Содержание к диссертации
Введение
1. Исторические аспекты формирования и развития понятия "обмен веществ" в естественно-научном и биологическом образовании 13
1.1. История введения курса обобщающего школьное естествознание в учебных заведениях до начала 20 века. роль межпредметных связей в его формировании, первые попытки выделения темы "обмен веществ" 13
1.2 История развития понятия "обмен веществ" в курсе общей биологии в
средних учебных заведениях россии в советский период 27
1.3. Состояние проблемы формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей в теории и практике школьного обучения 51
2. Дидактические основы формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курса общей биологии 10-11 класса с курсом органической химии 75
2.1. Понятие "обмен веществ и превращение энергии" и методические условия его формирования в курсе общей биологии 76
2.2. Огранизация пропедевтики биохимических знаний в курсе органической химии путем реализации межпредметных связей как необходимое условие формирования понятия "обмен веществ" 87
2.3. Построение теоретической модели понятия "обмен веществ" в курсе общей биологии на основе современной системы биохимических знаний 94
2.4. Методика формирования понятия "обмен веществ" в курсе общей биологии средней школы 112
3. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента 138
3.1. Задачи, методика проведения педагогического эксперимента и критерии эффективности разработанной методики формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курсов общей биологии и органической химии 138
3.2. Анализ результатов педагогического эксперимента 145
Заключение 158
Литература 160
Приложение
- История введения курса обобщающего школьное естествознание в учебных заведениях до начала 20 века. роль межпредметных связей в его формировании, первые попытки выделения темы "обмен веществ"
- Состояние проблемы формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей в теории и практике школьного обучения
- Огранизация пропедевтики биохимических знаний в курсе органической химии путем реализации межпредметных связей как необходимое условие формирования понятия "обмен веществ"
- Задачи, методика проведения педагогического эксперимента и критерии эффективности разработанной методики формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курсов общей биологии и органической химии
Введение к работе
Актуальность исследования. Социально-экономические изменения, происходящие в обществе, оказали влияние на образовательную политику государства в школе.
На основании Конституции России - 7-й статьи Закона Российской Федерации "Об образовании" [75] обучающимся должно быть гарантировано качественное образование, отвечающее современному уровню развития науки и производства, а также международным тенденциям в его развитии.
В соответствии с Конституцией России, в настоящее время утверждены Федеральная программа развития образования [112], базисный учебный план [112], обязательный минимум содержания среднего (полного) общего образования [116], разработаны проекты государственных стандартов [26,115], разрабатываются новые концепции, как образования в целом, так и построения отдельных учебных предметов [76-78].
Федеральная программа развития образования указывает одним из основных направлений развития общего образования - совершенствование структуры и содержания образования.
Содержание курса общей биологии до сих пор не получило достаточно полного научно-педагогического обоснования.
В связи с этим возрастает актуальность такой проблемы, как проблема формирования понятий. Она занимает одно из центральных мест в современной дидактике и привлекает к себе внимание широкого круга исследователей. Особо следует отметить работы А.В.Усовой, в которых разработаны психолого-педагогические основы формирования естественно-научных понятий, определена совокупность дидактических средств и методов формирования общих понятий, выявлены причины затруднений и ошибок у учащихся в овладении понятиями, выделены критерии и уровни усвоения научных понятий.
Классическая методика преподавания биологии несет отпечаток того вре-
мени, когда была характерна довольно условная оценка "сложности" или "простоты" понятий для усвоения учащимися. Теоретические понятия считались сложными, и поэтому их следовало формировать по частям на основе синтеза представлений и эмпирических понятий. Этому соответствует представление о стандарте образования: фактические знания - базовые, научно - теоретические же составляют повышенный уровень.
При классической методике формирования понятий "объект" нужен только для того, чтобы облегчить запоминание нового термина. Такой "объект" становится моделью понятия, и, следовательно, такая методика порождает проблему - связи знаний с действительностью. По-мнению А.В.Усовой, односторонние пути формирования понятий, предлагаемые психологическими концепциями, не оправдывают себя в обучении, формирование естественно научных понятий в зависимости от содержания понятия, уровня развития и обученности учащихся может идти различными путями.
Анализ работ Н.М.Верзилина, Б.В.Всесвятского, Б.М.Комиссарова, Н.Е.Кузнецовой и других, посвященных формированию научных понятий, показал, что в них, в основном, выявлены закономерности и особенности процесса формирования научных понятий, а также пути предупреждения возможных ошибок. [22-24, 30-32, 73, 74, 82] Авторы данных работ рассматривают этот процесс при изучении одного конкретного предмета, при формировании част-нопредметных понятий, не отражая в нем влияние знаний, получаемых учащимися при изучении других учебных дисциплин. Это снижает эффективность процесса усвоения учащимися сложных общебиологических понятий.
Одним из условий формирования понятия "обмен веществ", на наш взгляд, является реализация межпредметных связей.
В свою очередь проблема межпредметных связей разрабатывалась многими учеными. Об этом свидетельствуют многочисленные исследования, публикации, а также материалы всероссийских конференций, посвященные их различным аспектам [11-13, 20, 53-55, 74, 84, 87, 91-96, 123, 163-165, 167-169, 174,
178, 184]. Это не случайно, так как межпредметные связи являясь отражением межнаучных связей в содержании и методах обучения, способствуют формированию научного мировоззрения, содействуют развитию системного мышления школьников, умений обобщать знания из разных предметов.
Рассмотренные нами работы в области осуществления межпредметных связей, анализ практики школьного преподавания позволяют выделить основные направления реализации межпрежметных связей, требующие разработки в условиях стандартизации образования:
устранение несогласованности в преподавании отдельных предметов, приводящей к отсутствию представлений о взаимосвязи процессов и явлений окружающего мира и перегрузке школьников;
разработка методических руководств, приемов и средств реализации межпредметных связей в процессе формирования понятий.
Анализ психолого-педагогической и методической литературы, а также результаты педагогического эксперимента позволяют говорить о том, что хотя проблема реализации межпредметных связей теоретически исследована, у учителей и школьников существуют трудности в установлении межпредметных связей, особенно при формировании обобщающего системообразующего понятия "обмен веществ".
Проведенное нами исследование качества усвоения понятия "обмен веществ" у учащихся X-XI классов показало, что уровень усвоения понятия школьниками достаточно низкий. Грамотное формирование этого понятия при изучении общей биологии возможно только на основе согласованной и планомерной взаимосвязи между естественно-научными предметами.
Проведенный анализ проблемы позволяет выделить ряд противоречий:
- между необходимостью глубокого овладения школьниками общенаучны
ми понятиями в связи с высоким темпом развития естественных наук, усилени
ем процесса их интеграции и взаимопроникновения, с одной стороны, и не
удовлетворительным качеством усвоения учащимися фундаментальных естест-
венно-научных понятий, в частности понятия "обмен веществ", в рамках традиционной системы обучения с другой;
- между необходимостью использования единого подхода при формирова
нии общебиологического системобразующего понятия "обмен веществ" и отно
сительно слабой разработанностью способов и средств реализации межпред
метных связей в процессе его формирования при изучении биологии и химии у
учащихся X-XI классов.
Неразработанность в теории и методике обучения биологии указанных выше противоречий определили актуальность темы исследования: "Формирование понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей в курсе общей биологии X-XI класса".
Цель исследования: заключается в совершенствовании методики формирования понятия "обмен веществ" в школьном курсе общей биологии.
Объект исследования: понятие "обмен веществ", как обобщающее системообразующее понятие.
Предмет исследования: методика формирования и развития понятия "обмен веществ" в курсе общей биологии.
Гипотеза: эффективность формирования, у учащихся понятия "обмен веществ" повысится, если будет:
усовершенствована дидактическая структура данного понятия, определены и реализованы условия, ее успешного формирования в школьном курсе общей биологии;
обеспечено поэтапное и преемственное формирование и развитие биохимических понятий и способов оперирования ими на основе межпредметных связей химии и биологии;
усилена методологическая и прикладная направленность биохимического материала;
обеспечена эффективная учебная деятельность школьников по овладению понятиями, составляющими структуру понятия «обмен веществ».
Задачи исследования:
Осуществить анализ литературы по проблеме исследования и выявить состояние формирования понятия "обмен веществ" в теории и практике обучения в школе.
Определить исходные методологические и теоретико-методические основы и перспективные направления совершенствования методики формирова-
* ния понятия "обмен веществ" в курсе биологии средней школы.
Провести отбор и структурирование школьного биохимического материала, смоделировать современную дидактическую структуру понятия "обмен веществ".
Разработать методику поэтапного формирования, развития и функционирования понятия "обмен веществ" в курсе общей биологии при реализации
I межпредметных связей химии и биологии.
I 5. Подготовить методические рекомендации и дидактический материал для
|| внедрения предложенной нами методики формирования понятия "обмен ве-
ществ" в практику обучения курса общей биологии.
6. Экспериментально проверить эффективность предложенной методики. Методологической основой исследования являются теория содержания общего образования (В.В.Краевский, И.Я.Лернер, М.Н.Скаткин) [29, 44, 81], ана-литико-синтетическая концепция усвоения понятий (Д.Н.Богоявленский, Н.А.Менчинская, Е.Н.Кабанова-Меллер) [18, 103], теория содержательного обобщения (В.В.Давыдов) [41, 42], теория развития биологических понятий
g (Н.М.Верзилин, Б.В.Всесвятский, И.Д.Зверев, Б.Д.Комиссаров, А.Н.Мягкова)
[22-24, 30-32, 55, 71-74, 107], теория интеграции и взаимодействия наук в процессе научного познания (А.В.Усова и другие) [13, 160,163-165].
Методы исследования: В ходе исследования использовались теоретические и эмпирические методы. Анализ психологической, педагогической и методической литературы составил основу формулирования теоретических позиций исследования. Методы эмпирического исследования включали обобщение опыта
в области биологического образования, педагогический эксперимент, личное преподавание в школе, наблюдение за учебно-воспитательным процессом, анкетирование учителей, математическую обработку результатов исследования на основе поэлементного анализа письменных проверочных работ.
Экспериментальная проверка эффективности методики формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей была направлена на проверку рабочей гипотезы исследования.
Перед педагогическим экспериментом, проводившимся в несколько этапов, были поставлены следующие задачи:
Изучение состояния проблемы формирования общебиологического системообразующего понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курсов общей биологии и органической химии в средней школе в условиях традиционного обучения.
Изучение и анализ качества усвоения школьниками общебиологического системообразующего понятия "обмен веществ" при традиционной методике его формирования.
Проверка эффективности предлагаемой методики формирования общебиологического системообразующего понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курсов общей биологии и органической химии.
В педагогическом эксперименте мы использовали методы беседы с учителями и учениками, наблюдения за учебным процессом, проведения тестирования и письменных работ.
Исследование проводилось в несколько этапов: предварительный, теоретический, собственно экспериментальный и заключительный.
Предварительный этап (1995-1998) позволил решить следующие задачи: определить на основе сформулированной рабочей гипотезы цель, предмет, задачи экспериментального исследования; проанализировать литературные источники по проблеме формирования общебиологических понятий, в частности понятия "обмен веществ" в курсе общей биологии средней школы; изучить
роль межпредметных связей курса общей биологии с курсом органической химии при формировании данного понятия; разработать методику дидактического эксперимента. В ходе предварительного этапа было проведено анкетирование учителей г.Челябинска и Челябинской области с целью выяснения эффективности использования методики реализации межпредметных связей в курсе общей биологии, велось наблюдение за деятельностью учителей по формированию понятия "обмен веществ" и использованию в этом процессе межпрежметных связей курсов общей биологии и органической химии в средней школе.
Теоретический этап (1998-1999) позволил с учетом результатов информационного и научного поисков разработать концептуальные положения, теоретическую модель и методику формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курсов общей биологии и органической химии. В ходе теоретического этапа была проведена корректировка программ по общей биологии и органической химии, разработана программа изучения темы: "Обмен веществ и энергии в клетке" в условиях реализации межпредметных связей. Были определены содержание и структура деятельности учителя и учащихся.
На экспериментальном этапе (1999-2001) были накоплены данные посредством организации и проведения дидактического эксперимента, выявлены причинно-следственные связи между методикой формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курсов общей биологии и органической химии и результатами процесса обучения в общеобразовательных классах и классах химико-биологического профиля. Были уточнены критерии эффективности разработанной методики. Проведена обработка экспериментальных данных и оформление результатов проведенного исследования.
В педагогическом эксперименте участвовали учителя и 350 человек учащихся школ г. Челябинска - № 82, 102, 105, 121, 153.
Научная новизна и теоретическая значимость заключается в следующем:
- отборе учебного материала и определении его логической структуры, ко-
торая обеспечивает формирование и развитие понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей;
выявлены методические условия, способствующие формированию и развитию понятия "обмен веществ";
разработана система учебных заданий, дидактических материалов по теме "Обмен веществ и энергии".
Практическая значимость исследования состоит в том, что предложены к использованию в средней общеобразовательной школе методические рекомендации и дидактические материалы для формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей в курсе общей биологии X-XI класса; предложена система заданий, направленных на усвоение понятия "обмен веществ", создан комплекс средств наглядности.
Достоверность и обоснованность положений и выводов исследования обеспечивается использованием методов исследования, адекватных поставленным целям, предмету и задачам исследования; репрезентативностью выборки, количественным и качественным анализом полученных данных с использованием методов математической статистики; внутренней непротиворечивостью и взаимосоответствием теоретических положений и эмпирических результатов исследования.
Апробация результатов исследования осуществлялась посредством публикаций его результатов в печати и выступлений на Международной науно-практической конференции "Развитие методики биологии и экологии в XX веке" (г. Москва, 2000г.), на Всероссийской научно-практической конференции "Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов" (г.Челябинск, 1999 г.), на региональной научно-практической конференции "Экологическое воспитание и образование - фактор устойчивого развития региона" (г.Челябинск, 1999 г.).
По теме исследования имеется 8 публикаций.
На защиту выносятся следующие положения:
Содержание и структура понятия "обмен веществ", включающая этапы: обмен нуклеиновых кислот, обмен белков, биологическое окисление, обмен углеводов, обмен жиров, взаимосвязь обменов.
Методика формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курсов общей биологии и органической химии, включающая разработку методики, тематического и поурочного планирования, а также систему диагностирующих заданий, способствующих выявлению качества усвоения учебного материала.
Цели и задачи исследования определили структуру работы: диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложения и представляет собой законченное исследование по избранной теме.
История введения курса обобщающего школьное естествознание в учебных заведениях до начала 20 века. роль межпредметных связей в его формировании, первые попытки выделения темы "обмен веществ"
Обращение к истории дает нам возможность избежать повторения ошибок и заблуждений, развить достигнутое, позволяет понять настоящее, прогнозировать будущее. Формирование школьного биологического образования в XVI - XVII веке происходило под влиянием идей Ф. Бэкона (1561 - 1626 г.), суть которых можно представить в виде следующих тезисов: - реальная практическая польза знаний; - выявление закономерностей путем обобщения фактов; - познание причин явлений; - познание сложного через сведение к простому. Его взгляды были распространены чешским педагогом Яном Амосом Ко-менским (1592 - 1670), теоретические идеи которого сыграли большую роль в становлении курса общей биологии.
Основная идея Я. А. Коменского состоит в отборе из науки самого главного. Он указывал на необходимость взаимосвязи при изучении предметов. Процесс обучения, он представлял, как путь постепенного развития разнообразных знаний из одного общего корня. Причины "поверхности и лоскутности знаний" учащихся, он видит в том, что учителя мало опираются на ранее приобретенные учащимися знания по смежным предметам. Один преподает одно, другой другое, но никто не задумывается о системе и взаимосвязанности знаний учащихся. Он расценивал связи между учебными предметами, как необходимое уело вне формирования целостных и системных знаний. [70]
Идея взаимосвязей между учебными предметами имела большое значение в формировании представлений о необходимости курса обобщающего школьное естествознание и нашла отражение в деятельности известного английского философа и педагога Д. Локка. Он считал, что "только тот ум в состоянии найти истину, который ясно различает все части и, опуская то, что вовсе не относится к делу, строит свой вывод на основании совокупности всех данных, могущих каким-либо образом на него повлиять". Аналогичных взглядов придерживались выдающиеся дидакты и педагоги, такие как И.Г.Песталоцци, И.Ф.Гербарт, Ж.Ж.Жакото, А.Дистервег, О.Вильман и другие. [27, 37, 46, 122]
Первую серьезную попытку психологического обоснования проблемы межпредметных связей дал немецкий педагог-идеалист И.Ф.Гербарт. Связи между учебными предметами, по его утверждению, играют большую роль в развитии всестороннего интереса. [37] В "Очерках лекций по педагогике" он отнес интерес к умственной сфере и определил его как способность учащегося воспроизвести приобретенные ранее знания, припомнить их в связи с теми, которые они получают, осваивают в данный момент. Благодаря этой способности новые знания усваиваются охотно, легко, быстро и прочно. По его мнению, на всех ступенях обучения, приведенные в систему знания должны применяться к новым фактам, вопросам и явлениям. Полученные ранее знания становятся как бы своеобразным мостом для овладения новыми и для применения их на практике. От учителя требуется творческий подход к процессу обучения, чтобы он мог широко использовать все имеющиеся в распоряжении учащихся ассоциации для умелой организации их мыслительной деятельности. Конечно, такое преподавание, когда учитель привлекает знания из различных предметов, гораздо труднее для него, но оно приносит больше пользы. Такой подход к процессу обучения сохранил актуальность и в настоящее время.
К концу XVIII - началу XIX вв. относится первая попытка использования межпредметных связей в обучении. Французский методист Ж.Ж.Жакото ут верждал, что важно не обилие и разнообразие учебного материала, а прочное, механическое запоминание основных и второстепенных фактов, признаков, причин, относящихся к данному событию или предмету. Он призывал обучать всему одновременно. Его метод предъявлял чрезмерные требования к памяти учащихся и приводил к смешению всех предметов.
Против смешения дисциплин в преподавании выступил выдающийся немецкий педагог А.Дистервег. Он не раз подчеркивал, что нельзя одновременно обучать всему, что в таких условиях невозможно что-нибудь рассмотреть основательно. Выступая энергичным противником такого образования, А.Дистервег указывал на важное значение межпредметных связей.
В конце XIX в. вышла книга немецкого педагога О.Вильмана "Дидактика как теория образования в ее отношениях к социологии и истории образования". Он утверждал, что установление связей между отдельными дисциплинами — одно из важнейших условий изучения материала, так как благодаря этому содержание предмета будет иметь форму единого целого. Автор отметил, что в практике обучения этот методический прием не используется и "для ученика его ранец в большинстве случаев является единственной связью, соединяющей отдельные учебные предметы". Отстаивая необходимость взаимосвязей между учебными предметами, О.Вильман остановился на роли отдельных дисциплин в их осуществлении. Указывая на тесное взаимопереплетение учебных предметов, он говорил и об ответственности учителей за реализацию этих связей. Преподаватель должен внимательно следить за теми положениями, где его предмет связан с другими, и указывать на это учащимся, настаивать на припоминании этих связей и в случае необходимости восполнять пробелы в знаниях. Естественно, что учитель должен все это делать без ущерба для преподаваемого им предмета. В связи с развитием различных отраслей знаний появляется необходимость для разработки все новых точек соприкосновения, взаимопереплетения отдельных учебных предметов. По мнению О.Вильмана процесс обучения должен сообразовываться с психологией учащихся и логикой предметов. Он реко мендовал содержание учебного процесса делить на четкие части, связанные между собой для облегчения усвоения.
В России естествознание входит в народные школы в конце XVIII в. благодаря деятельности Ф.И.Янковича, вставшего во главе гимназии при Академии наук. Он пропагандировал дидактические идеи Я.А.Коменского, разработал учебный план, согласно которому в гимназиях преподавалось естествознание. Благодаря его заботам была создана учебная литература, которой до него в России не было. Им было издано "Руководство для учителей" и "Зрелища вселенная" - книга для чтения, которая представляла собой сокращенное издание "Живописного мира" Коменского. Кроме того, появились первые отечественные учебники, так в 1786 году был издан учебник для народных училищ "Начертание естественной истории", автором которого был академик В.Ф.Зуев. Особенностью содержания учебника Зуева является его соответствие передовым достижениям современной науки, объединяющей явления с материалистических позиций. Большое внимание он уделяет утилитарной стороне дела, поэтому Б.Е.Райков, принимая во внимание огромное влияние Зуева на весь период конца XVIII века и первой четверти XIX, считает возможным обозначить это время как эпоху утилитарно-описательного направления в методике естествознания. [31, 126]
Состояние проблемы формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей в теории и практике школьного обучения
Наше исследование было бы не полным, если бы мы не рассмотрели вопросы о теории формирования и развития биологических понятий, о тенденциях реализации интеграции и межпредметных связей в обучении.
Методика отбора и изучения понятийного содержания школьного курса общей биологии строится с опорой на психологию и дидактику.
Единой концепции научения и усвоения понятий в психологии нет. Исходными основаниями современной педагогической психологии формирования понятий и развития умственной деятельности служат труды основоположников советской психологии П.П.Блонского, Л.С.Выгодского, С.Л.Рубинштейна. [28, 33, 34, 58, 144] Концепция формирования понятий и умений в предметном обучении Д.Н.Богоявленского, Н.А.Менчинской, Е.Н.Кабановой-Меллер [18, 103] и других реализует основные идеи С.Л.Рубинштейна. Согласно ей, внутреннюю структуру усвоения понятий составляет аналитико-синтетическая деятельность, включающая процессы абстрагирования, обобщения, конкретизации. Простейшим элементом образования понятий считаются ассоциации. В основе образования понятий лежит эмпирическая схема. Успешность усвоения и применения понятий зависит от систематического обучения учащихся приемам рациональной деятельности, от обучаемости учащихся. [82, 103] Эта концепция находит широкое применение для формирования как биологических и химических понятий, так и на наш взгляд может быть применима для формирования биохимических понятий в курсе общей биологии средней школы. В нашем исследовании проблемы формирования понятия "обмен веществ" как сложного системообразующего понятия она служила основой определения характера связей биохимических понятий, образующих сложную структуру данного понятия.
П.П.Блонский вводит в психологию генетический принцип и принцип ассоциаций. Анализ психических явлений в рамках генетического подхода позволил П.П.Блонскому сформировать генетическую теорию памяти, вскрыть ее связь с речью и мышлением, имеющими большое значение при формировании теоретических понятий. Он считал, что мышление начинает свою деятельность с образования понятий. [17]
Таким образом, для того чтобы формировать осознанные и прочные знания, необходимо правильно организовать мыслительную работу учащихся во всем процессе обучения. Человек мыслит понятиями. Следовательно, понятия развиваются по законам мышления.
Психологические исследования показывают, что развитие основных мыслительных операций анализа и синтеза осуществляется в двух направлениях: во-первых, преодолевается неравномерность в развитии анализа и синтеза и устанавливается соответствие между ними; во-вторых, повышается уровень развития каждой из этих операций; более грубые форма анализа заменяются дифференцированными его формами, односторонний, частичный синтез уступает место многостороннему, полному синтезу. У школьников старших классов наблюдается определенная тенденция к повышению уровня мыслительной анали-тико-синтетической деятельности. Уровень анализа и синтеза проявляется в характере обобщений и абстракций учащихся, с которыми постоянно приходится иметь дело в процессе усвоения знаний, когда ставится задача сформировать у школьников понятия из той или иной области науки. [103]
Л.С.Выгодский связывал формирование понятий с развитием основных психических функций, считая ведущим принципом единство мышления и речи. Главным при формировании понятий он считал определение средств оперирования с ними. Основным признаком усвоения понятий, по мнению Л.С.Выгодского, является осознанность - понимание учащимися места данного понятия в системе других понятий и их отношений. Л.С.Выгодский отмечал, что "мышление всегда движется в пирамиде понятий".[33, 34]
При развитии понятий учитываются особенности мышления учащихся, обусловленные возрастом. Надо подчеркнуть, что учащимся старших классов свойственен большой интерес к проникновению в сущность явления, к теоретическим обобщениям и мировоззренческим выводам. Мыслительная деятельность в юношеском возрасте отличается от мышления подростка более высоким уровнем обобщения и абстракции, способностью к познанию закономерностей органического мира. У старших школьников возрастает интерес к причинному объяснению явлений, развивается умение аргументировать свои суждения, доказывать истинность или ложность отдельных положений, появляется критичность мышления.
Таким образом, психолого-педагогический анализ развития научного мышления старшеклассников во многом зависит от того, какой смысл вкладывает преподаватель в понятие "конкретное" и "абстрактное" и как он их соотносит на занятиях при формировании понятий.
Научное мышление старшеклассников формируется успешнее, если абстракция развивается у них в тесной взаимосвязи с мыслительным процессом конкретизации. Одна из ее функций заключается в иллюстрации понятий примерами в виде наглядных пособий, отдельных случаев и событий, лабораторных опытов и демонстраций и т.п. При этом важно отметить, что мыслительная деятельность конкретизации должна выражаться в практическом применении обобщенных знаний и направлена на развитие научного мышления старшеклассников.
Развитию мышления в учебном процессе посвятили свои работы многие ученые. Так, психолог П.И.Иванов отмечает, что "... единство абстрактного и конкретного выражается, во-первых, в том, что абстрактное мышление развивалось исторически на основе конкретного мышления, во-вторых, единство абстрактного и конкретного мышления выражается в том, что всякая конкретная мысль в той или иной степени вписывается в абстрактное и всякий абстрактный процесс мышления опирается на конкретное мышление". [58] Уже доказано, что диалектическое мышление обязательно включает в себя единство конкретного и абстрактного мышления.
Поскольку задача состоит в развитии научного мышления старшеклассников при формировании общебиологического, системообразующего понятия "обмен веществ", необходимо сформировать у них не только чувственно-конкретные, но и мысленно-конкретные знания как "единство в многообразии". Без учета этого обстоятельства проблема единства абстрактного и конкретного не может быть решена, а потому и малоэффективен будет процесс развития научного мышления при формировании понятия "обмен веществ".
Огранизация пропедевтики биохимических знаний в курсе органической химии путем реализации межпредметных связей как необходимое условие формирования понятия "обмен веществ"
Управлением среднего образования Министерства образования Российской Федерации рекомендовано также четыре профаммы по курсу химии для 10-11 класса.
Профамма лаборатории химического образования Института общеобразовательной школы РАО [135] полностью соответствует разработанной нами структуре курса общей биологии. Согласно этой профамме изучение органической химии в 11 классе заканчивается в первом полугодии учебного года, что позволяет уже в начале второго полугодия приступить к изучению обменных процессов на молекулярном уровне. На наш взгляд целесообразно еще в курсе органической химии начать знакомство учащихся с биологическим значением кислород- и азотсодержащих соединений. Этот материал можно включить в уроки по следующей тематике: Применение метилового и этилового спиртов. Ядовитость спиртов, их губительное действие на организм. Применение карбо-новых кислот. Жиры в природе. Применение глюкозы. Краткие сведения о фруктозе. Сахароза и ее нахождение в природе. Применение целлюлозы, а -аминокислоты, их значение и применение. Успехи в изучении биосинтеза белков. Роль нуклеиновых кислот в жизнедеятельности организмов, (см. приложение 1,2) Программы авторов Л.С.Гузея, Р.П.Смирновой; Р.Г.Ивановой, Л.А.Цветкова; Г.М Чернобельской и И.Н.Черткова предполагают иную структуру курса химии 10-11 класса, при этом в 10 классе изучается неорганическая химия, а в 11 классе только органическая. [135] Это лишает возможности реализовать межпредметные связи курсов химии и общей биологии при формировании понятия "обмен веществ".
При работе по этим программам необходимо изменить последовательность изложения учебного материала, начав обучение в 10 классе с изучения органической химии. Так как курсы органической и неорганической химии 10-11 классов не имеют между собой прямой логической связи такая перестановка, на наш взгляд, не окажет существенного влияния на уровень знаний учащихся, на уровень сформированности химических и биохимических понятий, тогда как биохимические понятия получат дальнейшее развитие и обобщение в курсе общей биологии при формировании обобщающего, системообразующего понятия "обмен веществ". Такое развитие биохимических понятий позволяет повторить и закрепить знания, полученные в курсе органической химии.
Планирование и разработка содержания межпредметных связей курсов химии и биологии должны проводиться в соответствии с современным уровнем развития науки, а также методикой формирования химических, биохимических и общебиологических понятий. Эти выводы, сделанные в области методики реализации межпредметных связей, приводят к необходимости создания дидактической системы, способствующей их реализации, особенно в тех областях знаний, где процессы интеграции привели к возникновению пограничных отраслей науки. Примерами таких областей знаний являются биохимия и молекулярная биология.
Раскрытие интеграционных процессов в науке на учебных занятиях возможно только при тесном взаимодействии учителей химии и биологии. Это должно проявляться в согласованном тематическом и поурочном планировании, а также в разработке и проведении совместных уроков, семинаров и лабораторных практикумов. Последняя форма учебных занятий имеет большое значение при изучении основ биохимии и молекулярной биологии в курсе общей биологии, так как навыки, формируемые при проведении химического эксперимента, используются в экспериментальных работах по молекулярной биологии.
В курсе органической химии при повторении основных вопросов курса неорганической химии целесообразно вспомнить условия протекания химических реакций, одним из которых является наличие катализатора. Из курса анатомии и физиологии человека учащиеся знают, что катализаторы, действующие в биологических системах называются ферментами. Таким образом, появляется возможность познакомить учащихся с рядом общих свойств и различий ферментов с неорганическими катализаторами.
Следует обратить внимание учащихся на то, что совокупность реакций, катализируемых ферментами, составляет сущность обмена веществ на молекулярном уровне. Необходимо указать следующие общие свойства ферментов и неорганических катализаторов: изменяют скорость реакции, но сами выходят из реакции в неизменном виде, поэтому могут многократно участвовать в акте катализа, ускоряют только существующие реакции, не вызывая никаких новых, невозможных по термодинамическим условиям, не смещают равновесия реакции, а лишь ускоряют его достижение. Важно отметить и их различия: ферменты работают в очень мягких условиях, обладают необыкновенно высокой специфичностью действия, для ферментов характерна белковая природа.
Обращение к этим вопросам позволит показать учащимся единство процессов протекающих в живой и неживой природе, готовит учащихся к пониманию происхождения жизни на молекулярном уровне.
Важным звеном в предложенной нами дидактической системе, реализующей межпредметные связи курсов химии и биологии, является знакомство учащихся с биологическим значением кислородсодержащих соединений на уроках органической химии. Такая логика изложения материала, "состав - строение свойства - биологические функции", способствует формированию биохимических понятий в курсе органической химии, содержательному обобщению биохимических знаний, а также созданию положительной мотивации учения как важнейшему условию, обеспечивающему эффективность учебного процесса, возбуждению и поддержанию у учащихся интереса к познанию химических основ жизни, показывающих практическую значимость биохимических знаний, (см. приложение 1)
Методы изложения биохимического содержания (объяснение, лекция, рассказ) характеризуются тем, что они органически включают в себя элементы беседы, так как позволяют опираться на личный опыт учащихся. Важнейшее значение при изучении элементов биохимии имеет прием актуализации знаний, ранее полученных учащимися в курсах химии и биологии, и привлечение сведений из повседневной жизни.
Изучение кислородсодержащих соединений в курсе органической химии завершается в 10 классе. Логическим завершением этого раздела может служить межпредметный семинар, проводимый совместно учителем химии и биологии, на тему "Влияние спирта и продуктов его обмена на организм человека".
Семинар позволит на основе ранее изученного материала по биологии и химии установить биохимические основы обменных процессов, протекающих с участием этилового спирта в организме человека, показать, что живой организм - это своеобразная биохимическая лаборатория, обратить внимание учащихся на патологии, к которым приводит чрезмерное употребление алкоголя и причины их возникновения. Кроме того, в ходе семинарского занятия продолжается формирование умения находить причинно-следственные связи между теорией и практикой, способствующее развитию навыков планирования и проведения эксперимента с природными объектами.
Задачи, методика проведения педагогического эксперимента и критерии эффективности разработанной методики формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курсов общей биологии и органической химии
Проведенное нами теоретическое исследование и разработанные на его основе методические рекомендации потребовали экспериментальной проверки, эффективности выдвинутых нами идей. Анализ результатов проведенного поискового педагогического эксперимента позволил оценить воздействие предложенной методики на практику обучения и найти оптимальный режим работы.
При разработке методики педагогического эксперимента мы руководствовались идеями, изложенными в литературе по методике педагогических исследований (9, 96, 162). В ходе проведения эксперимента мы учитывали следующие выделенные в педагогике условия эффективности проведения эксперимента: - теоретический анализ явления, изучение массовой практики с целью сужения поля эксперимента и его задач; - конкретизация гипотезы; - корректное определение необходимого числа экспериментальных объектов; - определение минимально необходимой длительности его проведения; - организация учебного процесса по исследуемой методике.
Экспериментальное исследование по выявлению целесообразности и эффективности предложенной нами методики проводилось в естественных условиях обучения без нарушения учебно-воспитательного процесса в течение 1998/1999, 1999/2000, 2000/2001 учебных годов. Для проведения педагогического эксперимента были выбраны учащиеся общеобразовательных классов и классов химико-биологического профиля МОУ СОШ №№ 82, 102, 105, 121,153 г.Челябинска. В эксперименте участвовало 350 учащихся выше указанных школ.
Педагогический эксперимент по проверке эффективности методики формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей проходил в три этапа: констатирующий, поисковый и обучающий. Каждый этап имел свои специфические задачи. Следует отметить, что на этапах поискового и обучающего экспериментов была выделена стадия пропедевтики биохимических знаний, которая проводилась с учащимися X -х классов на уроках органической химии. Далее следовала стадия обобщения имеющихся у учащихся знаний и на их основе формировалось понятие "обмен веществ" в курсе общей биологии XI класса.
Констатирующий эксперимент использовался в нашем исследовании с целью проверки сформированности у учащихся понятия "обмен веществ" и наличия пропедевтических химических знаний, интегративных умений и навыков. Констатирующий эксперимент позволил определить "исходные" данные (начальный уровень знаний и умений учащихся), недостатки, пробелы в имеющихся знаниях, необходимые для совершенствования содержания и методики обучения. Констатирующий эксперимент предшествовал поисковому эксперименту и представлял собой не только констатацию фактов, но и анализ состояния исследуемого вопроса в образовательной практике и теории.
Для проведения эксперимента отбирались классы с уровнем обученности по химии 50% и выше, а из них подбирались классы максимально близкие по уровню обученности. В классах с уровнем обученности по химии ниже 50% эксперимент не проводился в виду малой эффективности использования разработанной нами методики формирования понятия "обмен веществ". Результаты полученные в ходе констатирующего эксперимента по всем группам учащихся представлены в диаграмме 2.
Поисковый эксперимент проводился с целью проверки разработанной нами методики формирования понятия "обмен веществ" в условиях реализации межпредметных связей курсов общей биологии и органической химии. Поисковый эксперимент использовался для корректировки предложенной методики, а также для проверки её целесообразности и эффективности.
Обучающий эксперимент применялся для активного изменения содержания и методов обучения в соответствии с выдвинутой гипотезой, а также для внедрения научных результатов в образовательную практику.
В процессе обучающего эксперимента велось преподавание по уточненным программам. Были проведены контрольные срезы с целью выявления качества усвоения понятия "обмен веществ".
На констатирующем этапе и в завершении обучающего, нами было проведено психологическое тестирование, позволяющее выяснить уровень сформи-рованности ряда мыслительных процессов: анализа, синтеза, сравнения и обобщения, а также их развитие в ходе формирования понятия обмен веществ на молекулярном уровне в условиях реализации межпредметных связей. С этой целью были использованы различные методики. [7, 55, 141]
