Применение принципа наглядности на уроках биологии
УДК. 37.01+575.1
Николаева Юлия Евгеньевна
Кандидат биологических наук,
учитель биологии средней школы №43
г. Калининград, Россия, ovod 2004@ mail . ru
Применение принципа наглядности на уроках биологии
Ключевые слова: генетика, педагогика, биология, арабидопсис, «растительная дрозофила».
Аннотация: В статье рассматривается проблема формирования абстрактного мышления школьников. Абстрактное (теоретическое) мышление формируется на базе эмпирического мышления. Для формирования эмпирического мышления важен чувственный опыт, который играет большую роль в его формирование. Метод наглядности является ведущим в формирование чувственного опыта. Преподаватели повсеместно используют наглядные пособия. Самые известные это таблицы, плакаты. В биологии специфическими наглядными пособиями являются влажные препараты, гербарии. Современные школы оснащены компьютерной техникой и не испытывают проблем с поиском информации. Однако само понятие эксперимента, живого наблюдения за природой отодвинуто на задний план. Вместе с тем важны не знания сами по себе, а те умения и навыки, которые учащиеся приобрели в школе. Следовательно, не зазубривание информации, а прочувственный опыт. Постановка опытов как таковых, кроме практических навыков расширит кругозор учащихся. В статье описываются эксперименты на растение арабидопсис, так называемой «растительной дрозофиле». Автор описывает эксперименты со скрещиванием различных мутантов арабидопсиса. В статье дается описание явления фасциации, которое применяется в селекции растений. Возможность применения этого растения на практических занятиях в курсе преподавания генетики на уроках биологии в общеобразовательной школе.
На данный момент существует несколько учебно-методических комплексов (УМК) по биологии, изменения по внедрению единого учебника будут проходить постепенно. Школы не смогут в один год перейти на единый стандарт.
Учителя составляют самостоятельно учебную программу в необходимом объеме. В современном образование существуют два подхода: линейный и концентрический.
Линейный тип учебников: постепенное изучение от простого к сложному. Это метод индукции переход от частного к общему.
Индуктивный тип умозаключений, свойственен преимущественно эмпирическому мышлению.
Путь эмпирического мышления — восхождение от конкретного к абстрактному. Эмпирическое мышление — это мышление нашей повседневной жизни [3]. Учебникам линейной системы характерно разделение биологии на отдельные дисциплины: ботанику, зоологию, анатомию, общую биологию в которую включены основные сведения генетики и экологии. Учебники отличаются простотой изложения. Правила и понятия конкретны и привязаны к определенному объекту. Например, в курсе изучения ботаники рассматриваются сосуды, ткани и способы питания только растений. Это достаточно просто усвоить.
Отрицательной стороной такого метода является то, что ученики в 11 класс приходят со знаниями по ботанике не соответствующим их уровню развития и изучению основ общей биологии. У них возникают сложности в усвоение тем «Фотосинтез», «Клетка».
Концентрический тип учебников идет по методу дедукции, то есть от общего к частному. Это формирование теоретического метода мышления.
Теоретическое же мышление отражает внутренние связи объектов и законы их развития. Именно таким образом мыслит ученый, так идет научный поиск. Поэтому теоретическое мышление можно назвать научным мышлением [3]. Следовательно учебники концентрического типа направлены на формирование научного мышления. Формирование научных понятий.
При кажущейся привлекательности этого метода, на практике он очень несовершенен. Разберем его подробно: Пятиклассникам и шестиклассникам предлагают изучать темы под общим названием «Питание», «Дыхание», «Движение». Темы для изучения растений перекликаются с темами по изучению животных. Положительным моментом является то, что ученикам дают целостную картину мира. Однако у учеников при работе с учебниками концентрического типа возникает чувство, что они это уже проходили, пропадает интерес к предмету. Более того, формирование теоретического мышления невозможно без развитого эмпирического мышления. Сложно говорить с учеником об абстрактном понятие «Дыхание», когда он еще не изучал зоологию, а процесс дыхания растений изучен поверхностно. Самые прилежные ученики 6-го класса могут при проверке знаний написать, что рыбы дышат ртом, совершенно упустив, что у них есть жабры. Это вполне логично, так как собственно зоологию начинают проходить в 8-ом классе, а краткое упоминание о животных не усваивается при концентрическом обучение и малом количестве часов (34 часа), выделенных на биологию программой.
Дети в силу возрастных особенностей мыслят конкретно. Из моего учительского опыта следует, что большинство детей на лабораторных занятиях с интересом рассматривают микропрепараты под микроскопом, влажные препараты, изучают гербарии. Сами ученики могут составить коллекции плодов, семян, листьев на заданные темы.
Однако сделать обобщающие выводы даже ученикам 9-ых классов бывает сложно. Ученикам 9-х классов при подготовке к ОГЭ бывает сложно описать таксономическое положение животного и/или растения. Трудности при освоении темы «Клетка и ее органоиды». Все эти темы, которые требуют развитого абстрактного мышления, вызывают трудности у учащихся. Действительно систематика синтетическим путем делит животных и растений на типы, классы. Органоиды клетки можно увидеть только в электронный микроскоп. Ученики прибегают к зазубриванию материала, что не эффективно.
Мы пришли к выводу, что концентрический учебник, то есть путь от общего к частному является не эффективными на начальных этапах обучения биологии. Путь дедукции призванный формировать абстрактное (теоретическое) мышление у школьников не выполняет свои задачи. Более того на не сформированное эмпирическое мышление накладываются изучение громоздких понятий и терминов, которые ученики не в состояние понять так как не было практики.
Основной же задачей школы является приобретение учащимися навыков с целью использования их в дальнейшей жизни. Приобретенные знания, перейдут в умения при применение их на практике. При многократном повторение умения перейдут в навыки. Знания и умения должны быть прочувствованы учащимися на эмоциональном уровне. Например, в младших классах закладка опытов с семенами растений, наблюдение за ними. В старших классах: измерение пульса, наложение шины, обучение оказание помощи при переломах, ожогах.
Одной из проблем педагогики, в частности дидактики является качество и быстрота усвоение учебного материала учениками. Отечественными педагогами и психологами Давыдовым В.В. и Элькони Д.Б. выдвинут принцип, что ребенок изначально любознателен и учится он не за страх перед родителями, не за оценки и не за похвалы, а движимый естественным интересом узнавать каждый день новое. Система Давыдова В.В. и Элькони Д.Б. с успехом применяется в школе № 91 г. Москвы одобрена ФГОС. [3,7]
В связи с этим система Давыдова В.В. и Элькони Д.Б. предполагает, что преподаватель не даёт готовых знаний, а лишь отвечает на вопросы, появившиеся у школьников в процессе обсуждения проблемы. [3]
Педагоги должны уделять внимание формированию и развитию у учеников самооценки и самоконтроля. Для этого используется система оценивания без фиксированных оценок.
В настоящее время, утверждает В. В. Давыдов, большинство основополагающих понятий, особенно на начальных этапах обучения, формируется именно эмпирическим путем. А теоретическое мышление формируется, как правило, стихийно, далеко не у всех школьников и вовсе не лучшим, не самым экономным способом. [3]
В современном российском обществе когда потоки информации буквально захлестывают человека, а усвоение новой информации можно представить как образ муравья пожирающего слона, учитель давно перестал быть единственным источником информации и знаний. Роль учителя в направление, контроле и формирование эмпирического и теоретического мышления учащихся.
На начальном этапе формирования эмпирического мышления, без которого невозможно теоретическое, необходима наглядность. Без чувственного восприятия действительности восприятия будет затруднено. Слово которое не подкреплено наблюдением искажает действительность.
Н. М. Верзилиным было показано, что ведущую роль в преподавание биологии является принцип наглядности. [1]
Биология как наука подразделяется на ряд отраслей: ботаника, зоология, анатомия, генетика, экология и т.д. В школьном курсе даются общие представления из вышеперечисленных отраслей биологии.
В процессе преподавания ботаники преподаватель может применять гербарий или даже живые растения. В процессе преподавания зоологии и анатомии влажные препараты или муляжи. При преподавании генетики возможности наглядного преподавания резко сокращаются. Большинство генетических экспериментов занимают длительное время и являются дорогостоящими.
С понятием гена и наследственность школьники встречаются уже в пятом классе. При изучении темы «Клетка» в которой идет обсуждение функций ядра как хранителя наследственной информации. Далее в курсе изучения зоологии тема «Размножение» передача потомству признаков родителей. В процессе преподавания генетики разбираются примеры скрещивания разнообразных организмов. Однако понятие «гена» в большинстве своем представляется школьникам чистой абстракцией. Действительно ген нельзя потрогать и увидеть, а анализ случаев скрещивания не подкрепленный опытом остается не понятен. В тоже время генетика являющейся основой селекцией – является чисто практической наукой.
Следовательно, в курсе преподавания генетики необходимо проводить эксперименты, чтобы на основание эмпирических наблюдений, формировать абстрактные понятия.
Важным средством преподавания биологии является научно-исследовательская работа преподавателя по основным вопросам биологии совместно с учениками, такой работой может быть изучение генетических законов при помощи модельных объектов.
Удобным и дешевым объектом является резушка Таля, арабидопсис талиана семейства Крестоцветные, близкий родственник капусты. Так называемая растительная дрозофила. [8] фото 1.
Мушка дрозофила маленькое насекомое, которое мы все наблюдали парящим над спелыми плодами. Данное насекомое применяется в генетики с начала 20 века как модельный объект.
 |
Растение имеет всего 5 хромосом и ярко выраженные маркерные линии. Маркерные линии — это линии с признаками, по которым очень легко отличить одну линию от другой. Срок вегетации 3 месяца. Размеры небольшие 20-30 см. Неприхотливый эфемер. На его примере можно показать взаимодействие генов. Арабидопсис давно используется в генетических исследованиях. Кафедра генетики МГУ располагает обширной коллекцией мутантов арабидопсиса. Растение можно выращивать на пришкольном участке или в школьной лаборатории. Для выращивания растения необходимы ящики длиной не более 30 см, шириной 15 см., глубиной 10см. Почва легкая питательная смесь перегноя с песком в пропорции 1:1.
Фото 1 Арабидопсис мутант 90 булавовидный стручок.
На фото 2, 3 растения желто-зеленый и зеленый мутанты при скрещивании во втором поколение они дают классическое расщепление 3:1 согласно второму закону Менделя то три части зеленых и одна часть желтых растений. Это наглядная демонстрация как первого, так и второго закона Менделя.
Фото 2. Хлорофилльный желтый мутант V -76.
Фото 3 Хлорофильный V -76 и зеленый мутант 90 на стадии розетки.
Далее включая в исследование две пары признаков, например, таких как форма стручка. Мутант с не поникающий стручком и удлиненная форма листьев скрестить с растением с нормальными стручками и округлыми листьями. Мы при скрещивание получим дигибридное расщепление и демонстрацию третьего закона Менделя. Будем иметь соотношение 9 округлых с нормальными стручками, 3 с длинными листьями, не поникающим стручками, 3 с округлыми листьями и с нормальными стручком и 1 с не поникающим стручком и длинными листьями.
В исследованиях можно пойти дальше, проводя целенаправленные скрещивания можно объяснить, такие понятия как экспрессивность и пенетрантность. Подробнее об этом явление ниже.
В процессе изложения темы «Селекция» интересным и познавательным будет изучение такого явления как фасциация растений.
Фасциация – это уродство вегетативных и генеративных органов у высших растений. Оно представляет собой широко распространенное среди сосудистых растений явление, выражающееся в резком отклонении от нормальной формы и структуры осевых органов растений вследствие их мощного и неправильного разрастания. Уродством называется любое явление, которое ведет к отклонению от нормы. Фасциация обычно сопровождается нарушением в листорасположении и чрезмерном разрастанию цветов и стеблей, что приводит к образованию сложных фасциированных плодов, например: кукуруза, цветная капуста, ананас, томаты. [2, 4]
На фото 4 представлен нормальный и фасциированный помидор. Фасциированный помидор больше по размеру и у него больше семенных камер. Фасциированные помидоры на обыденном уровне называются «бычье
сердце». Особо крупные фасциированные томаты встречаются среди сортов с розовой окраской. Фасциированное соцветие капусты, то что мы едим и называем цветной капустой есть разросшиеся соцветия. Фото 5
Фото 4. Фасциированный и нормальный томат.
Фото 5. Фасциированная цветная капуста.
Фасциация также ведет к появлению крупных махровых цветов. На фото 6 растение петушиный гребень.
Фото 6. Фасциированное соцветие «петушиный гребень.
По мнению ученых селекционеров Н.М. Жуковского (1971) и В.Л. Витковского (1984), в селекции многих культурных растений важную роль служила и продолжает служить фасциация. [2, 4] Объем плода у фасциированных растений, как правило, больше, чем у не фасциированных. Следовательно, фасциация еще далеко не использованный резерв увеличения продуктивности растений путем создания крупноплодных растений. [4]
В исследованиях проведенных мною мутант 90 был скрещен с мутантами 12.6.15, 130, 58/15, 568/5, V-76. Фото 2, 3 Показано, что взаимодействие гена булавовидности стручка мутанта 90 с генами хлорофилльных мутантов ведет к возникновению новых форм с фасциированным стеблем. Выявлена положительная корреляция между степенью фасциации стебля и продуктивностью. Наблюдая за потомством (Методом гибридологического анализа) впервые выделены линии с ярко выраженной специфичностью типов наследуемой фасциации стебля, которые в зависимости от вариантов скрещивания мутанта 90 с хлорофилльными мутантами имеют плоско-лентовидную, спирально-лентовидную и крестовидную формы стебля. Продуктивность полученных фасциированных растений намного превышала исходные мутанты. Наблюдая гибриды второго поколения можно проводить интересные наблюдения объясняющие такие явления как степень выраженности признака экспрессивность и количество растений несущих данный признак пенетрантность. [5,6] Фото 7
Фото 7 Нормальные и фасциированные растения.
Подобные эксперименты и наблюдения могут побудить учащихся к исследовательской деятельности, расширить кругозор.
Список литературы:
1.Верзилин, Н. М. Общая методика преподавания биологии / Н. М. Верзилин. — М.: Просвещение, 1976. — 384 с.
2. Витковский В.Л. Природа фасциации у древесных растений. / В.Л. Витковский // Труды Туркменской опытной станции ВИР.- 1961 вып.4.- С.23-56.
3. Давыдов В. В. Теория развивающего обучения / В. В. Давыдов. – М.: Педагогика, 1996. – 356 с.
4. Жуковский Н.М. Культурные растения и их сородичи.
5. Николаева Ю. Е. Физиолого-генетические аспекты явления фасциации на примере модельного объекта Arabidopsis thaliana (L.) Heynh: дис. канд. био. наук: 03.00.12, 03.00.15/ Ю.Е. Николаева - Душанбе, 2006 -121с.
6. Николаева Ю. Е. Физиолого-генетические аспекты явления фасциации на примере модельного объекта Arabidopsis thaliana (L.) Heynh: автореферат дис. канд. био. наук: 03.00.12, 03.00.15/ Ю.Е. Николаева - Душанбе, 2006 -24 с.
7. Эльконин Д. Б. Избранные психологические труды / Д. Б. Эльконин. – М. : Педагогика, 1989. – 367 с.
8. Arabidopsis thaliana-модельный объект генетики растений. / Т.А. Ежова [и др.]-Москва, Макс-Принт, 2003.-218 с.
Nikolaeva Yulia Evgenievna
Candidate of Biological Sciences,
Biology teacher of secondary school No. 43
Kaliningrad, Russia, ovod2004@mail.ru
Application of the principle of visibility in biology lessons
Keywords: genetics, pedagogy, biology, arabidopsis, "plant drosophila".
Abstract: The article deals with the problem of the formation of abstract thinking of schoolchildren. Abstract (theoretical)thinking is formed on the basis of empirical thinking. For the formation of empirical thinking, sensory experience is important, which plays an important role in its formation. The method of visualization is leading to the formation of sensory experience. Teachers use visual aids everywhere. The most famous are tables, posters. In biology, specific visual aids are wet preparations, herbariums. Modern schools are equipped with computer technology and have no problems finding information. However, the very concept of experiment, live observation of nature has been pushed into the background. However, it is not the knowledge itself that is important, but the skills and abilities that students have acquired at school. That is, not memorized information, but a heartfelt experience. Setting up experiments as such, in addition to practical skills, will broaden the horizons of students. The article describes experiments on plants