Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретические основы развития знаний 7
1.1. Интеграция эволюционных и экологических знаний в науке 7
1.2. Развитие знаний в психолого-педагогической и методической литературе 34
1.3. Состояние преподавания и качества эволюционно-экологических знаний учащихся 46
Глава 2. Методика развития эволюционно-экологических знании и результаты эксперимента 59
2.1. Методические условия, способствующие развитию эволюционно-экологических знаний. Организация эксперимента 59
2.2. Дедуктивное ведение основных эволюционно-экологических знаний 72
2.3. Развитие знаний о микроэволюции 100
2.4. Развитие знаний о макроэволюции, развитии биосферы 124
Заключение 142
Выводы., 144
Литература... 145
- Интеграция эволюционных и экологических знаний в науке
- Развитие знаний в психолого-педагогической и методической литературе
- Методические условия, способствующие развитию эволюционно-экологических знаний. Организация эксперимента
Интеграция эволюционных и экологических знаний в науке
Вторая половина нашего столетия характеризуется повышением интереса к проблемам биологии и особенно экологии. Экологические знания всё больше приобретают интегральный характер, так как в них взаимопроникают науки о неживой и живой природе. Интеграция наук проявляется в создании междисциплинарных теорий. Ведущими из них являются учение об уровнях организации и эволюции жизни. В основе разработки синтетической теории эволюции (СТЭ) лежит интеграция знаний. СТЭ вобрала в себя теорию естественного отбора Ч.Дарвина, молекулярную биологию, цитологию и генетику, В настоящее время в неё интегрируется и комплексная наука экология.
В работах по истории биологии (Яблоков, Юсупов. 1976. с. 32; Развитие эволюционной теории в СССР. 1983. с. 53: Галл. 1984. с. 109-153; Северцов, 1984. с. 96) показано взаимопроникновение эволюционных и экологических идей. Однако не выделена периодизация их синтеза. На основе анализа работ на-званных-авторов п. прежде всего. Я.М. Галла (1934) можно составить сводную таблицу синтеза теории эволюции и экологических знаний (табл. 1).
Бытует мнение, что экология как раздел биологии сформировалась после эволюционной теории Ч. Дарвина. В пользу этого говорит хронология их появления: 1859 г. - утверждается теория естественного отбора (Ч. Дарвин), 1866 -впервые предложен термин "экология" (Э. Геккель), а как самостоятельная наука экология, по утверждению Ю. Одума (1975) оформилась лишь к 1900г. Однако вклад в эту науку был внесён многими биологами ещё до её выделения в качестве самостоятельной. Так, Антон Ван Левенгук был пионером в изучении "пищевых цепей" (Одум. 1975: Галл. Ненашев. 1979: Галл. 1984).
По мнению Я. М. Галла (1984) первый этап синтеза теории эволюции и экологии уже обнаруживается в содержании эволюционной теории Ж. Б. Ламарка в его идее взаимодействия организма и среды, Наряд} с законом градации, важнейшим фактором эволюции Ламарк считал влияние на организмы различных внешних условий. Первый синтез эволюционной идеи с экологией был осуществлен в форме ламаркизма, где основной единицей эволюции рассматривалась особь (организм). Таким образом. Ж. Б. Ламарк. по существу, заложил основы эволюционной аутэкологии (Галл. 1984; Галл и др.. 1989. с. 48).
Второй этап связан с выходом в свет работы Ч.Дарвина "Происхождение видов путём естественного отбора". В отличие от Ж. Б. Ламарка. Ч. Дарвин эволюционирующей единицей считает множество особей (разновидности, виды), а творческие факторы отбора - это. но Ч. Дарвину, воздействие биотических п абиотических условий па сообщество организмов. Экологические идеи в наибольшей степени отражены в классическом дарвинизме в учении о борьбе за существование и естественном отборе как движущих факторах эволюции.
Что касается учения о борьбе за существование как форме различных взаимоотношений внутри популяции, между популяциями н с факторами неживой природы, го Ч. Дарвин покачал, что ведущим фактором, ограничивающим численность особей, следует считать разнообразные биотические отношения - конкуренцию, хищничество, плрпштиэм. болезни. Он полагал, что различия между видами ослабляю! конкуренцию и допускают их сосуществование (Галл. 1976. с. 38: 1984. с. 121.
Очень современно выглядит анализ Ч. Дарвином эволюционных последе і -тіїі межвидовой конкуренции. Степень экологического сходства Дарвин и смерил таксономической близостью видов, полагая, что различия между видами ослабляют конкуренцию и допускают сосуществование видов. Он близко подошёл к принципу конкурентного исключения и экологической ниши. Дарвин рассматривал межвидовую конкуренцию в качестве мощного селективного агента, вызывающего дивергенцию и расхождение (Галл. Георгиевский. 1973. с. 12; Галл. 1975, с. 48; 1983. с. 120). В создании учения о борьбе за существование с конца XIX века и до настоящего времени принимали участие многие исследователи. Борьба за существование - одно из основных положений в теории эволюции, отражающее совокупность отношений между особями и различными факторами внешней среды. Особенно возрос интерес к этой проблеме в 20-50-е годы нашего столетня, когда полностью оформился союз генетики и дарвинизма, была сформулирована СТЭ и усилился интерес к синтезу экологических и эволюционных знаний. Экспериментальные работы ряда селекционеров, учение о биогеоценозах и. наконец, детальная экологическая оценка различных форм борьбы за существование показали, что они. по существу отражают весь спектр сложных отношений в системе "организм-среда". Стало очевидно, что борьба за существование не только движущая сила эволюции, но и условие существования экосистем.
Основываясь на статье Я.М.Галла и Г.Ф.Гаузе (1983, с. 203) мы выделили четыре периода изучения процесса борьбы за существование (таблица 2). 1726
Обобщена история учения о естественном отборе, как движущим факторе эволюции н причине приспособленности видов, представлена в виде обобщающей таблицы (таблица 3). Ч.Дарвин рассматривал естественный отбор как следствие борьбы а существование, т. е. как результат взаимодействия организма и среды. Диалектика теории состоит в том. что естественный отбор одновременно является и причиной приспособленности видов к условиям существования. Ніким образом, как отмечает Я.М.Галл (1984, с. По). "Ч.Дарвин был самым выдающимся конном ...ив теории естественного отбора осуществи:! самый грандиозный теоретический синтез экологических и эволюционных воззрении".
На третьем папе в начате XX пека выдающимися ботаниками Англии и Рос-сип (Л.Тенсли. Г.Солсбери. П.Ф.Мороюв. Н.П.Сукачев) была оценена и воплощена в практик) конкретных исследований значимость дарвиновского аиаліна проблем конкуренции как в ню.поционном аспекте, так и в плане изучения структуры и динамики. Были выполнены важные работы по исследованию внутри- и межви-довой конкуренции у травянистых и древесных растений (см. Я.М.Галл, 1976. с. 1?4). Однако эти работы не составили мощного исследовательского потока, а находились как бы в изоляции и "тонули" в массе аутэкологических работ. Дальнейшая разработка концептуальных схем популяционной экологии связана с деятель-ностью зоологов и математиков. С их работами связан третий, экспериментальный, этап в изучении параллели в развитии теории эволюции и экологии (Майр. 1968: Завадский. 1973: Галл. 1976, 1984: Гиляров, 1991).
Развитие знаний в психолого-педагогической и методической литературе
Знания - это проверенный общественно-исторической практикой результат процесса познания действительности, адекватное ее отражение в сознании человека в виде представлений, понятий, суждений и теорий (Российская педагогическая энциклопедия. 1993). Научные знания передаются путем целенаправленного обучения и характеризуются осмыслением фактов в системе понятий. Научные знания включаюі в себя теории, законы, закономерности, гипотезы, понятия, научные факты, когорыс лежат в основе формирования научной картины мира (Краевский. Лернер. 1983).
В педагогике знание рассматривается на двух уровнях: первый - через который проходит процесс усвоения и второй - как конечный результат этого процесса (Скаткнн, Краевский. 1981; Краевский. Лернер. 1983: С катки н. 1986; Усова. 1986). В первом случае знание можно определить как зафиксированную в памяти личности информацию об объектах действительности. Во втором знание -это воспринятая информация, которую человек способен применять на практике, исходных и новых условиях.
В современной гносеологии в соответствии с уровнями познания выделяют эмпирические и теоретические знания. Существует множество подходов к их определению (Вахгомии. 1973: Швырев. 1978: Стенин. 1979). Эмпирические знания - но знання о единичных предметах и явлениях, не связанных межд) собой, формируются они на основе чувственного опыта. Теоретические знания огража-Ю1 еишюеть явления, оперирую!- идеализированными объектами и абстрактными понятиями, раз ни на юте я посредством мышления. Интерес представляют различия теоретических и эмпирических знаний. вЕлдеденные В.В.Давыдовым (!1 72. Таблица М. Исходя из двух \ровней знания, результаты познавательного процесса фпкепр) кмея. соответственно, в эмпирических и теоретических понятих. Эмпирические понятия мог) г формироваться как пндчкгпкным. гак и де-д\кшвпым п\ [ем. Теоретические понятия формируются лишь дедуктивно. Именно пчч п\ п. выражает природ) іеоретического мышления.
В системе шапий важную роль играют понятия, которые представляют собой сложн\ю логическою, психологическою и философскую категорию. До недавнего времени іюияіие принимай! (а основною единиц) знання (І)Оіоянленскпіі. Менчинская. 1957; Кедров, 1965; Усова и др., 1986; Войшвилло, 1989). Б.М.Кедров (1965) определяет понятие как средство мысленного воспроизведения какого-либо
предмета как целостной системы. Иметь понятие о таком предмете - значит владеть общим способом мысленного построения этого предмета.
По мнению А.В.Усовой (1986). понятие - знание существенных свойств (сторон) предметов и явлений окружающей действительности, знание существенных связей и отношений между ними, мысленная модель реальности. Оно не только форми отражения объектов и процессов в сознании, но и действие по их мысленном) воспроизведению.
Но система научных знаний не сводится только к понятиям. Системе знаний учащихся в педагогической науке уделяется большое внимание. Считается необходимым, чтобы эта система удовлетворяла принципу систематичности знаний. Под систематичностью знаний понимается процесс и результат усвоения учащимися понятии и разделов в их логической связи и преемственности (Ш.И.Ганелин. П.II.Груздев. М.А.Данилов. Б.Т.Есипов. Л.В.Занков. Ю.А.Самарин, цитируется по Кориной. 197S).
В своих исследованиях мы придерживались взглядов Л.Я.Зориной, которая указывает на то. что системность знаний связана с осознанным усвоением научной теории, а научные теории изучаются в старших классах.
В науке в качестве особой, высшей формы обобщения знаний выступает научная картина мира.
Процесс усвоения основ наук во времени состоит из трех больших этапов (Зорина. 1978). Первый этап - усвоение отдельных понятий и их системы, фактов, законов. Второй этап - целостное усвоение научной теории. Третий этап -полостное усвоение основ наук.
В итоге усвоения основ паук в сознании учащихся должна быть сформирована науиш картина мира (Зорина. 1978).
1 процессе обучения происходи г развитие понятий. Вопросам их развития посвящены работы Д.П.Ьогоявленекого. Н.Л.Менчинекой (1959). М.Н.Шарда-кова (19б_і). П.Я.Гальперина (1965). .Л.С.Лрсеньева. В.СБиблера. Ь.М.Кедрова (!%7). В.В.Дапы/юва (1972. 1996). П.Ф.Талызиной (1975). Л.В.Уеовон (1986. I9SS). Л.С.Ві,поіскоиМІ99П.
Методические условия, способствующие развитию эволюционно-экологических знаний. Организация эксперимента
Исследование тенденций развития современной биологической науки, состояния преподавания и качества экологических и эволюционных знаний учащихся, анализ их развития в учебно-методической литературе и усвоения учащимися позволили выявить недостатки в преподавании и качестве знаний, наметить пути совершенствования содержания и структуры раздела "Общая биология".
Необходимость совершенствования знаний по эволюции вызвана их описательным характером, отсутствием у учащиеся необходимой цитологической и генетической подготовки к моменту изучения теории эволюции. Кроме того, прослеживается определенная изолированность эволюционных и экологических понятий. бессистемный характер знаний об уровневой организации жизни.
Перед нашим исследованием была поставлена задача - уточнить содержание эволюционных и экологических знаний, определить их структуру, выявить методические условия, обеспечивающие их взаимообогащение и усвоение школьниками.
Анализ работ по психологии, методологии, логике и методике, а также практики преподавания общей биологии позволил нам сделать вывод, что раздел обіцеії биологии должен строиться с учетом системно-структурного и э во; моцион но-э колош чес кого подходов (Арсеньев и др.. ]%7: Кремянекий. 1969; Копни н. 1974; Зорина. 1978: . Іериер, 1980: Вееевнтскіїн. 1985: Афанасьев. 1986: Иванова и др.. !997: Комиссаров. 1991).
В с нет с еиеіемію-структчрногп подхода живая природа рассматривается как сложная система, иеменгамп которой являются клетка, организм, популяция, вид. биогеоценоз и биосфера (Кремянекип. 1%1): В еде но в. К рем и иски и. 1970). )во.тю-пионно-жолої ическип синтез знаний в биологической па ке предполагает изучение сгрукт\рно-ф нкчионадьной организации каждого уровня жизни в свете идей эволюции. Эволюционные и экологические понятия являются общебиолої пчеекп-ми, шиеграпншы по сноси сминосги. обладают высоким мировоззренческим потенциалом.
По мнению Г.В.Ивановой (1998, с.38) для усвоения учащимися общебиологических понятий важна логическая структура учебного материала, которая определяется системой внутренних связей между понятиями. Логика построения учебного предмета должна учитывать идею развития системы понятий. Например, только на базе знаний основ молекулярной биологии, цитологии и генетики можно понять с шность эволюционных и экологических закономерностей.
Практика показывает, что эволюционные понятия сложны для усвоения учащимися даже старшего возраста. Поэтому важно было определить методические условия, способствующие повышению их доступности, совершенствованию качества этих знании.
На решение задачи развития эволюционных и экологических" знаний во взаимосвязи было направлено уточнение типовой программы по общей биологии. Исходя из системно-структурного подхода, нами была опрелелена структура раздела "Общая биология" (Таблица 6).
Согласно откорректированной нами программе, изучению эволюционно-экологических знаний как единой системы должно предшествовать усвоение учащимися понятий о строении и жизнедеятельности клетки, о структуре молекул ДНК. их \ двоении, перекресте хромосом при делении клеток, мутациях и переком-бмиациях генов, закономерностях наследственности и изменчивости.
