая проверка сформированности базовых исследовательских действий может быть продолжена в 8 классе (в разделе «Животные»). В качестве примера может быть использовано задание из открытого банка для проверки естественнонаучной грамотности, 8 класс.

Пример 5

Эксперимент по самозарождению

В XVII в. подавляющее большинство ученых было уверено, что мелкие организмы появляются из навоза, кучи мусора, грязного белья и других неживых объектов. Итальянский ученый Ф. Реди поставил такой опыт: взял кусок мяса, разрезал его на две равные части и каждую поместил в открытую емкость. Первую емкость ученый обвязал сверху тонкой хлопчатобумажной тканью, вторую оставил открытой. Через некоторое время Ф. Реди обнаружил, что во второй емкости появились белые «червячки» – личинки комнатных мух, потом оттуда стали вылетать молодые мухи. А в первой емкости ни личинок, ни мух не появилось.

1.1. В своем эксперименте Ф. Реди использовал тонкую хлопчатобумажную ткань. Зачем экспериментатор её использовал? Отметьте значком в таблице соответствующую позицию («да» или «нет») для каждого утверждения.

Зачем экспериментатор использовал тонкую хлопчатобумажную ткань?

Чтобы затруднить проникновение воздуха в емкость

Чтобы помешать мухам вылететь из емкости

Чтобы с помощью ткани помешать проникновению мух в емкость

Чтобы убедиться, что ткань имеет множество мелких отверстий

1.2. Предположите, каков будет результат эксперимента, проведенного в аналогичных условиях, если в емкости поместить навоз. Обоснуйте свой ответ.

1.3. В своем эксперименте Реди проверял гипотезу о том, что белые «червячки» не появляются сами по себе, а развиваются из яиц, отложенных мухами, залетающими в кувшин.

Можете ли Вы на основании полученных результатов сделать вывод, что эта гипотеза верна? Обоснуйте ответ, сравнив результаты, полученные в двух емкостях.

Ответы

Задание 1.1

Задание 1.2

Ответ: в незакрытой емкости появятся личинки мух.

Обоснование: личинки мух могут появиться при условии, что емкость с навозом открыта и в нее могут беспрепятственно залетать мухи.

Задание 1.3

Ответ: да.

Обоснование: личинки мух (белые «червячки») появились только в банке без ткани (в которую беспрепятственно залетали мухи).

Комплексное задание проверяет весь спектр базовых исследовательских действий, сформулированных в Примерной рабочей программе основного общего образования.

Содержательно данное задание может быть использовано в процессе освоения «Систематические группы животных» при изучении насекомых» либо темы «Животные и человек» при рассмотрении вопросов, касающихся методов борьбы с животными-вредителями.

Дальнейшее закрепление имеющихся и формирование новых исследовательских действий в названной выше Программе активно продолжится в курсе «Человек и его здоровье». В качестве примера приведем задание из ОГЭ, линия 26

Пример 6

Известно, что воспаление печени (гепатит) может быть вызвано не только вирусами, но и некоторыми бактериями, например менингококками. Ученые изучают влияние менингококков на развитие воспаления печени у мышей. Корм инфицировали бактериями и оставили при комнатной температуре на 6 ч, чтобы бактерии размножались. Затем одной группе мышей сразу дали корм, а для контрольной группы его перед выдачей подвергли тепловой обработке в автоклаве.

При высоких температурах и давлении бактерии при автоклавировании погибли.

Выяснилось, что количество измененных клеток в печени становилось очень большим при заражении живыми возбудителями, но не менялось у мышей, получивших стерильную еду. Какой вывод можно сделать из этого исследования?

Почему контрольную группу мышей кормили едой с убитыми возбудителями гепатита, а не едой с живыми его возбудителями?

Ответ:

1) Живые бактерии менингококки вызывают гепатит у мышей.

2) Если бы в контроле использовалась еда, в которой полностью отсутствовали возбудители гепатита, то было бы непонятно, что заболевание: сами возбудители или токсины, ими продуцируемые.

Важнейшие базовые исследовательские действия, которые проверяются с помощью задания: оценивать на применимость и достоверность информацию, полученную в ходе наблюдения и эксперимента; самостоятельно формулировать обобщения и выводы по результатам проведения наблюдения, эксперимента; владеть инструментами оценки достоверности полученных выводов и обобщений.

Задание может быть использовано при изучении нескольких тем, например

«Внутренняя среда организма» при изучении иммунитета (вирусные заболевания) или «Человек и окружающая среда» при рассмотрении вопросов, связанных зависимостью здоровья человека от состояния окружающей среды.

Дальнейшее формирование и развитие базовых исследовательских действий в предмете «биология» продолжается на уровне среднего общего образования.