Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ЗНАНИЙ О ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОМ УРОВНЕ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ
1.1. Системный подход - методологическая основа выделения знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни 9
1.2. Психолого-педагогические основы развития знаний 25
1.3. Отражение знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни в методике обучения биологии и в
школьной практике 42
ГЛАБА 2. МЕТОДИКА РАЗВИТИЯ ЗНАНИЙ О ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОМ УРОВНЕ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И ЕГО РЕЗУЛЬТАТЫ
2.1. Содержание знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни. Организация педагогического эксперимента 61
2.2. Методические условия развития знаний о виде 72
2.3. Методические условия формирования и развития знаний о популяции 82
2.4. Методика формирования и развития знаний об эволюции 91
Заключение 118
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 123
ПРИЛОЖЕНИЕ 149
- Системный подход - методологическая основа выделения знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни
- Психолого-педагогические основы развития знаний
- Содержание знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни. Организация педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования определяется социальными тенденциями развития общества и изменениями в современной биологической науке. На рубеже грядущего столетия человечество оказалось перед лицом глобальных проблем, от решения которых зависит само существование человеческой цивилизации.
Современная биологическая наука рассматривает жизнь как уникальное общепланетарное явление, как совокупность систем разного ранга - клетка, организм, популяция, вид, биоценоз, биосфера, способных к эволюционному развитию (В.Г.Афанасьев, С.В.Багоцкий, М.Ф.Веденов, Н.Н.Воронцов, Н.П.Дубинин, К.М.Завадский, В.И.Кремянский, НВ,Тимофеев-Ресовский, И.И.Шмальгаузен, Г.А.Югай, А.Г.Юсуфов и
ДР-)-
Большинство ученых выделяют в качестве одного из основных
популяционно-видовой уровень организации жизни, на котором наиболее
четко проявляются основные закономерности эволюции. Проблемы вида,
эволюции видов и жизни в целом являются ключевыми в биологической
науке, поскольку их решение составляет основу поиска ответов на
вопросы, связанные с прогнозированием дальнейших изменений живой
природы, сохранением биоразнообразия, последствий антропогенных
изменений в природе. В связи с этим значительно возрастает
общекультурная роль знаний о популяции, виде как биосистемах и
современных цитолого-генетических основах эволюционного процесса.
Особое' внимание этим знаниям необходимо уделять в курсе общей
биологии, где создаются возможности для раскрытия современного
понимания причин и механизма видообразования, эволюции на основе
накопленных учащимися знаний в основной школе.
Между тем, идея развития знаний о популяции, виде и эволюции не
находит достаточного отражения в курсе общей биологии, поэтому
качество их усвоения в большинстве случаев не достигает планируемого результата. Старшеклассники в целом демонстрируют недостаточно высокий уровень знаний по основным положениям эволюционной теории: путают движущие силы и результаты эволюции; не могут раскрыть механизм формирования приспособленности и видообразования; объяснить причины усложнения видов в ходе эволюции. Это можно объяснить тем, что в некоторых учебниках по общей биологии знания о популяционно-видовом уровне организации жизни не получают достаточного отражения, сведения о популяции и виде рассредоточены в разных темах и не образуют целостной системы, в ряде случаев эволюционное учение рассматривается до изучения цитолого-генетических знаний. Тем самым нарушается принцип последовательного развития понятий о популяционно-видовом уровне организации жизни в курсе общей биологии.
В соответствии с теорией развития биологических понятий
(Е.П.Бруновт, Н.М.Верзилин, Б.В.Всесвятский, И.Д.Зверев,
Б.Д.Комиссаров, В.М.Корсунская, А.Н.Мягкова, Н.А.Рыков) понятия
вида и эволюции относятся к общебиологическим. Впервые проблема
включения в школьный курс биологии знаний о популяции и виде как
целостных биосистемах выдвигается Б.В.Всесвятским,
Б.Д.Комиссаровым. Она получает дальнейшее развитие в диссертационных исследованиях Л.Е.Дмитриевой, П.А.Кузнецова, Е.А.Куликовой, Н.И.Мишук, П.И.Третьякова, где содержание общебиологических знаний разрабатывается на основе системного подхода. Реализация идеи построения содержания курса общей биологии на основе системного подхода нашла свое отражение в исследованиях Т.В.Ивановой, А.Н.Мягковой, разработавших ряд программ и учебных пособий для учащихся, исходя из принципов уровневой организации живой природы и ее эволюции.
Однако ряд вопросов, связанных с развитием знаний о
популяционно.-видовом уровне организации жизни в курсе общей
биологии, продолжает оставаться недостаточно исследованными как с
содержательной, так и процессуальной стороны. Особенно остро в этой
области стоят вопросы уточнения учебного содержания знаний о
популяционно-видовом уровне организации жизни в соответствии с
современным состоянием биологической науки, с учетом признаков
биосистем, определения места знаний о популяционно-видовом уровне
организации жизни в структуре курса общей биологии, выявления
методических условий их развития с учетом особенностей
познавательной деятельности учащихся. Поэтому проблема уточнения состава знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни и выявления методических условий их развития в курсе общей биологии представляется актуальной.
Проблема исследования состоит в разрешении противоречия между необходимостью формирования у учащихся знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни в соответствии с современным состоянием биологической науки и недостаточной разработанностью методики их формирования в старших классах общеобразовательной школы.
Цель исследования состоит в разработке методики развития знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни в курсе общей биологии.
Объект исследования - процесс обучения общей биологии в X-XI классах.
Предмет исследования - развитие знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни.
Гипотеза исследования: соответствие учебного содержания знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни современным
положениям биологической науки и достижение планируемых результатов обучения будет обеспечено, если определить состав и место знаний в структуре курса общей биологии на основе системного подхода, разработать методические условия их развития с учетом особенностей познавательной деятельности учащихся. Задачи исследования:
Уточнить состав знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни на основе системного подхода;
Определить место знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни в структуре курса общей биологии;
Выявить методические условия развития знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни с учетом особенностей познавательной деятельности учащихся;
Экспериментально проверить разработанную методику. Методологическую основу исследования составляет системный
подход, ориентирующий на необходимость изучения живой природы как совокупности иерархически организованных систем разного ранга (Б.Л.Астауров, В.Г.Афанасьев, Л.Ф.Берталанфи, И.Т.Фролов, Э.Г.Юдин). Исследование опирается на идею обучения как целостного процесса, единства его содержательной и процессуальной сторон (В.В.Краевский); теорию содержательного обобщения (В.В.Давыдов); концепцию содержания биологического образования (Т.В.Иванова, Г.С.Калинова, А.Н.Мягкова, В.З.Резникова); теорию развития биологических понятий (Н.М.Верзилин, Б.В.Всесвятский, И.Д.Зверев, Б.Д.Комиссаров, А.Н.Мягкова).
Методы исследования. В ходе исследования использовались теоретические и эмпирические методы. Анализ философской, естественнонаучной, психолого-педагогической и методической литературы позволил сформулировать теоретические позиции
исследования. Методы эмпирического исследования включали обобщение педагогического опыта по исследуемой проблеме, педагогический эксперимент, математическую обработку результатов исследования на основе анализа проверочных работ.
Этапы исследования.
На первом этапе (1996-1997 г.г.) были определены цели и задачи исследования, обоснована необходимость разработки учебного содержания знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни на основе анализа содержания этих знаний в современной биологической науке. Было уточнено учебное содержание знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни, проведена проверка качества их усвоения в школах.
На втором этапе (1997-1998 г.г.) были разработаны материалы для учителей и учащихся, участвующих в эксперименте, шло опытное обучение в школах №№5,6,12 г. Кызыл орды, №27 Кармакчинского района Кызылординской области, что позволило определить эффективность предлагаемой методики формирования знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни.
На третьем этапе (1998-1999 г.г.) осуществлялось экспериментальное обучение в школах №№5,6,12 г. Кызылорды и №27 Кармакчинского района Кызылординской области. Проводилась обработка и осмысление полученных в ходе эксперимента результатов.
Для организации педагогического эксперимента были подготовлены методические рекомендации для учителя, которые содержали общие задачи темы, поурочное планирование учебного материала, задачи каждого урока, его оборудование и основное содержание; проверочные вопросы и задания, направленные на определение качества усвоения учащимися знаний о популяционно-
видовом уровне организации жизни, а также учебные материалы для учащихся (задания разной сложности).
Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоит в уточнении учебного содержания знаний о виде и популяции как биосистемах и обосновании методических условий развития этих знаний в курсе биологии школ Казахстана.
Практическая значимость исследования состоит в разработке методических рекомендаций, использование которых обеспечивает развитие знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни и эволюции с учетом их последовательного усложнения и особенностей познавательной деятельности учащихся. Разработанная методика внедрена в практику работы школ №№5,6,12 г. Кызылорды и №27 Кармакчинского района Кызылординской области.
На защиту выносятся:
1.Состав знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни, выделенных с учетом признаков биосистем в биологической науке;
2.Методические условия развития знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни: установление связей между понятиями "популяция" - "вид" - "эволюция"; определение организационных форм, методов и приемов с учетом особенностей содержания знаний и этапности их формирования; активизация познавательной деятельности за счет использования заданий разной сложности; организация коллективной работы учащихся на уроке.
Апробация и внедрение результатов исследования: результаты исследования обсуждались на заседаниях лаборатории биологии ИОСО РАО (1996-1999 г.г.), на научно-практической конференции молодых ученых (1998 г.), на заседании совета кабинета биологии и химии при Институте повышения квалификации кадров города Кызылорды (1999г.).
Системный подход - методологическая основа выделения знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни
Поскольку одна из задач нашего исследования состоит в уточнении состава знаний о популяции и виде как целостных системах, возникает необходимость анализа роли системного подхода в биологической науке, его методологического значения как основы конструирования системы знаний.
В середине XX века возникает общая теория систем, представляющая собой научную основу системного подхода (79). Родоначальником общей теории систем считают Л.Ф.Берталанфи. По мнению ученого, общая теория систем способна вывести науку из тупика механического мировоззрения, согласно которому любое сложное явление может быть описано действием физических (механических) законов, управляющих поведением его составных частей.
Положения этой теории оказывают существенную помощь в построении концептуальных основ нефизических наук: она способствует разрешению проблемы единства научного анализа, над которой в XX веке безуспешно билась, например, "Школа логического позитивизма" (193).
Разработка теории системных исследований связана с именами таких ученых,- как В.Г.Афанасьев, И.В.Блауберг, В.И.Кремянский, Дж. Миллер, А.Раппопорт, В.Н.Садовский, М.И.Сетров и др.
Многие ученые (П.К.Анохин, Б.В.Всесвятский, А.Раппопорт) рассматривают общую теорию систем как мировоззрение или методологию, позволяющую подчеркивать те аспекты явлений и предметов, которые вытекают из общих свойств систем (103, 53, 8, 223, 211). А.И.Уемов отмечает, что "...системный подход ... представляет собой одну из форм конкретизации принципов диалектики, прежде всего принципа взаимосвязи явлений" (248, с. 8).
Целесообразность применения системного подхода ряд исследователей обосновывает тем, что основные объекты исследования в науке - системы, а системность - всеобщее, фундаментальное свойство организованной материи.
Мысль о том, что вся доступная нам природа образует некую систему, некую совокупность, связь тел, подчеркивает Ф. Энгельс (272).
Роль системного подхода в биологии раскрывают И.В.Блауберг, А.Раппопорт, В.Н.Садовский, И.Т.Фролов, Э.Г.Юдин (22, 211, 254).
Основная цель ОТС в биологии состоит в объединении разделов биологии, исследующих организмы как целостности, с разделами, изучающими биологические процессы; системный подход позволяет установить взаимосвязи между фактами науки и ее разделами.
Фактически каждый исследователь вкладывает в понятие системного подхода свое особое содержание. Но все они признают в качестве существенной характеристики системных объектов их сложность, однако само понятие сложности трактуется по-разному. В результате понятия "система" и "системный подход" в целом раскрываются очень широко и неопределенно.
В научной литературе в термин "система" вкладываются разные смысл и значение. В обиходной речи это слово часто употребляется как нечто организованное и упорядоченное в своих проявлениях, но научное понятие системы значительно сложнее.
Л.Ф.Берталанфи определяет систему как комплекс элементов, находящихся во взаимодействии (19, с.29); У.Росс Эшби - как "...нечто такое, что может изменяться с течением времени, любая совокупность переменных..., свойственных реальной машине" (19, с.18); А.Д.Холл и Р.Е.Фейджин - как "...множество элементов с отношениями между ними и между их атрибутами" (19, с. 252); В.Н.Топоров - как "...совокупность элементов, организованных таким образом, что изменение, исключение или введение нового элемента закономерно отражается на остальных элементах" (19, с. 180); В.Н.Садовский - "...множество элементов с их связями и отношениями, образующее некоторое целостное образование" (19, с.77); А.А.Малиновский - "...системы независимых и в той или иной степени взаимозаменимых единиц" (147, с.119); П.К.Анохин - "...только комплекс таких избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействия и взаимоотношения принимают характер взаимодействия компонентов для получения фокусированного полезного результата" (8, с.72). В определении, сформулированном П.К.Анохиным, на основе обобщения огромного эмпирического материала отражены системные закономерности фундаментального характера: фокусированность действия организованной системы, взаимодополняющий характер отношения ее элементов.
Исходя из анализа определений понятия "система", можно сделать вывод, что под системой подразумевается нечто целое, состоящее из множества взаимосвязанных компонентов или элементов.
Поскольку задача нашего исследования состоит в уточнении содержания знаний о популяции и виде, которые многие ученые- биологи относят к сложным системам, возникает необходимость рассмотрения признаков биосистем в науке.
Психолого-педагогические основы развития знаний
В современной гносеологии выделяют эмпирические и теоретические уровни познания, а также эмпирические и теоретические знания и понятия.
В.С.Швырев считает, что эмпирический уровень познания связан с фиксацией результатов наблюдений, экспериментов, а теоретический уровень - с построением какой-то теоретической картины данного объекта (264). Эту точку зрения разделяет Е.К.Войшвилло (47). По В.В.Краевскому эмпирическое знание представляет собой отражение явлений, а теоретическое - отражение сущности (128). По мнению И.Б.Михайлова, "...эмпирическое - это то состояние знания, при котором объект рассматривается как готовый, сформировавшийся, неизменный, ...когда знание фиксирует, но не объясняет причины ..."(160, с.328). Теоретическое - такое состояние знания, при котором "...объект дан в своем историческом формировании, в своем саморазвитии, как некоторая целостность, ступени, саморазвития которой и определяют ... все ее отдельные действия, проявления, черты и качества"(160, с. 347). Теоретическое знание представляет собой сложную развивающую систему, в которой по мере эволюции возникают все новые уровни организации (233).
Д.В.Вилькеев (44) и Н.К.Вахтомин (34) подчеркивают мысль о том, что эмпирическое знание - отражение отдельных отношений, а теоретическое знание - отражение их сущности. Н.К.Вахтомин выделяет два вида эмпирического знания: эмпирическое знание как знание простых фактов, которое не является результатом целенаправленной деятельности, оно не является научным; знание же фактов, полученное в результате сознательной деятельности, это есть эмпирическое научное знание. Эмпирическое знание возникает и развивается благодаря наблюдениям, описаниям, экспериментам, а теоретическое - посредством мышления.
Наиболее полный анализ эмпирического и теоретического знания проведен П.В.Копниным, который для характеристики этих знаний выделяет ряд признаков:
1. В эмпирическом знании объект отражен со стороны внешних связей и проявлений, доступных живому созерцанию, а теоретическое знание отражает объект со стороны его внутренних связей и закономерностей движения;
2. На эмпирическом уровне основное содержание знания получают непосредственно из опыта, а теоретическое знание постигается путем рациональной обработки эмпирического знания;
3. Логической формой эмпирического знания является отдельно взятое суждение, констатирующее факт, а логическая форма теоретического знания - система абстракций, объясняющих объект;
4. Применение эмпирических знаний ограничено, а теоретическое знание более широкое (119).
Различия теоретических и эмпирических знаний рассматривает В.В.Давыдов: теоретические знания формируются путем анализа роли и функции некоторого отношения вещей. Теоретическое знание, возникающее на основе преобразования предметов, отражает их внутренние отношения и связи. При воспроизведении предмета в форме теоретического знания мышление выходит за пределы чувственных представлений. Эмпирическое знание, в основе которого лежит наблюдение, отражает лишь внешние свойства предметов, полностью опирается на наглядные представления. В теоретическом знании фиксируется связь реального общего отношения с его различными проявлениями. В эмпирическом знании формально общее свойство выделяется как рядоположенное с частными свойствами предметов. Теоретическое знание при конкретизации требует его превращения в развитую теорию путем выделения и объяснения частных проявлений системы из его общего основания. Конкретизация эмпирического знания заключается в подборе иллюстраций, примеров, входящих в соответствующий формально выделенный класс (67, 68).
В соответствии с уровнями познания выделяют теоретические и эмпирические понятия. Эмпирические понятия чаще всего образуются на основе опыта при переходе от частного к общему, они не вскрывают сущности предметов и явлений. Теоретические понятия вскрывают сущность и системно-структурные взаимосвязи предметов, их целостность и динамику. Теоретические понятия развиваются по законам диалектической логики. К теоретическим понятиям Б.Д.Комиссаров и Е.П.Бруновт относят идеи, теории, законы, идеализированные объекты
Содержание знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни. Организация педагогического эксперимента
Содержание знаний определялось нами, исходя из современных представлений о популяции и виде как биосистемах, их эволюции, сформировавшихся в биологической науке в результате ее развития и внедрения системного подхода. В качестве системообразующих понятий содержания знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни мы рассматриваем понятия вида, популяции, эволюции. Состав знаний о популяции и виде определялся, исходя из основных признаков биосистем, выделяемых в современной биологической науке, среди которых за основу были взяты три признака: строение, функционирование и многообразие биосистем, которые составили основу разработки учебного содержания знаний о популяции и виде.
Понятие "эволюция" рассматривалось нами в качестве самостоятельного, поскольку эволюция является важнейшим признаком жизни, свойством любой биосистемы.
В содержание знаний об эволюции были включены современные представления о цитологических и генетических механизмах эволюционного процесса, поскольку в нашем исследовании цитолого-генетические закономерности изучались до знакомства с процессом эволюции (Таблица 2).
Третья задача нашего исследования состояла в определении методических условий развития знаний о популяционно-видовом уровне организации жизни. Исходя из выделенных выше методических условий (см. 1.2), формирование понятий популяции, вида и эволюции начиналось с введения их определений и раскрытия сущности в ходе лекции, рассказа или объяснения учителя. Эти же методы использовались на втором этапе - установлении взаимосвязей этих понятий при раскрытии сущности эволюционной теории. Выбор этих методов на начальных этапах формирования понятий был обусловлен сложностью и абстрактностью вводимых понятий, а также способностью старшеклассников к усвоению теоретических знаний в силу сформированности у учащихся этого возраста теоретического, абстрактного мышления.
На третьем этапе понятия популяции, вида и эволюции конкретизировались, расширялся их объем и углублялось содержание. На данном этапе для активизации познавательной деятельности учащимся предлагались задания творческого характера, которые обеспечивали применение полученных знаний на практике, побуждали их к размышлению (Таблица 4).
