Методические рекомендации по некоторым вопросам подготовки учащихся к гиа и егэ

Ежегодный содержательный анализ ответов учащихся Государственной итоговой аттестации и Единого Государственного экзамен по биологии позволил выявить ряд вопросов, вызывающих затруднения учащихся в различных содержательных блоках, охватывающих содержания курса биологии за основную и среднюю школу.

Среди заданий части А (Блок 1), считающейся самой легкой, как в ГИА так и в ЕГЭ, определенные затруднения вызвали вопросы, проверяющие знания методов научного познания (9 класс), а также методов биологических наук (11 класс). Решаемость этих вопросов на уровне России составляет примерно 10-15% (Калинова Г.С., Никишова Е.А. Типичные ошибки при выполнении заданий Единого Государственного экзамена по биологии. – М.: ООО «ТИД «Русское слово – РС», 2009. – 120 с.).

Ответы школьников Чувашии, как показывает практика (2008-2011 гг.), не стали исключением.

В чем причина такого явления, и каковы возможные пути решения данной проблемы?

Задания ГИА (9 класс), в соответствии с кодификатором, проверяют знания учащимися методов изучения живых объектов: биологический эксперимент, наблюдение, описание и измерение биологических объектов (пример 1), а задания ЕГЭ (11 класс) - методы биологических наук, связанные с изучением основных уровней организации жизни (пример 2). В первом случае используются репродукции известных картин.

Пример 1:

1. Применение какого научного метода иллюстрирует сюжет картины голландского художника Я.Стена «Пульс», написанной в середине VII века?

1) моделирование

2) наблюдение

3) эксперимент

4) измерение

2. С применением какого научного метода связано исследование процесса образования условного рефлекса?

1) экспериментальный

2) исторический

3) сравнительный

4) описательный
3. Пример какого научного метода иллюстрируют картины голландского художника Рембрандта «Уроки анатомии доктора Тюльпа», написанный в 1632 году:

1) моделирование

2) эксперимент

3) наблюдение

4) измерение


4. Какой метод используются при изучении под микроскопом передвижения амебы обыкновенной:

1) измерение

2) моделирование

3) сравнение

4) наблюдение
Пример 2:

Строение органоидов клетки изучают с помощью метода:

1) микроскопии

2) химического анализа

3) экспериментального

4) гибридологического
Методы исследования клетки и их назначение.

А) Методы для изучения химической организации клеток____________;

Б) Методы для изучения жизнедеятельности клеток________________
1) светооптическая микроскопия

2) авторадиография

3) электрофорез

4) электронная микроскопия

5) хроматография

6) культура клеток (тканей)
Изменение структуры и числа хромосом изучают с помощью метода:

1) центрифугирования

2) гибридологического

3) цитогенетического

4) биохимического

На наш взгляд, одной из причин низкой решаемости данных заданий, является непонимание учащимися того, что такое наука и какие методы научного познания используются в научных целях. Процесс усложняется тем, что у самих учителей нередко представление о получении знаний в области естественных наук сформировано примерно так же, как и у неспециалистов, поскольку большинству из них не приходилось в своей преподавательской деятельности заниматься научными исследованиями. Кроме того, в связи с недостатком времени (традиционно эти вопросы изучаются в 9 и 10 классах на первых уроках раздела «Общая биология»), учителя, как правило, уделяют мало внимания рассмотрению данной темы и изучение ее в большинстве случаев проходит формально. Результат – низкая решаемость вопросов ГИА и ЕГЭ по данной тематике.

Следует отметить, что тема «Методы научного познания» включена не во все действующие УМК. Наиболее полно и доступно материал по методам научного познания представлен в учебниках издательства «Мнемозина»: «Биология», 9 класс (Ефимова Т.М. Биология. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений/ Т.М Ефимова., А.О. Шубин, Л.Н. Сухорукова; под ред. Д.И.Трайтака и Н.Д. Андреевой. – 2-е изд., стер. – М.: Мнемозина, 2009. – С.9-11.) и «Биология», 10-11 класс (Андреева Н.Д. Биология. 10-11 классы: для общеобразоват. учреждений/ Н.Д. Андреева. – 2-е изд., стер. – М.: Мнемозина, 2009. – С.7-8.).

К сожалению, названные выше учебники являются новыми, и практически не используется в школах Чувашской Республики, хотя, начиная с 2009 года, на курсах повышения квалификации учителей биологии осуществляется знакомство с этим новым УМК. Именно названные выше учебники можно рекомендовать для подготовки учащихся к ГИА и ЕГЭ.

Учитывая важную роль материала о методах биологической науки и, исходя из того, что в основе построения школьного раздела «Общая биология» лежит уровневая организация живого, следует формировать знания данного блока на протяжении всего раздела, уделять им внимание и при контроле знаний. Можно предложить следующие подходы в решении данной проблемы:

1. Организация понятийно-терминологической работы с учащимися.

На первых этапах подготовки учащихся к ГИА и ЕГЭ необходимо ознакомить их с основополагающими понятиями: «наука», «научный метод», «ученый» и др. с дальнейшей конкретизацией этих понятий на основе справочной литературы и словарей.

Очень важно показать школьникам, что под «научным методом познания» понимается методика деятельности ученого, состоящая из следующих этапов:

I. Явления – наблюдения – описание – определение моделей и/или проблем.

II. Сбор информации – формулировка гипотезы – релевантные наблюдения.

III. Проверка гипотезы – формулировка выводов – презентация результатов и выводов.

Не смотря на то, что реальность не столь линейна, как она представлена здесь, данная схема может служить опорой для первоначального представления учащихся о научном познании.

При этом необходимо напомнить, что на «практике нередко некоторые этапы пропускаются, или на каком-то из них работа останавливается и приходится возвращаться на несколько «шагов» назад. К тому же, каждому конкретному исследователю не под силу пройти все этапы этой схемы от начала до конца. Поэтому все ученые специализируются на определенных видах научной деятельности» (Бюстраан В. Наука в курсе естествознания начальной и младшей средней школы// Мотивация в изучении естественных наук/ Нидерланды: Педагогическая Высшая школа Амстердам/Университет Твенте, 2008. – С.8-11.).

В частности, полезно рассказать школьникам о системе разработки научных теорий, используя конкретные примеры. Прекрасным «путеводителем» в мир науки может служить книга всемирно известного ученого Ганса Селье «От мечты к открытию» (Селье Г. От мечты к открытию: Как стать ученым: Пер. с англ./Общ.ред. М.Н.Кондрашовой и И.С.Хорола. – М.: Прогресс, 1987), в которой на примерах автобиографий ученых показана роль различных факторов, определяющих, как свершаются научные открытия, разрабатываются научные теории и на каких основаниях они принимаются или отвергаются.

Пример 1. Открытие инсулина.

После первой мировой войны Фредерик Бантинг, вернувшись с военной службы, занялся медицинской практикой в маленьком тогда городе Лондоне канадской провинции Онтарио. Однажды вечером он читал статью о дегенеративных изменениях, которые происходят в поджелудочной железе, если ее протоки закупорены камнями. Потом он отравился спать, но долго не мог заснуть: у него создалось интригующее, хотя и смутное впечатление, что эти дегенеративные изменения могут помочь пролить свет на загадочную (в то время) роль, которую поджелудочная железа играет в заболевании диабетом. И вот около двух часов ночи идея внезапно осенила его. Он тут же записал ее следующим образом: "Перевязать панкреатические протоки у собак. Подождать шесть-восемь недель, чтобы произошла дегенерация. Удалить остаток и экстрагировать".

Для многих ученых чрезвычайно затруднительно отчетливо сформулировать идею на фоне многочисленных психологических тормозов, возникающих в состоянии полного бодрствования; в то же время в полусознательном состоянии, перед тем как заснуть или проснуться, инстинктивно ощущаемые концепции проявляются отчетливо и без всякого усилия.

Бантинг не мог реализовать свой план у себя в городе, поэтому он отправился к профессору Дж. Маклеоду в университет Торонт и получил у того необходимые советы и оборудование для проведения эксперимента. Работа началась 16 мая 1921 г. В ней принял участие талантливый молодой студент по фамилии Бест, который был уже знаком с кропотливой и мало тогда известной методикой определения содержания сахара в малых образцах крови.

После нескольких неудач 27 июля 1921 г. Бантинг и Бест имели, наконец, одну собаку с перевязанным протоком и остатками дегенерированной поджелудочной железы, а другую - с острым диабетом и удаленной поджелудочной железой. Остаток вырожденной поджелудочной железы первого животного был удален, измельчен и экстрагирован на холоде примерно в 100 куб. см. физиологического раствора. 5 куб. см было введено внутривенно собаке без поджелудочной железы, и два часа спустя содержание сахара в ее крови упало с 200 до 110 мг на 100 куб. см.

К январю 1922 г. в одной из больниц Торонто первые диабетические больные лечились экстрактом из поджелудочной железы крупного рогатого скота.

Помогают школьникам лучше запечатлеть отдельно взятый метод научного исследования и конкретные примеры.

Далее можно сравнить этот пример с определением из словарей или Википедии:

Для этого необходимо не только познакомить будущих исследователей с сутью понятий методов научного познания, таких как «наблюдение», «гипотеза», «эксперимент», но и сформировать представление о них на конкретных примерах.

Положительный эффект в этом случае имеет игра «Наука», в которой используется метод мозгового штурма.

Учащиеся разбиваются на подгруппы по 4-6 человек («исследовательские лаборатории») для выполнения ряда задач. На каждую задачу отводится 10 минут.

На примере этой задачи учащиеся усваивают этапы и методы научного исследования:

• 
  наблюдение (мы наблюдаем за человеком);
  
• 
  гипотеза (каковы возможные причины и следствия), проверка гипотезы (пронаблюдать дальше, спросить, найти ответ в книге, провести эксперимент и т.д.);
  
• 
  выводы.
  

В ходе выполнения задачи учащиеся приобретают опыт анализа и развивают критическое мышление.

• 
  безопасность для здоровья и экологии,
  
• 
  низкие затраты на воплощение идеи и т.д.
  

Подобные примеры, как показывает практика, помогают учащимся разобраться с такими сложными вопросами, как научные методы исследования.