Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ИДЕИ В УЧЕБНЫХ ПРЕДМЕТАХ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ЦИКЛА
1.1. Проникновение эколого-эволюционных идей в школьные курсы естествознания в период: конец XVIII - начало XX века 10
1.2. Отражение экологических и эволюционных идей в школьных курсах биологии в XX веке 15
1.3. Трансляция эколого-эволюционных понятий в школьном курсе биологии 23
Выводы по первой главе 29
ГЛАВА 2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИНЦИПА ЭКОЛОГО-ЭВОЛЮЦИОННОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ (НА МАТЕРИАЛЕ ТЕМ: «ОТДЕЛЫ РАСТЕНИЙ», «БАКТЕРИИ», «ГРИБЫ», «ЛИШАЙНИКИ»)
2.1. Выявление уровня усвоения учениками экологических и эволюционных понятий до проведения педагогического эксперимента 30
2.2. Дидактическое обеспечение эколого-эволюционной направленности изучения курса биологии седьмого класса 39
2.3. Статистическая обработка и анализ полученных результатов 99
Выводы по второй главе 111
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
БИБЛИОГРАФИЯ 114
ПРИЛОЖЕНИЕ 132
- Проникновение эколого-эволюционных идей в школьные курсы естествознания в период: конец XVIII - начало XX века
- Отражение экологических и эволюционных идей в школьных курсах биологии в XX веке
- Выявление уровня усвоения учениками экологических и эволюционных понятий до проведения педагогического эксперимента
Введение к работе
В эпоху научно-технической революции остро проявляются противоречия во взаимодействии общества и природы, наблюдается глобальное воздействие человека на окружающую среду. В результате человечество испытывает нежелательные последствия преобразования природы.
Экология, как наука, по своей значимости выходит на одно из первых мест, поэтому XXI век объявлен веком биологии и экологии. Однако основные идеи экологии, как биологической науки, пока не нашли достаточно адекватного отражения в общественном сознании, несмотря на очевидную необходимость их применения в сфере взаимоотношения человеческого общества и остальной живой природы. Возникает проблема несоответствия между обыденным пониманием экологии и теми результатами, к которым подошла экология как наука (Большаков, Криницын, Кряжимский, Мартинес Рика, 1996).
Поскольку взаимодействие науки с обыденным сознанием осуществляется через образование, то данная проблема - это в основном проблема образования. Миссия экологического образования возложена на школу.
Как самостоятельное направление в педагогике, экологическое образование и воспитание формируется в большинстве стран мира с начала 80-ых гг. Вопросу значимости экологического образования посвящено значительное количество работ методистов-биологов (Захлебный, 1981; Шкарбан, 1983; Данилов, 1986; Добрецова, 1989; Сенкевич, 1989; Суравегина, 1990; Кучменко, 1990; Ягодин, Третьякова, 1991; Соколов, Чернова, 1991; Ильин, 1992; Каленникова, 1998 и др.).
И.Д. Зверев и И.Т. Суравегина (1983) выделяют основные принципы экологического образования: междисциплинарный подход в
формировании экологической культуры школьников; систематичность и непрерывность изучения экологического материала; единство интеллектуального и эмоционально-волевого начал в деятельности учащихся по изучению и улучшению окружающей природной среды; взаимосвязь глобального, национального и краеведческого раскрытия экологических проблем в учебном процессе. По их мнению, во взаимосвязи эти четыре принципа должны способствовать формированию экологического сознания школьников.
И.Т. Суравегина (1990) называет три модели экологического образования: однопредметную, многопредметную и смешанную. Вероятно, наиболее рациональной является смешанная модель: насыщение элементами экологических знаний, имеющихся биологических дисциплин, плюс, обобщающий курс экологии для старшеклассников.
Экологическое образование способствует формированию экологической культуры школьников, столь необходимой на данном этапе развития общества. На это указывают ряд авторов (Родова, 1976; Лаптев, 1978; Никитин, Новиков, 1980; Зверев, Суравегина, 1983; Захлебный, 1987; Ожегов, Никонорова, 1991; Данило Ж. Маркович, 1991 и др.).
Экологические понятия тесно связаны с эволюционными. А.П. Мамотова и Т.А. Бабакова (1984) указывают на то, что необходимо увязывать элементы экологических знаний со знаниями об эволюции. По их мнению, ученики должны приобрести убеждённость в том, что многообразие видов живых организмов есть результат длительной эволюции органического мира, что связи между организмами, связи организмов с окружающей неживой природой сложились исторически.
Фундаментом экологии является эволюционное учение. Эколого-эволюционные понятия составляют основное теоретическое ядро биологических знаний, их необходимо последовательно развивать в системе биологических учебных предметов.
Школьная программа по биологии для средних общеобразовательных школ Республики Беларусь (2003) отмечает как особо важную задачу усиление экологического подхода при изучении растений и животных. В проекте концепции биологического образования среди приоритетных направлений названы экологическое и эволюционное. Однако, несмотря на актуальность, проблема формирования экологических и эволюционных понятий в школьном курсе биологии разработана не достаточно.
Национальная стратегия и концепция образования в области окружающей среды ещё только разрабатываются, в стадии становления находится общенациональная система непрерывного экологического образования населения. Переход с 11-летнего на 12-и летнее обучение, скорее всего, приведёт к появлению базового предмета «Экология». Однако подготовка будущих учителей по экологии практически не ведётся. Кроме того, наблюдается низкий уровень экологизации дисциплин естественнонаучного цикла.
В условиях новой концепции образования в области окружающей среды необходимо изменение структуры и содержания школьно курса биологии 7-го класса, возникает необходимость разработки системы экологических и эволюционных понятий, логики их параллельного формирования и развития при изучении раздела «Растения».
В методической литературе недостаточное внимание уделяется вопросу развития экологических понятий в школьном курсе ботаники, связи их с эволюционными. Необходимо усиление эколого-эволюционной направленности школьного курса биологии, в частности его раздела «Растения», что облегчит восприятие и осознание завершающего курса «Экология», элементы экологических и эволюционных понятий следует давать уже в среднем звене школы.
Это определило актуальность и обусловило выбор темы, цель, объект данного исследования.
Цель исследования — научно обосновать педагогические условия эколого-эволюционной направленности изучения основных отделов растений, бактерий, грибов и лишайников в школьном курсе биологии.
Объект исследования — учебно-воспитательный процесс обучения биологии в 7-ом классе средней общеобразовательной школы.
Предмет исследования — процесс формирования и развития системы эколого-эволюционных понятий как важной части курса биологии (раздел «Растения»).
Рабочая гипотеза — если системе знаний об основных отделах растений, бактериях, грибах и лишайниках придать эколого-эволюционную направленность, то это окажет позитивное влияние на познавательную активность учащихся, их интерес к изучаемому материалу, будет способствовать повышению качества и прочности знаний школьников.
Задачи исследования:
-проследить процесс проникновения экологических и эволюционных идей в школьные курсы биологии в историческом ракурсе;
- выделить и включить в содержание учебного материала основные
экологические и эволюционные понятия, которые возможно формировать
и развивать в разделе «Растения»;
-разработать оптимальную методику формирования эколого-эволюционных понятий в разделе «Растения» (темы: «Отделы растений», «Бактерии», «Грибы», «Лишайники»);
-экспериментально проверить эффективность предложенной нами методики;
- провести качественный и количественный анализ полученных
опытно-экспериментальных данных.
Методологическая основа исследования: концепции биолого-экологического образования (Н.М. Верзилин, А.Н. Захлебный, И.Д. Зверев, Б.Д. Комиссаров, И.Т. Суравегина, И.Н. Пономарёва); теория развития биологических понятий (Н.М.Верзилин, И.Д. Зверев, Б.Д. Комиссаров); теория проблемного обучения (И.Я. Лернер, М.И. Махмутов, A.M. Матюшкин, Э.М. Мирский). .
Методы исследования;
-изучение и анализ педагогической, методической литературы, нормативных документов по теме исследования;
-собеседования с учениками, анкетирование, интервьюирование учителей-биологов;
-педагогическое наблюдение и анализ учебного процесса в контрольных и экспериментальных классах (беседы с учителями и учащимися, анализ устных и письменных ответов учащихся и др.).
-педагогический эксперимент, его статистическая обработка и анализ полученных результатов.
Этапы исследования:
Исследование проводилось в три этапа:
Первый этап — анализ литературных источников, анкетирование учителей, собеседования с учениками, обобщение массового опыта преподавания биологии в школе, с учётом эколого-эволюционного аспекта, разработка программы эксперимента, составление методического пособия для учителей экспериментальных школ (1993 - 1995 гг.).
Второй этап - проведение педагогического эксперимента, целью которого была проверка эффективности разработанной автором методики в соответствии с выделенной гипотезой (школы № 25, 22, 3, 15, 31 г. Бреста, Чернавцицкая, Мухавецкая и Каменюкская школы Брестской области) (1996 - 2000 гг.).
Третий этап — статистическая обработка и анализ экспериментальных данных, формулировка теоретических выводов, оформление работы в виде диссертации (2001 — 2004 гг.).
Достоверность и обоснованность положений и выводов исследования, изложенных в диссертации, подтверждаются результатами эксперимента и его внедрения в школьную практику.
Апробация работы осуществлялась посредством публикаций результатов исследования в печати (по теме исследования опубликована 21 работа), а также выступлений на международных конференциях в Польше: «Ekologizna orientacja w nauczaniu biologii» — 1994 г.; Минске: «Экопедагогика» - 1995 г.; Гомеле: «Экология и молодёжь» — 1998 г.; Москве: «Актуальные проблемы средств обучения биологии, географии и экологии в школе и ВУЗ-е» — 2002 г.; Бресте: «Методология, теория и практика естественно-математического и педагогического образования» -2002 г.; «Эффективность использования различных средств наглядности по биологии и экологии в учебном процессе» - 2002 г. Результаты исследований докладывались на кафедрах ботаники и экологии, зоологии и генетики БрГУ им. А.С. Пушкина, курсах повышения квалификации при областном ИПК и ПРР и СО.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования:
-выявлена система экологических и эволюционных понятий, формируемых в темах: «Отделы растений», «Бактерии», «Грибы», «Лишайники»;
-установлены логические связи между экологическими и эволюционными понятиями, формируемыми в вышеперечисленных темах;
-разработана рациональная методика формирования эколого-эволюционных понятий в темах: «Отделы растений», «Бактерии», «Грибы», «Лишайники», обеспечивающая качественное овладение системой экологических и эволюционных понятий, а также повышающая
качество усвоения других групп биологических понятий раздела «Растения»;
- определены эффективные методы, методические приёмы, средства
обучения, способствующие формированию эколого-эволюционных
понятий в темах: «Отделы растений», «Бактерии», «Грибы»,
«Лишайники».
Практическая значимость исследования — разработка методических рекомендаций для учителей средних школ, студентов-биологов педагогических специальностей по темам: «Отделы растений», «Бактерии», «Грибы», «Лишайники», внедрение их в школьную практику.
Основные положения, которые выносятся на защиту:
система экологических и эволюционных понятий, формируемых и развиваемых при изучении тем: «Отделы растений», «Бактерии», «Грибы», «Лишайники»;
структурно-логические связи между экологическими и эволюционными понятиями и их трансляция в школьном курсе биологии;
структурированное содержание учебного материала по темам: «Отделы растений», «Бактерии», «Грибы», «Лишайники», насыщенное эколого-эволюционными понятиями;
-дидактическое обеспечение реализации эколого-эволюционной направленности при преподавании тем, включенных в эксперимент.
Личный вклад соискателя — диссертация представляет собой самостоятельную научную работу, которая опирается на достижения учёных-методистов, учителей-практиков и накопленный опыт экологического образования и воспитания школьников.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, включающих шесть параграфов, заключения, библиографии и приложения.
Проникновение эколого-эволюционных идей в школьные курсы естествознания в период: конец XVIII - начало XX века
Проникновение экологических и эволюционных аспектов в школьные курсы естествознания в дореволюционной России происходило поэтапно. Наличие эволюционных идей (идеи развития природы по восходящей линии), как идей прогрессивных, в учебниках конца VIII — IX веке во многом зависело от политической ситуации в стране, от победы идеалистического или материалистического направлений в естествознании.
В 80-ые гг. XVIII столетия была проведена реформа школьного образования, и в учебный план главных народных училищ впервые вводится «естественная история». В 1786 году издаётся первый русский учебник по естествознанию «Начертание естественной истории...», написанный академиком и профессором Василием Фёдоровичем Зуевым (1786). Система школьного естествознания, установленная Зуевым, обосновывалась научными идеями Ломоносова и Радищева о природе как едином целом, развивающемся по восходящей линии. При описании каждой группы растений обстоятельно рассматривались немногие, но наиболее типичные представители, характеризовались их образ жизни, среда обитания (экологический подход). Например, при характеристике хвойных Зуев указывает на особенности внешнего строения в связи со средой их обитания.
В начале XIX века в России происходят изменения в области народного просвещения. Естественной истории придаётся практическое направление. Учителю рекомендовалось собирать травы, различные роды земель, камней и разъяснять их свойства и отличительные признаки. В зимнее время учитель с частью своих учеников должен был осматривать в городе фабрики, мануфактуры и мастерские художников, чтобы предметы, которые он преподаёт объяснить практикой (Желваков, 1939).
В дополнение к «Начертанию естественной истории...» издаётся учебник А. М. Теряева «Начальные основания ботанической философии» (1809). Теряев, продолжая эволюционную идею, предлагает вести изучение растений по восходящей линии, начиная с простейших (грибов и водорослей).
Кроме того, издаётся учебник Ивана Кастальского «Начальные основания ботаники для юношества» (1826). Кастальский указывает на связь растений с условиями обитания, без которых растения неспособны жить. Он знакомит учеников с растительным миром от простых форм к сложным, что подводило к идее об историческом развитии растительного мира.
Учебники Теряева и Кастальского способствовали укреплению эволюционно-материалистической основы школьного ботанического курса, разработанного В.Ф. Зуевым.
В 50-е годы XIX века появились новые учебники по естествознанию. Авторы этих учебников ставят перед собой цель привести учащихся через изучение природы к познанию бога (Симашко, 1852; Шиховский, 1853; Даль, 1849; Божанов, 1863).
Но в этих учебниках наряду с телеологическими утверждениями есть ряд важных экологических и эволюционных положений:
1. Зависимость от окружающих условий таких важных жизненных функций растений и животных как дыхание, питание, выделение (Симашко, Шиховский, Божанов).
2. Идея об изменяемости видов (Шиховский).
После отмены крепостного права естествознание включается в учебный план женских училищ. Издаётся учебник, излагающий материал без телеологических трактовок (Григорьев, 1861).
В 60-е-80-е гг. в России господствует идеалистическое (Любеновское) направление. Авторы учебников, работающие в этом направлении, не признают идеи развития природы по восходящей линии, но зато предлагают рассматривать живую и неживую природу во взаимосвязи, по возможности доводить до понимания школьников закономерности и целесообразность всего существующего и совершающегося в природе (Хмелевский 1876; Варавва, 1878; Ярошевский, 1879; Брандт, 1882).
Параллельно с любеновским развивается материалистическое направление, самым ярким представителем которого в этот период, является Александр Яковлевич Герд, написавший «Краткий курс естествознания» (1878). У Герда чётко прослеживаются экологическая направленность и эволюционные идеи. Он был убеждён, что вся природа возникла в результате прогрессивного развития материи, рекомендовал начинать изучение организмов с низших форм и постепенно переходить к высшим. Курсы ботаники и зоологии заканчивались краткими обзорами. Такие обзоры, по мнению Герда, должны были объяснить причины распространения организмов по Земле, показать неразрывную взаимосвязь между неживой природой, растениями и животными, раскрыть родственные отношения внутри растительного и животного мира и разъяснить поступательный ход исторического прогресса природы в целом. Для детей старшего возраста А.Я. Герд ввёл курс «История Земли». В «Предметных уроках» (1883) Герд отмечал, что растение строит своё тело из минеральных веществ. Для того чтобы изучить растение и понять, как оно живёт, необходимо иметь некоторые сведения о почве, воде и воздухе. Точно также вся жизнь животного зависит от растений и от окружающей его обстановки.
М. Сиязов, последователь Герда, написал для женских гимназий «Краткий курс ботаники» (1888). В учебнике давалось описание жизни растений в зависимости от условий существования. Идеи дарвинизма пронизывали всё содержание этого учебника. В его заключительной части было дано доступное для детей изложение основных положений учения Дарвина.
Отражение экологических и эволюционных идей в школьных курсах биологии в XX веке
После революции 1917 г. была создана единая общеобразовательная трудовая школа. В.М. Шимкевич и М.М. Соловьёв (1918) поставили вопрос о перестройке содержания биологического образования на основе эволюционной методологии. Академик В.Л. Комаров (1923) указывал на то, что при изучении естествознания нельзя скрывать от подрастающего поколения самое главное: эволюционный метод исследования явлений природы.
В первых проектах советских программ по биологии для средней школы (1918) предлагалась следующая структура курса: концентрически построенные природоведение, ботаника и зоология сменялись физиологией и общей биологией. В программу естествознания был введён курс эволюционной теории Ч. Дарвина. Н.К. Крупская (1923) писала о том, что знакомство с эволюционной теорией имеет особо важное значение.
Судовский (1924) отмечал убеждённость многих учителей и методистов в том, что курс общей биологии требует предварительного насыщения учащихся эволюционизмом. Б.Е. Райков (1960) впоследствии отмечал, что «биологическое» направление школы, советская методика не отбросила, а преобразовала в «эволюционно-биологическое».
В 20-е годы шли оживлённые дискуссии о конкретных путях проникновения эволюционных идей в содержание школьной биологии. Одни считали невозможным преподавание биологии в младших и средних классах на эволюционной основе (Шимкевич, 1918). Другие, напротив, были убеждены, что преподавание биологии без эволюционного учения немыслимо. Академик В.Л. Комаров (по Райкову, 1924) отмечал, что эволюционные идеи должны найти отражение в курсе ботаники и зоологии, без этого курсы ботаники и зоологии превращаются в ряд более или менее художественных картин, в простые зрительные восприятия.
В 20-е годы XX. века ведущей проблемой содержания биологического образования становится связь теории с практикой (в это период были отменены систематические биологические курсы, курс общей биологии сохранялся в VIII - IX классах). Большое внимание уделялось внеклассной работе с детьми, организовалось движение юных натуралистов. При этом широко использовались идеи К.А. Тимирязева о необходимости изучения местной природы (краеведческий подход). Тимирязев (1925) отмечал, что ни в какой отрасли знаний наше общество не отстало так от западного, как в знакомстве с окружающей природой. По примеру тимирязевской биостанции вскоре начали организовываться кружки юных натуралистов. Наряду с развитием юннатского движения получило большой размах экскурсионное дело, создана широкая сеть экскурсионных станций.
В 30-е годы издаётся учебник Б.В. Всесвятского «Ботаника» (1963), который просуществовал более 30 лет и позже, как дополнение к нему, «Методика преподавания ботаники» (Всесвятский, Вучетич, 1941). В методике указывается на необходимость прослеживать в курсе ботаники идею исторического развития растительного мира, уделяется большое внимание экологическим аспектам ботанических знаний. По каждому отделу растений рассматриваются вопросы происхождения, в темах «Мхи» и «Голосеменные» логически связываются экологические и эволюционные понятия.
В учебнике ботаники Б.В. Всесвятский отмечает, что введение в курс ботаники элементов экологии поднимет интерес учащихся к ботанике, а также будет способствовать усвоению ботанических знаний.
В 50-е-70-е годы были опубликованы работы ведущих методистов, раскрывающие проблему развития биологических понятий, среди которых большое внимание уделялось экологическим понятиям (Верзилин, 1956; Трайтак, 1975,1979).
В книге Н.М. Верзилина «Уроки ботаники в шестом классе» (1954) отмечается, что нельзя рассматривать преподавание темы «Основные группы растений» только как изучение отдельных представителей растительного мира. Необходимо дать учащимся широкое понятие о многообразном растительном мире, основных закономерностях его развития, его роли в жизни природы. Н.М. Верзилин составил схему «Развитие растительных групп и среда» и указал на то, что сравнение строения и условий жизни основных групп растений позволяет понять происхождение растений и развитие всего растительного мира.
В эти же годы были изданы методики обучения и преподавания ботаники, в которых нашли отражение эволюционные и экологические понятия, но не прослеживаются логические связи между ними, нет чёткой системы их параллельного формирования (Фёдорова, Беляева, Корчагина, Кивотов, 1964; Шапошников, 1965; Падалко, Фёдорова, 1973 и др.).
Н.М. Верзилин (1974), анализируя основные проблемы методики преподавания биологии, отмечает, что при изучении каждой группы растительного мира можно дать прекрасный материал, иллюстрирующий взаимосвязь растений со средой и их роль в природе.
И.Д. Зверев в книге «Проблемы методики обучения биологии в средней школе» (1978), как одну из важнейших целей биологического образования, называет ознакомление учащихся со строением и функциями биологических систем, их индивидуальным и историческим развитием, взаимоотношениями с окружающей средой и практическим значением для человека.
Выявление уровня усвоения учениками экологических и эволюционных понятий до проведения педагогического эксперимента
Нами были проведены собеседования с учащимися школ, в которых планировалось проведение педагогического эксперимента. Цель данных собеседований: выявить насколько ученики, изучившие раздел «Растения», усвоили экологические и эволюционные понятия. В собеседовании приняли участие ученики седьмых классов городских (252 ученика) и сельских школ (67 учеников).
Проведённое нами обследование знаний школьников по вопросам филогении и экологии показывает, что многие учащиеся, изучившие ботанику, не имеют ясного и образного представления об историческом развитии растительного мира и главнейших причинах эволюционного процесса, взаимосвязи организмов со средой их обитания. В подтверждение вышесказанному приведём некоторые примеры. Из собеседований со школьниками выяснилось, что они не могли назвать признаков древности и примитивности бактерий (75 % из опрошенных). Редко кто из учеников (11 % из опрошенных) образно представляет усложнение растительной организации водорослей и их роль в эволюции растительного мира. На вопрос о происхождении высших растений большинство учащихся отвечали, что их появление связано «с выходом водорослей на сушу» в прямом понимании этого выражения. Указать же причины, способствующие переселению древних водорослей на сушу и выработки у них соответствующих приспособлений к наземному образу жизни ученики затруднялись. Многие не знали, как объяснить закономерности произрастания мхов (86 % из опрошенных) и папоротников (82 % из опрошенных) в местах избыточного увлажнения. Причины изменения растительности в разные геологические периоды не были осознаны подавляющим большинством школьников. Многие школьники (90% из опрошенных) не могли объяснить, почему сосна произрастает на сухих песчаных почвах, под сильным солнечным освещением. Всё это свидетельствует о формализме в знаниях учащихся, не составляющих убеждение об историческом развитии растительного мира и связи растительных организмов со средой обитания. Кроме вопросов экологического и эволюционного содержания мы задали школьникам ряд вопросов, касающихся морфологии, анатомии, физиологии, онтогенеза отделов растений, бактерий, грибов, лишайников. Большинство опрошенных учеников показали достаточно приличный уровень знаний по вышеперечисленным группам вопросов. Результаты собеседований представлены в таблицах 1-2.
