Технологии проблемного обучения

Проблемное обучение является одним из видов развивающего обучения. Методы развивающего обучения направлены на развитие творческой личности: лишь тот человек может успешно жить и полноценно действовать в изменяющемся мире, изменить этот мир, внести в него что- то новое, который способен самостоятельно выйти за пределы стандартного набора знаний, навыков и умений, сделать самостоятельный выбор, принять самостоятельное решение. В методическое пособие включены некоторые проблемные вопросы, творческие и домашние задания, которые могут быть использованы при применении проблемного обучения на уроках биологии. Для организации образовательного процесса, развивающего потребность и умение учиться, важно первоначально определиться, что такое потребность учиться, а что значит умение учиться. Сформировать потребность учиться - значит обеспечить развитие у ребенка личностной ценности познавательной деятельности. Такому школьнику интересен сам процесс учения, познания. Он хочет понять способы этой деятельности. И для него умение находить истину – пожалуй, самый значимый результат. Ведь полноценное познание возможно только при овладении личностью определенными действиями, навыками, что, собственно говоря, и означает умение учиться. К таким действиям, необходимым для осуществления познавательной деятельности, можно отнести специальные предметные действия, универсальные познавательные действия, универсальные коммуникативные действия.

Собственно ради достижения этих целей и применяется проблемное обучение: чтобы обеспечить внутреннюю познавательную мотивацию при изучении определенной темы, формировании конкретного навыка; для создания условий, при которых учащиеся могут овладеть познавательными действиями; применение технологии проблемного обучения на уроках биологии позволяет так организовать освоение понятий, законов, теорий учащимися, что эти знания в дальнейшем становятся для них инструментом познания, а не набором сложных научных слов.

Эффективность использования технологии проблемного обучения определяется значительным объемом предварительной работы педагога. Во-первых, надо понимать, что проблемное обучение применимо при освоении учащимися единиц знания высокого уровня обобщенности. Либо это понятия, законы, теории, либо некоторые самые общие способы деятельности. Поэтому первым шагом организации такой работы должно стать выделение тех понятий курса, качественное освоение которых является основой дальнейшего успешного обучения по данному предмету. Далее важно продумать последовательность освоения этих понятий так, чтобы они образовывали некоторую иерархию вложения от самого общего к частным.

Во-вторых, эффективность проблемного обучения напрямую зависит от системности его применения и возраста учащихся. Системность применения проблемного обучения совсем не означает, что его должно быть как можно больше. С одной стороны однообразие деятельности быстро надоест учащимся, с другой – будет затрачено неоправданно много времени. Все зависит от наполненности курса общими понятиями, законами. Проблемных заданий может быть достаточно много в разделах "Живой организм”, "Общебиологические закономерности”, "Физиология человека”, но они практически отсутствуют при рассмотрении систематики живых организмов.

Третий важный момент успешной организации проблемного обучения – это конструирование проблемных заданий, которые необходимы для выхода на проблемные вопросы.

И конечно, очень важно, чтобы на таких уроках была добрая положительная в плане эмоций атмосфера, атмосфера взаимного уважения, доверия. Положительная эмоциональная окрашенность таких уроков обеспечивается, во-первых, благодаря наличию внутренней мотивации учащихся ("мне интересно”, "я хочу разобраться”). Во-вторых, принимается к обсуждению каждое мнение по рассматриваемому вопросу, в целом всеми соблюдаются нормы человеческого общения, ведения дискуссии. В-третьих, успеха достигает практически каждый учащийся, в-четвертых, достижение этого успеха обеспечивается гибкостью методов проблемного обучения. В ходе урока в зависимости от состояния и возможностей учащихся можно переходить на метод более низкого или высокого уровня проблемности, а соответственно и самостоятельности учеников.

Планируя проблемный урок, необходимо выделять цель, ради достижения которой применяется данная технология. А затем проводить анализ результативности урока для каждого учащегося с точки зрения выделенной цели. В соответствии с целями применения проблемного обучения можно выделить и типы проблемных уроков. В курсе биологии наиболее часто встречаются уроки, на которых учащиеся осваивают научные понятия, законы, теории, как инструментарий для познания. А вместе с тем создаются условия овладения общеучебными навыками и способами мышления. Вся технология проблемного обучения предполагает выполнение школьниками (сначала в содружестве с учителем, а затем и самостоятельно) таких учебных действий как анализ собственного опыта и знаний, вычленение проблем, ориентация в структуре учебного задания, выделение вопроса, условий, известного и неизвестного, построение предположений о возможных причинах и последствиях, динамике явлений, выдвижение гипотез. Школьники открывают для себя новое знание и учатся использовать его для познания окружающего мира. Проблемный урок, как правило, делится на два блока: проблемное введение нового материала и воспроизведение субъективно новых знаний. Первый блок подразделяется на два этапа: постановка учебной проблемы и поиск решения этой проблемы.

В чем состоит суть проблемной ситуации? В ней содержится неизвестное (это может быть новое усваиваемое отношение, способ или условие действия). Думается, что сам факт столкновения с трудностью, невозможностью выполнить предложенное задание с помощью имеющихся знаний и способов действия рождает потребность в новом знании. Эта потребность и является основным условием возникновения проблемной ситуации.

В качестве еще одного компонента проблемной ситуации выделяются интеллектуальные возможности учащегося в анализе условий поставленного задания и усвоении (открытии) нового знания. Ни слишком трудное, ни слишком легкое задание не способствуют возникновению проблемной ситуации. Степень трудности задания должна быть такова, чтобы с помощью имеющихся знаний и способов действия учащиеся не могли его выполнить, однако этих знаний было бы достаточно для самостоятельного анализа содержания и условий выполнения задания.

Педагогическая проблемная ситуация создаётся с помощью активизирующих действий, вопросов учителя, подчеркивающих новизну, важность, красоту и другие отличительные качества объекта познания. Проблемные ситуации могут создаваться на всех этапах процесса обучения: при объяснении, закреплении, контроле. Подобрать подходящий способ предъявления проблемы возможно при изучении любой темы курса. Этот выбор определяется содержанием обучения, психологическими особенностями возраста учащихся, уровнем подготовки класса, средствами, имеющимися в распоряжении учителя.

Обычно на таких уроках царит творческая атмосфера, снимается психологическая напряженность. И если в начале урока активно работают несколько человек, то постепенно втягивается все большее количество школьников, заражаясь всеобщим настроением деятельности. Такие уроки способствуют максимальной реализации способностей, мышления и, конечно, личности. Принцип психологической комфортности заключается в том, что проблемный урок подразумевает личностный подход к учащимся. Проявить себя, показать свои способности, высказать неординарную мысль может любой ученик, на любом этапе урока, в любой форме. Он всегда будет услышан, понят, оценен, потому что первостепенная задача проблемного урока: выдвижение предположений и путей поиска решений. Так создается ситуация успеха и осуществляется гуманизация обучения.

Приемы создания проблемной ситуации.

Проблемные ситуации могут быть с удивлением и с затруднением. Не случайно Луи де Бройль сказал: «Знания - это дети удивления и любопытства». Проблемную ситуацию можно создать разными приемами.

§ Учитель может предъявить классу противоречивые факты, научные теории или

взаимоисключающие точки зрения. Так на уроке биологии в 8 классе по теме «Форменные элементы крови» привожу такие данные: « Всем клеткам живого организма нужны питательные вещества и кислород. Кислород поступает через органы дыхания в кровь, а потом к каждой клетке. Потребность организма в кислороде не всегда одинакова. Когда человек сидит, он потребляет за 1 час 10-12 литров кислорода, а во время усиленной работы-60-100 литров. Известно, что в 5 литрах воды может раствориться 0,1 л кислорода. В нашем организме 5 л крови. В состав кровяной плазмы входит 90% воды. Стало быть, в таком объеме крови может раствориться примерно 0, 1 л кислорода. Налицо явное противоречие: минимальное потребление кислорода в 100 раз больше того, которое содержится в крови. Каким образом организм обеспечивается столь большим количеством кислорода?»

§ Учитель сталкивает разные мнения своих учеников, а не предлагает детям чьи-то чужие

точки зрения. Для этого классу предлагается вопрос или практическое задание на новый материал. На уроке в 8 классе при изучении темы «Поведение и психика» предлагается следующая задача: «Известный литературный герой Маугли вырос среди зверей. При этом он был высокоразвитым мыслящим существом: руководил стадами диких животных, умел разговаривать на языках разных зверей и обладал всеми человеческими качествами. Оцените реальность описанного Киплингом облика Маугли с позиций современной науки».

Другая задача на уроке, тема которого - «Пищеварительная система» (8 класс): В настоящее время широкое распространение получило вегетарианство, то есть употребление в пищу только растительных продуктов. Как вы относитесь к идее вегетарианского питания и почему? Дайте обоснованный ответ».

§ Этот прием выполняется в два шага: сначала (1шаг) учитель обнажает житейское

представление учеников вопросом или практическим заданием «на ошибку». Затем - шаг 2 - сообщением, экспериментом предъявляет научный факт. При изучении темы «Бактерии» в 7 классе ставится проблема: «Важнейшую роль в разложении погибших животных и растений играют бактерии гниения (Шаг 1). Как вы думаете, все ли трупы животных и остатки растений разрушаются бактериями? Ответ учеников – да, так как бактерии встречаются повсюду (Шаг 2). Пояснения учителя – в очень сухой почве, например, в песке пустынь, хорошо сохраняются трупы животных. Дайте объяснение этому явлению». В основе рассмотрения данной проблемы лежит анализ причинно-следственных связей (причина бактерии гниения - разрушители погибших животных и растений, следствие - их благоприятная среда влага). Ответ: сухой раскаленный песок пустынь безводен и является малоподвижной средой для развития бактерий гниения. Поэтому трупы животных высыхают (мумифицируются), но не разрушаются.

§ Учитель дает практическое задание, с которым ученики до настоящего момента не

сталкивались. Так, на уроке «Наследование признаков, сцепленных с полом» в 10 классе предлагаю решить генетическую задачу. «В семье здоровых родителей рождается мальчик больной гемофилией (несвертываемость крови). В семье паника, откуда взялась болезнь, ведь последним, кто ею болел, был прадед по материнской линии». Не зная способа выполнения нового задания, ученики испытывают затруднение.

§ Роль проблемной ситуации может выполнить «яркое пятно». В качестве «яркого пятна»

могут быть использованы сказки, легенды, фрагменты из художественной литературы, случаи из истории науки, из повседневной жизни. Например: на уроке биологии в 8 классе на тему «Иммунитет» можно использовать исторические факты: «Илья Ильич Мечников сидел один за своим микроскопом и наблюдал жизнь подвижных клеток в теле прозрачных личинок морской звезды. Под микроскопом видно, как собираются клетки вокруг занозы, у них вытягиваются ложноножки, охватывают непрошеных гостей, и вскоре те оказываются внутри клетки, как бы пожираются ею. Мечников так и назвал эти клетки - фагоцитами, что значит клетки – пожиратели. Он обнаружил фагоциты у самых разных животных - у червей, лягушек, кроликов и, конечно, у человека. Вот он вводит в ткани лягушки возбудителей сибирской язвы. К месту введения микробов стекаются фагоциты, каждый захватывает одну, две, десяток бактерий. Клетки пожирают эти бациллы, переваривают их. В то же время в 80-е гг. 19 века ученые Германии по-иному расшифровали механизм иммунитета. Пауль Эрлих считал, что микробы, оказавшиеся в организме, уничтожаются вовсе не клетками, а специальными веществами, находящимися в крови. Эта теория получила название жидкостной, гуморальной. И начался спор, дискуссия, которая длилась 15 лет. Кто же оказался прав? Как объясняет современная наука образование иммунитета?

При изучении темы «Грибы» можно продемонстрировать плесневый гриб огромных размеров, выращенный на питательном субстрате (на макаронах или картофеле). При изучении темы «Крокодилы. Черепахи» (7-й класс) можно заинтриговать детей таким фактом: «Эти животные за последние 200 млн. лет почти не изменились. Они фантастически живучи. Некоторые виды до 5 лет могут прожить без пищи. До 10 часов остаются живыми в атмосфере, начисто лишенной кислорода. А долголетие? Могут жить до 150 лет. Одно такое создание может преспокойно протащить на спине 4-5 человек. Догадались о ком речь?»

Очень большой интерес и вместе с тем мотивацию обучения вызывает постановка модельных опытов. В 8-м классе при изучении темы «Состав и строение костей», чтобы доказать, что трубка прочнее стержня той же массы, вовсе не обязательно испытывать на излом кости, проще это сделать на одинаковых листах бумаги. Для демонстрации механизма вдоха и выдоха можно использовать модель, в которой на стеклянную воронку (грудная клетка) надевается резиновый шарик (изображающий диафрагму), внутрь помещается другой резиновый шарик, демонстрирующий легкое и вставляется стеклянная трубочка (трахея). Для того, чтобы показать вдох, дно диафрагмы оттягивается вниз и шарик, изображающий легкое, раздувается. Таким образом, создается проблемная ситуация: возникает потребность объяснить, на каких законах работает модель, и как эти законы проявляются в условиях живого организма.

Поиск решения проблемы

У учащихся есть три пути от проблемной ситуации к учебной проблеме. Если класс сильный, нужен побуждающий от проблемной ситуации диалог, в результате развиваются творческие способности учащихся, и они сами формулируют учебную проблему. Если дети не могут самостоятельно сформулировать проблему, необходим подводящий диалог, то есть учитель задает стимулирующие вопросы, которые помогают выдвигать гипотезы. Порой учителю на первых порах приходится самому создавать проблему, на этом пути творчество детей отсутствует.

Второй блок проблемного урока – воспроизведение - делится на две части:

§ выражение нового знания в новой форме;

§ реализация продукта.

Выражение нового знания в новой форме

Этот этап урока можно провести тремя разными способами. Один из них – формулирование понятий и вопросов. Каждый ученик сам должен выразить полученное новое знание и представить его учителю и одноклассникам. Ребята могут работать в группах, парах, индивидуально, работая над составлением вопросов по материалу урока. Составляя вопросы и отвечая на них, учащиеся дважды упражняются в проговаривании нового материала. Так в 7 классе на уроке по теме «Земноводные» ребята получили такое домашнее задание: за рамками нашего урока осталось много интересного, придумайте 10 интересных вопросов и найдите на них ответы.

Еще выражать новое знание можно в виде опорных слов, сигналов, точек, конспектов.

Кроме формулировки и опорных сигналов существует еще один способ выражения и реализации нового знания в виде художественного образа. Данные задания чаще даются на дом (с целью экономии времени на уроке) и не обязательно всем ученикам, а по желанию. Конкретными формами художественного образа являются метафоры, загадки, стихотворения, сказки, рассказы и т. д. Учащиеся должны проявить не столько свои литературные способности, сколько умение продуктивно и точно выразить новые знания. Например, задания на дом по теме «Земноводные»:

§ составьте страницу энциклопедии о земноводных с выделением существенных признаков

этого класса;

§ проведите репортаж специальных корреспондентов с выставки «Лягушачьи секреты»;

§ напишите рассказ на тему: «Один день из жизни лягушки»;

§ придумайте сюжет компьютерной игры, главным героем, которой будет лягушка.

Пример алгоритма формулировки теоретического понятия

1. Прочтите внимательно текст с описанием изучаемого объекта.

2. Выпишите общие признаки этого объекта.

3. Выделите из этих признаков частные данного объекта.

4. Составьте определение теоретического понятия.

5. Установите место этого понятия в системе общебиологических знаний.

6. Предложите свои варианты новых элементов, которые можно включить в содержание

данного понятия.

Процесс усвоения понятий можно считать успешным, если ученик:

а) дает правильное определение понятия, воспроизводя его по памяти;

б) приводит примеры, иллюстрирующие данное понятие;

в) демонстрирует знание всех элементов данного понятия;

г) видит место понятия в общей системе знаний по конкретной теме;

д) способен применять усвоенные знания в известной ситуации, а также переносить их в новые условия.

Другая форма продуктивных заданий – формулирование вопросов для взаимопроверки. Такую работу проводят в парах или в группах как постоянного, так и переменного состава. Постепенно ученики перекидывают мостики от изучаемого материала к пройденному, устанавливают причинно-следственные связи. Такая организация воспроизведения знаний с использованием индивидуального подхода, приемов развития саморегуляции, самоконтроля, самооценки способствует формированию способностей к рефлексивному мышлению, а в целом, развитию внутри личностного интеллекта.

Приведу примеры проблемных вопросов к разделу «Общая биология»

Основы цитологии

1. Известно, что в спальне не должно быть слишком много растений, так как при этом ухудшается кислородный режим в помещении. Известно также, что растения при фотосинтезе выделяют кислород, обогащая им окружающий воздух. Не кажутся ли вам эти факты противоречащими друг другу? Почему?

2. Предположим, что у клетки появился поверхностный аппарат, полностью изолирующий её содержимое от внешней среды. Какие преимущества и какие трудности при этом возникли бы? К каким последствиям для самой клетки привело бы это событие?

3. Почему ассимиляция и диссимиляция – это две стороны единого процесса обмена веществ и энергии в клетке?

4. Какое питание более выгодно – автотрофное или гетеротрофное?

5. Какие функции не смогла бы выполнять плазматическая мембрана, если бы в её состав не входили белки?

6. Почему вирусы отнесли к живым организмам, но отнесли к отдельному царству?

Размножение и индивидуальное развитие организмов

1. Почему генетический материал двух образовавшихся в результате митоза дочерних

клеток абсолютно идентичен?

2.Почему для многих насекомых характерно развитие с полным превращением, хотя оно

более длительно?

3.Почему половые клетки должны иметь гаплоидный, а не диплоидный набор хромосом?

4.В чем биологическое значение оплодотворения?

5.Почему оплодотворение у цветковых растений называется двойным?

6.В чем состоят эволюционные преимущества полового размножения перед бесполым?

7.Почему партеногенетическое развитие нельзя считать следствием бесполого

размножения организмов?

8.Каковы особенности регуляции развития организма на этапах онтогенеза?

Основы генетики

1.Почему Г.Мендель выбрал для исследования именно горох?

2.Почему именно Г. Менделя считают основоположником генетики?

3.Какое практическое значение может иметь изучение видов доминирования?

4.Опровергают ли результаты опытов Т. Моргана третий закон Менделя?

5.Каково биологическое и практическое значение мутаций?

Генетика человека

1.Почему трудно исследовать наследственность человека?

2.Почему близкородственные браки нежелательны?

3.Почему можно сказать, что все люди родственники?