Публикация «Проблемное обучение как средство повышения познавательной активности учащихся различных возрастных групп»

Тема: Проблемное обучение как средство повышения познавательной активности учащихся различных возрастных групп.

Автор опыта: Хабарова Елена Петровна, учитель биологии, ГБОУ НАО «СШ №1 г. Нарьян-Мара с углублённым изучением отдельных предметов им. П.М. Спирихина»

Раздел 1.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ ОПЫТЕ.

Условия возникновения и становление опыта.

Проработав 23 года учителем биологии в городской школе, в классах различной возрастной нормы, классов с углублённым изучением отдельных предметов автор обратил внимание на то, что постановка проблемных вопросов на уроках биологии помогает учащимся легче включится в работу на уроках и повышает познавательную активность учащихся. Проведя первоначальные исследования в классах с углублённым изучением отдельных предметов за 3 года в различных возрастных группах автор обнаружил, что проблемные вопросы на уроках биологии повышают познавательный интерес учащихся. (Приложение 1, 2). Постановка проблемных вопросов особенно интересна учащимся 6-8 классов. (Приложения 1). [2]

Для увеличения познавательной активности учащихся мы стали регулярно использовать технологию постановки проблемных вопросов на уроках биологии в классах различной возрастной нормы. (Приложение 2).

Актуальность опыта.

При переходе к ФГОС возникает противоречие: в педагогической деятельности учитель желает как можно больше дать информации, затем  закрепить ее вопросами, тем самым тренируя (развивая) память учащихся. В тоже время педагог старается, чтобы максимально большое количество учащихся активно работало на уроках, но в некоторых классах резко падает интерес к изучаемому предмету. Осваивая технологии проблемно-развивающего обучения, учитель должен организовать самостоятельную познавательную деятельность как можно большего числа учащихся, но при низкой познавательной активности учащихся это крайне затруднительно. И тогда педагог прибегает к различным методикам, но на взгляд автора опыта самым эффективным считается метод постановки проблемных вопросов.[1]

Основная трудность в проблемном обучении – подбор проблемных заданий, которые должны вызывать интерес у учащихся с различным уровнем познавательной активности, быть доступными пониманию, быть одновременно посильными, и не слишком простыми, развивать творческое мышление. 

Ведущая педагогическая идея.

Ведущей педагогической идеей опыта считается повышение познавательной активности учащихся различных возрастных групп через постановку проблемных вопросов на уроках биологии.

Длительность работы над опытом.

Длительность работы над опытом составляет 3 года.

1 этап (сентябрь 2015 – февраль 2017 года) – изучение психолого- педагогической, методической литературы по теме определение проблемы, цели, задач исследования; педагогический анализ проблемы, отбор заданий для констатирующего эксперимента.

2 этап (март 2017 – май 2018 года) – проведение констатирующего эксперимента

3 этап (июнь 2018 – октябрь 2018 года) – обработка, анализ и обобщение результатов, полученных в ходе исследования, на основании которых были сформулированы выводы.

Диапазон опыта.

Диапазон педагогического опыта включает в себя систему уроков и внеурочной деятельности по биологии в 5-11 классах по УМК В. В. Пасечника.

Теоретическая база опыта.

В методике организации учения школьников большое значение имеет проблемное обучение. Великий русский педагог К.Д. Ушинский считал, что в обучении серьезное внимание надо обращать на возбуждение самостоятельной мысли ребенка, на побуждение его к поискам истины. «Самостоятельность головы учащегося, - подчеркивал великий педагог, - единственное прочное основание всякого плодотворного учения». Наиболее существенными элементами его являются:

- создание проблемной ситуации и определение познавательной задачи;

- возбуждение самостоятельной мыслительной деятельности учащихся, направленной на поиск решения познавательной задачи и овладение новыми знаниями;

- расширение, углубление и уточнение новых знаний в процессе тренировочно - творческих упражнений;

- осознание и овладение учащимися приемами умственной деятельности по приобретению новых знаний, как в процессе решения поисковой задачи, так и в системе тренировочно -творческих упражнений.

Основной целью проблемного обучения является формирование и развитие проблемного мышления у обучающихся с разной степенью познавательной активности. При использовании технологии проблемного обучения образовательный процесс строится так, чтобы ученик постоянно вовлекался в решение новых для него проблем, искал пути их решения, выдвигал различные гипотезы, доказывал или опровергал их. Структура проблемного урока представляет собой систему взаимосвязанных проблемных заданий, которые должны вызывать интерес учащихся, особенно если интерес к биологии выражен слабо. Проблемные задания должны быть интересны подавляющему количеству учащихся. Автором было замечено, что ученики со слабой выраженностью познавательной активности, включаются в обсуждение проблемных вопросов, если те построены на жизненном опыте учащихся. Проблемные вопросы формулируются в виде познавательной проблемной задачи. Для конструирования и решения проблемных заданий можно использовать следующую методику:

Алгоритм решения проблемной задачи включает три этапа.

1-й этап – осознание проблемы. Учащиеся вскрывают противоречие, заложенное в вопросе, пытаясь найти разрыв в цепочке причинно – следственных связей.

2-й этап – формулирование гипотезы, позволяющей разрешить найденное противоречие.

3-й этап – доказательство гипотезы. Поиск путей доказательства. Гипотезы требует от учащихся переформулировки задания или вопроса.

4-й этап – решение проблемы заканчивается общим выводом, в котором углубляются изучаемые причинно – следственные связи и раскрываются новые стороны познаваемого объекта или явления.

Например, используем на уроке «Строение прокариотической клетки» в 9 классах следующую проблемную задачу

Бактериям присущи все типы питания, как автотрофное так и гетеротрофное. Установлено, что гетеротрофные бактерии «употребляют в пищу» почти всё: различный мусор, нефть, парафин, стиральные средства и многое другое. Как объяснить тот факт, что у бактерий, которые питаются гетеротрофно, не наблюдается такой способ питания как фагоцитоз?

Решение

I-й этап – осознание противоречий данной проблемной задачи

Причина - Следствие

1.Бактерии могут питаться. Бактерии практически всеядны и питаются как автотрофно так гетеротрофно. Бактерии способны к самостоятельному синтезу органических веществ и способны потреблять уже готовые органические вещества.

2.Бактерии, которые способные к гетеротрофному питанию не способны самостоятельно вырабатывать органические вещества, а могут потреблять только готовые. Готовые органические вещества прокариоты потребляют различными способами. Значит, они могут использовать фагоцитоз.

3.Возникает противоречие, бактерии, питающиеся гетеротрофным способом, не используют фагоцитоз? Почему?

II-й этап – выдвижение гипотезы

Фагоцитоз – процесс захвата и поглощения клеточной мембраной твёрдых частиц. Если прокариотическая клетка не способна к фагоцитозу, значит, есть причины, не позволяющие ей осуществлять захват твёрдых пищевых частиц, следовательно образовывать пищеварительные вакуоли она также не может.

III – Доказательства гипотезы

Почему бактериальным клеткам, которые питаются гетеротрофно, не доступен фагоцитоз. Для ответа надо вспомнить особенности строения клеточной мембраны, её свойства. Основные источники информации: текст учебника (пар 2.1) и дидактические материалы.

Формируются доказательства:

поверхность клеток гетеротрофных животных (некоторых простейших, лейкоцитов крови) представлена только одной мембраной, которая обладает подвижностью и эластичностью, что позволяет ей достаточно легко обволакивать и захватывать твёрдые частицы;

поскольку прокариотическая клетка неспособна к фагоцитозу, значит, причина этого кроется в особенностях строении её поверхности, которая представлена не только клеточной мембраной, но и другими компонентами, в частности клеточной стенкой.

IV-й этап - общий вывод

Бактериальным клеткам недоступен фагоцитоз. Они получают пищу в виде растворов, так как их клеточная оболочка представлена кроме цитоплазматической мембраной, клеточной стенкой. Клеточная стенка бактерий состоит из муреина и представляет собой прочный нерастяжимый каркас (такой же как у растительной клетки и клетки грибов), через который твёрдые частицы не проникают, так как бактериальная клетка не способна менять форму для обволакивания пищевой частицы.

Возникающие и побуждающие к познавательной деятельности проблемы служат не только средством активизации мышления, но нередко определяют развитие склонностей и способностей подростков, что чрезвычайно важно при выборе профиля дальнейшего обучения или выбора профессии. Однако проблемную ситуацию создает не всякий вопрос, задача или противоречие. Если на тот или иной вопрос или задачу у ученика имеется готовый ответ, здесь не требуется по существу никаких мыслительных усилий, кроме припоминания и воспроизведения уже известных знаний. Такой вопрос нельзя отнести к проблемным. Познавательная же проблема характеризуется тем, что выводит ученика за пределы имеющихся у него знаний. При этом в ней есть что-то неизвестное, требующее поиска, мыслительной деятельности, иногда и нестандартного подхода к решению той или иной задачи.

Наличие познавательной задачи является лишь одной из черт проблемной ситуации. Дело в том, что учащихся не трудно вывести за пределы имеющихся у них знаний и поставить перед ними познавательные вопросы, однако их мышление может остаться «невключенным». Чтобы «включить» познавательную деятельность учащихся и направить ее на решение возникшей проблемы, в ней должно быть что-то известно, заданы какие-то отправные данные для размышления, для творческого поиска. Но в тоже время в задаче должно быть заложено либо противоречие. Важно, чтобы проблемная ситуация содержала в себе некоторый психологический элемент, заключающийся в новизне и яркости фактов, в необычности познавательной задачи. С тем, чтобы возбуждать у учащихся интерес и стремление к познавательному поиску и решению проблемной ситуации.

Психологи отмечают, что проблемная ситуация является начальным моментом мышления, источником творческого искания. Мотивация  или познавательная потребность возникает у учащихся в том случае, когда они не могут достичь цели с помощью известных им способов действия, знаний. Для решения проблемной ситуации необходимо не только иметь определённые знания, но и уметь выдвигать гипотезу, искать противоречия, сопоставлять различные факты. Эта познавательная потребность является «двигателем» в обучении и развитии учащихся.[4]

Проблемное обучение является одним из видов развивающего обучения. Методы развивающего обучения направлены на развитие творческой личности: лишь тот человек может успешно жить и полноценно действовать в изменяющемся мире, изменить этот мир, внести в него что- то новое, который способен самостоятельно выйти за пределы стандартного набора знаний, навыков и умений, сделать самостоятельный выбор, принять самостоятельное решение.[2]

Сегодня под проблемным обучением понимается такая организация учебных занятий, которая предполагает создание под руководством учителя проблемных ситуаций и активную самостоятельную деятельность учащихся по их разрешению, в результате чего и происходит творческое овладение знаниями, навыками, умениями и развитие мыслительных способностей.

Цель проблемно–развивающего обучения: формирование универсальных учебных действий, развитие теоретического мышления, познавательной активности, любознательности, эрудиции, творческого мышления и других личностно значимых качеств.[3]

В условиях частично-поисковой деятельности работа в основном направляется преподавателем с помощью специальных вопросов, побуждающих детей к самостоятельному рассуждению, выдвижению гипотез и активному поиску ответа на отдельные части проблемы.

В чем состоит суть проблемной ситуации? В ней содержится неизвестное (это может быть новое усваиваемое отношение, способ или условие действия). Думается, что сам факт столкновения с трудностью, невозможностью выполнить предложенное задание с помощью имеющихся знаний и способов действия рождает потребность в новом знании. Эта потребность и является основным условием возникновения проблемной ситуации.

В качестве еще одного компонента проблемной ситуации выделяются интеллектуальные возможности учащегося в анализе условий поставленного задания и усвоении (открытии) нового знания. Ни слишком трудное, ни слишком легкое задание не способствуют возникновению проблемной ситуации. Степень трудности задания должна быть такова, чтобы с помощью имеющихся знаний и способов действия учащиеся не могли его выполнить, однако этих знаний было бы достаточно для самостоятельного анализа содержания и условий выполнения задания.[5]

Обычно на таких уроках царит творческая атмосфера, снимается психологическая напряженность. Учащиеся после таких уроков не чувствуют усталости. И если в начале урока активно работают несколько человек, то постепенно втягивается все большее количество учащихся, заражаясь всеобщим настроением деятельности. Такие уроки оставляют чувство удовлетворения не только у сильных учащихся, но и учащихся со слабой познавательной активностью. Поскольку помогает им чувствовать себя на равных в обсуждении и решении проблемной ситуации.

Такие уроки способствуют максимальной реализации способностей, мышления и, конечно, личности. Принцип психологической комфортности заключается в том, что проблемный урок подразумевает личностный подход к учащимся. Проявить себя, показать свои способности, высказать неординарную мысль может любой ученик, на любом этапе урока, в любой форме. Он всегда будет услышан, понят, оценен, потому что первостепенная задача проблемного урока: выдвижение предположений и путей поиска решений. Так создается ситуация успеха и осуществляется гуманизация обучения, что особенно важно в современном обучении.

В современной педагогике даётся определение проблемной ситуации. Проблемная ситуация – психологическое состояние интеллектуального затруднения, которое возникает у человека, если он не может при помощи имеющихся знаний или выполнить известное действие прежними знакомыми ему способами и должен найти новый. Она обуславливает начало мышления в процессе постановки и решения проблемы.[6]

В дидактике разработаны типы проблемной ситуации и алгоритм их создания.

Алгоритм создания проблемной ситуации включает следующие компоненты.

•   Должно быть сформулировано такое практическое или теоретическое задание, при выполнении которого учащихся должен открыть подлежащие условию новые знания или действия. При этом необходимо соблюдены следующие условия:

- задания основывается на тех знаниях и умениях, которыми владеет ученик;

- неизвестное, которое нужно открыть, составляет общую закономерность, общий способ действия или некоторые общие условия выполнения действия;

- выполнение проблемного задания должно вызвать у обучающихся потребность в усвоении знаний.

- Задание должно соответствовать интеллектуальным возможностям              ученика.

- Оно должно предшествовать объяснению нового материала.

- В качестве проблемных заданий могут служить учебные задачи, вопросы и практические задания и т.п.

 - Следует различать проблемную ситуацию и проблемное задание. Задание может лишь вызвать проблемную ситуацию при определенных условиях.

- Проблемную ситуацию должен формулировать учитель путем указания ученику на причины невыполнения им поставленного практического  учебного задания или невозможность объяснения им  тех или иных продемонстрированных фактов.[5]

Принято различать четыре основных звена в технологии проблемного обучения: осознание общей проблемной ситуации; ее анализ и формулировка конкретной проблемы; решение проблемы (выдвижение, обоснование гипотезы, их последовательная проверка); проверка правильности решения проблемы.

            В зависимости от того, какие и сколько звеньев осуществляются в учебном процессе, можно выделить три уровня реализации технологии проблемного обучения.

            При традиционной технологии обучения учитель сам формулирует и решает проблему. Ученик должен понять и запомнить чужую мысль, запомнить формулировку, принцип решения, ход рассуждения.

Первый уровень технологии проблемного  обучения характеризуется тем, что педагог ставит проблему,  формулирует ее, указывает на конечный результат и направляет ученика на самостоятельные поиски путей решения.

Второй уровень отличается тем, что у ученика развивается способность самостоятельно и формулировать, и решать проблему, а педагог только указывает на нее, не формулируя конечного результата.

На третьем уровне педагог даже не указывает на проблему: ученик  должен ее увидеть самостоятельно, а увидев, сформулировать и исследовать возможности и способы ее решения. В итоге формируется способность самостоятельно анализировать проблемную ситуацию и видеть проблему, находить правильный ответ. Если педагог чувствует, что учащиеся затрудняются выполнить то или иное задание, он может ввести дополнительную информацию, снизить тем самым степень проблемности и перевести учащихся на более низкий уровень технологии проблемного обучения.[7][2]

          Проблемное обучение является развивающим. Переход от одной проблемной задачи к другой составляет суть проблемного обучения. Вариантами проблемного обучения являются поисковые и исследовательские методы, при которых учащиеся ведут самостоятельный поиск и исследование проблем, творчески применяют и добывают знания, а также учатся применять их на практике.

У учащихся есть три пути от проблемной ситуации к учебной проблеме. Если класс сильный, нужен побуждающий от проблемной ситуации диалог, в результате развиваются творческие способности учащихся, и они сами формулируют учебную проблему. Если дети не могут самостоятельно сформулировать проблему, необходим подводящий диалог, то есть учитель задает стимулирующие вопросы, которые помогают выдвигать гипотезы. Порой учителю на первых порах приходится самому создавать проблему, на этом пути творчество детей отсутствует.

 Выражение нового знания в новой форме

Этот этап урока можно провести тремя разными способами. Один из них – формулирование понятий и вопросов. Каждый ученик сам должен выразить полученное новое знание и представить его учителю и одноклассникам. Ребята могут работать в группах, парах, индивидуально, работая над составлением вопросов по материалу урока. Составляя вопросы и отвечая на них, учащиеся дважды упражняются в проговаривании нового материала. Так в 7 классе на уроке по теме «Земноводные» ребята получили такое домашнее задание: за рамками нашего урока осталось много интересного, придумайте 10 интересных вопросов и найдите на них ответы.

Примеры проблемных вопросов к разделу «Цитология»

1. Известно, что в спальне не должно быть слишком много растений, так как при этом ухудшается кислородный режим в помещении. Известно также, что растения при фотосинтезе выделяют кислород, обогащая им окружающий воздух. Не кажутся ли вам эти факты противоречащими друг другу? Почему?

2. Предположим, что у клетки появился поверхностный аппарат, полностью изолирующий её содержимое от внешней среды. Какие преимущества и какие трудности при этом возникли бы? К каким последствиям для самой клетки привело бы это событие?

3. Какие функции не смогла бы выполнять плазматическая мембрана, если бы в её состав не входили белки?

Совокупность целенаправленно сконструированных задач, включающих проблемные ситуации, призвана обеспечить главную функцию проблемного обучения – творческое усвоение содержания образования, формирование самостоятельной познавательной деятельности и развитие творческих способностей учащихся с разным уровнем познавательной активности.

При моделировании урока в режиме технологии проблемного обучения важно учитывать, что учащиеся должны выполнять проблемные задания самостоятельно на каждом этапе урока. Источники информации, которые учащиеся используют для решения проблемных задач по ходу урока, могут быть различными: статья учебника, устная информация от учителя, видеоряд, информационные листы, ресурсы Интернета. Важно, чтобы все учащиеся усвоили алгоритм решения проблемных заданий и приобрели навыки их решения.[7]

Новизна опыта.

Новизна опыта заключается в создании условий для повышения познавательной активности учащихся на уроках биологии для учащихся с различным уровнем познавательной активности.

Раздел 2.

ТЕХНОЛОГИЯ ОПЫТА.

В связи в обнаруженной проблемой определились следующие цели и задачи.

Цель:

Формирование познавательной активности и развитие творческих способностей    ученика через использование системы проблемных заданий на уроках биологии

Задачи

провести анализ психолого-педагогической литературы по теме исследования;

изучить и описать теоретические основы вопроса проблемного обучения учащихся.

изучить отношения учащихся разных возрастных групп к технологии проблемного обучения.

проанализировать данные анкетирования

разработка системы проблемных вопросов для различных возрастных групп;

выяснить причины интереса учащихся к проблемному обучению;

В современном образовании существует несколько классификаций проблемных заданий. Мы за основу классификации возьмём труды Гусловой М.Н. , такие как «Инновационные педагогические технологии». На основании классификации Гусловой мы можем выделить несколько типов проблемных заданий.[3]

Проблемные задания можно брать из КИМов для государственной итоговой аттестации для учащихся 9-11 классов. [5]

Проблема для учащихся 9 класса: В каких пищевых отношениях находятся животные и растения в нашей тундре?

Учитель предлагает найти в тексте учебника определение цепи питания (пар 5.3).

Потом проводится беседа по извлеченной информации и учащиеся отвечают на вопросы. Если на первый вопрос ответ есть в учебнике, то на второй надо проанализировать текст с аналогичной ситуацией и по аналогии выделить три фактора.

Из каких структурных звеньев состоят цепи питания?

Назовите не менее трех факторов, от которых зависит длина цепей питания.

Проблемные вопросы, направленные на полное понимание определённых терминов.[3]

 Проблемный вопрос, который просто необходимо задавать учащимся 7 классов, чтобы устранить недопонимание термина «одноклеточные». 

Найдите ошибку в утверждении «Если все одноклеточные –  простейшие, то  все простейшие – животные одноклеточные». (с.15 Биология. Животные.7 класс.) 

Проблемные вопросы, направленные на использование индивидуального жизненного опыта.[2][3]

При изучении темы «Дыхание» на уроке «Охрана воздушной среды» прошу привести аргументы в пользу влажной уборки помещений. Или при изучении темы «Осанка. Предупреждение плоскостопия» класс делится на группы по 4 человека и им выдаются вопросы для мозгового штурма. Учащимся надо выяснить причины нарушения осанки, установить для чего необходимо следить за осанкой. Ответить на вопрос «Что лучше: сумка или портфель?» и объяснить почему. Попробовать ответить на такой вопрос, какие требования необходимо предъявлять к рюкзаку при его покупке.

Проблемные вопросы, направленные на использование противоречивых фактов.[3]

Педагог может предъявить классу противоречивые факты, научные теории или взаимоисключающие точки зрения. Так на уроке биологии в 8 классе по теме «Форменные элементы крови» привожу такие данные: « Всем клеткам живого организма нужны питательные вещества и кислород. Кислород поступает через органы дыхания в кровь, а потом к каждой клетке. Потребность организма в кислороде не всегда одинакова. Когда человек сидит, он потребляет за 1 час 10-13 литров кислорода, а во время усиленной работы- 60-100 литров. Известно, что в 5 литрах воды может раствориться 0,1 л кислорода. В нашем организме 5 л крови. В состав кровяной плазмы (хорошо развитого межклеточного вещества соединительной ткани) входит 90% воды. Стало быть, в таком объеме крови может раствориться примерно 0, 1 л кислорода. Налицо явное противоречие: минимальное потребление кислорода в 100 раз больше того, которое содержится в крови. Каким образом организм обеспечивается столь большим количеством кислорода?»

Проблемные задания, при которых педагог сталкивает разные мнения своих учеников, а не предлагает детям чьи-то чужие точки зрения.[3]

Для этого классу предлагается вопрос или практическое задание на новый материал. На уроке в 8 классе при изучении темы «Поведение и психика» предлагаю следующую задачу:  «Известный литературный герой Маугли вырос среди зверей. При этом он был высокоразвитым мыслящим существом: руководил стадами диких животных, умел разговаривать на языках разных зверей и обладал всеми человеческими качествами. Оцените реальность описанного Киплингом облика Маугли с позиций современной науки».

Другая задача на уроке, тема которого - «Пищеварительная система» 8 класс:  В настоящее время широкое распространение получило вегетарианство, то есть употребление в пищу только растительных продуктов. Как вы относитесь к идее вегетарианского питания и почему? Дайте обоснованный ответ».

Проблемные задачи повышенного уровня сложности.[3][5]

Следующая проблемная   задача повышенного уровня сложности и используется в 9 классе для выявление основных признаков представителей царств живых организмов.

Можно ли точно провести грань между животными и остальными царствами живых организмов?

Алгоритм решения проблемы может быть следующим.

Осознание проблемы, вскрытие противоречий - Учащиеся знают царства Растений, Животных, Грибов, Бактерий. Каждое царство характеризуется отличительными признаками (строение клетки, тип питания). На основании данных фактов делаем предварительный вывод – да, можно провести грань между животными и остальными организмами. С другой стороны, нужно понимать, что у всех живых систем есть близкие черты строения и сходные жизненные функции. Налицо противоречие.

Выдвижение гипотезы - Эта грань относительна

Доказательства гипотезы - Представители всех царств обладают сходными механизмами обмена веществ. Состоят из клеток, близких по химическому составу и строению (общие органоиды животной и растительной клеток).  Имеют единый универсальный генетический код.

Делается вывод - Несмотря на существенные различия между царствами живой природы (Растения, Животные, Бактерии и Грибы) между всеми организмами есть общие признаки, поэтому эта грань относительна.

Следующий пример проблемной ситуации, которую автор создаёт в 7 классе при изучении темы «Общая характеристика насекомых».

Большинство насекомых имеет маленькие размеры. Как вы думаете, маленький размер насекомых – это преимущество или недостаток?

Решение

На первом этапе учащиеся осознают проблему и вскрывают противоречия. Выстраивают причинно- следственные связи.

Маленькие размеры. Это - недостатки

Маленькие размеры. Это - преимущества

Возникает противоречие и возникает вопрос «Почему»

На втором этапе учащиеся выдвигают гипотезу

Вероятнее всего, мелкие размеры насекомых являются все - таки преимуществом. Насекомые, несмотря на маленькие размеры, являются самым процветающим классом животных на планете Земля. Класс Насекомые является самым многочисленным среди животных, насчитывающим по самым скромным подсчётам, 1- 1,5 миллиона видов и обитающие во всех средах существования. Возможно, маленькие размеры обеспечивают насекомым определённые преимущества в осуществлении процессов жизнедеятельности, в частности питания, подвижности, дыхания.

Теперь гипотеза нуждается в доказательстве. Источником информации для решения проблемной задачи является текст учебника и дополнительная информация, которая показана на слайде презентации в виде круговой диаграммы.

Учащиеся, опираясь на материал учебника и информацию, показанную на слайде, делают предположение, что наружный хитиновый покров, выполняющий функцию защиты, должен быть очень прочным. Очевидно, что прочность наружного скелета зависит от его толщины. Если длина тела насекомого увеличится вдвое, толщина его покровов тоже удвоится. Но масса тела при этом возрастёт гораздо больше (примерно в восемь раз), так как она зависит от объёма. Следовательно, чтобы защитить такую массу надо бы, чтобы и покровы стали в восемь раз толще – и, естественнее, во столько же раз тяжелее. Следовательно, скорость передвижения насекомых сильно упадёт и они станут более доступны для хищников Поэтому насекомые животные, имеющие мелкие размеры.

Но доказать выдвинутую гипотезу можно иначе. Важное ограничение размера насекомых – особенности дыхания. Особенностью насекомых является тот факт, что кровь у них не участвует в транспорте кислорода, а переносит только питательные вещества. Кислород попадает во все части тела по системе разветвлённых трахей, которые пронизывают всё тело насекомых. В каждом сегменте тела обычно есть пара дыхалец, через которые воздух поступает в трахеи. Дыхальца могут открываться и зарываться, чтобы не выветривалась лишняя влага. Этот способ дыхания хорош, но при увеличении толщины тела длина трахей увеличивается, а также повышается их извилистость. Чтобы избежать кислородного голода, надо «проветривать» трахеи быстрее с помощью специальных приспособлений – эластичных мешков. Но ими нельзя обеспечить каждую трахею, так как расстояние между внутренними органами минимально. Кроме того, ускоренная вентиляция приводит к быстрой потере воды, что , естественно, приведёт к гибели насекомых от обезвоживания. Так что и дыхание ограничивает размеры тела насекомых.

Но у маленького размера есть и крупный недостаток. Маленькие насекомые становятся объектом питания более крупных животных, прежде всего позвоночных.

Теперь формируем общие доказательства:

- увеличение размеров тела приведёт к большой потере скорости передвижения;

- увеличение толщины покровов приведёт к быстрой потере воды при усиленной вентиляции и кислородному голоданию, связанному с увеличением длины и извилистости дыхательных каналов .

Следующим этапом будет формирование общего вывода по данной проблеме.

Мелкие размеры насекомых имеют больше преимуществ, чем недостатков. Да мелкие размеры привели к тому, что насекомые становятся пищей более крупных животных. Но мелкие размеры имеют ряд неоспоримых преимуществ, это быстрое передвижение животных, способность обеспечивать кислородом внутренние органы, несмотря на особенности работы кровеносной системы. Благодаря маленьким размерам насекомые освоили все среды обитания, стали самым процветающим классом на планете земля.

Этот тип проблемных вопросов автор работы выделил самостоятельно - это проблемные вопросы с региональным содержанием.

Например, для учащихся 7 классов можно поставить такой вопрос: В нашем округе многие увлекаются зимней рыбалкой. На реках и озерах рыбаки во льду делают проруби. Какова роль данных прорубей в жизни рыб?

Для учащихся 11 классов при изучении раздела «Экология» можно поставить такую проблему. На моховых болотах в нашем регионе можно встретить хищные растения – росянку, жирянку. Пищей росянки и жирянки служат мелкие насекомые. При этом выделяется пищеварительный сок, и насекомое «переваривается», питательные вещества всасываются растением. Объясните, с чем связан такой способ питания? Каково значение хищничества для растений, растущих на болотах?

Раздел 3.

РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ ОПЫТА.

Постановка проблемных вопросов является тем мощным рычагом воздействия на познавательную активность учащихся, повышает их интерес к изучаемому предмету.

Используя проблемные ситуации, создается осознанное затруднение учащегося, преодоление которого требует творческого поиска, заставляет ученика мыслить, искать выход, рассуждать, выдвигать гипотезы, подтверждать или опровергать их, переживать радость от правильно найденного решения, что способствует развитию активных познавательных интересов к биологии.

Проводимые исследования доказали, что интерес учащихся к проблемным вопросам возрастает и в классах с углублённым изучением отдельных предметов и различной возрастной нормы и вызывает повышенный интерес учащихся. Этот интерес не ослабевает и в профильных классах. (Приложение 1)

Также, к сожалению, автор отмечает, что в классах всех изучаемых групп есть учащиеся, которым не интересны проблемные вопросы, затрагивающие наш регион. Процент таких учащихся достаточно низок ( в среднем 9-12 %). Но автор видит в этом определённую проблему. По мнению автора, учителям естественно - научного цикла больше внимание нужно уделять региональному содержанию на уроках. (Приложение 1)

Небольшое количество учащихся оставляют равнодушными проблемные вопросы. В 6-8 классах и 10-11 классах этих учащихся немного (от 2до 6%) (Приложение 1), но в 9-х классах интерес заметно падает и достигает 12%. Учащиеся объясняют падение интереса выбранными экзаменами, большой нагрузкой и как следствие, усталостью на уроках. Но автор видит проблему не только в учащихся, но в постановке проблемных вопросов на уроках. Мы думаем, что надо несколько изменить проблемные вопросы, подобрать вопросы, с опорой на жизненный опыт.

Сравнивая результаты анкетирования учащихся 6-8 классов с углублённым изучением отдельных и предметов и учащихся обычных общеобразовательных классов можно заметить, что учащиеся классов с углублённым изучением отдельных предметов активнее принимают участие в обсуждении проблемных вопросов. (Приложение 2)

Проблемное обучение - это особый тип организации учебной работы на уроке, позволяющий активизировать познавательную деятельность учащихся и добиваться от них более осмысленного и прочного овладения знаниями. Однако применение проблемного обучения имеет свои пределы и ограничения. Неприменимо проблемное обучение на уроках, на которых изучается материал описательного характера. Сдерживает его применение и трудоемкость процесса. Иногда сообщающим методом можно изложить материал гораздо быстрее, чем проблемным способом. Естественно эффективность данного метода гораздо ниже, но есть очень объёмные темы, которые мы, к сожалению, можем изучить только сообщающим методом.

К факторам, ограничивающим применение проблемного обучения, относится также то, что в большинстве школьных учебников не учитывается необходимость использования проблемного обучения. Изложение материала в них ориентировано на репродуктивную деятельность учащихся. То же самое относится к большинству поурочных методических разработок, которые прилагаются к учебникам. В них больше излагается фактический материал и слабо раскрываются те разнообразные способы, которыми должен пользоваться учитель при его изложении. Проанализировав вышесказанное можно сделать вывод о том, что практические работники школ нуждаются не только в более глубоком осмыслении теоретической сущности и методики проблемного обучения, но и в действенной методической помощи, связанной с его применением в процессе учебных занятий.[4]

Данный опыт может быть рекомендован для педагогов, работающих в классах различных возрастных норм и интересующихся технологией проблемного обучения, как способом увеличения познавательной активности учащихся.

Список литературы.

Бардин, К. В. Чтобы ребёнок успешно учился / К. В. Бардин. – Москва : 1998. - 241 с

Беспалько, В. П. Слагаемые педагогической технологии / В. П. Беспалько. – Москва : Просвещение, 1989. - 300 с.

Бурский, А. А Вспомнить азы дидактики / А. А. Бурский // Психолого-педагогический журнал 2006 г. - № 2 - С. 8-11.

Битюкова, О. А. Система проблемных заданий на уроках биологии / О. А. Битюкова // Первое сентября . – 2017. - № 20. – С. 12.

Вахрушев, А. А, : Биология. От амёбы до человека: учебник / А. А.Вахрушев, О. В. Бурский, А. С. Раутиан - Москва : БАЛАСС 2005. – 243 с.

Гуслова, М. Н. Инновационные педагогические технологии : пособие для учителей / М. Н. Гуслова. - Москва : Академия , 2015 – 288 с.

Лернер, Г. И. ЕГЭ 2017. Биология : сборник заданий / Г. И. Лернер. - Москва : Эксмо, 2009. – 304 с.

Приложение 1

Данная диаграмма отражает исследования за сентябрь 2015 – февраль 2017 года.

Проводилось анкетирование по следующим вопросам.

1.Интересны ли вам проблемные вопросы?

А) да Б) нет В) иногда

2. Вызывают ваш интерес вопросы, затрагивающие наш регион?

А) да Б) нет В) иногда

3. вы стали более активны на уроках после решения проблемных вопросов?

А) да Б) нет В) иногда

4. поясните причину интереса к проблемным вопросам.

Анкетирование проводилось в 6а, 7а, 8а, 9а (классах с углублённым изучением отдельных предметов), а также в 7в, 8в и 9в классах. Также анкетирование проводилось в профильных классах 10а и 11а (физико-математический профиль) и 10б и 11б (классы гуманитарного направления). В каждом классе была выбрана контрольная группа из 10 человек. Следовательно в классах с углублённым изучением отдельных предметов было опрошено 40 учащихся, в классах средней возрастной группы 30 анкетированных. В профильных классах было опрошено по 20 учащихся физико-математического и гуманитарного профилей.

Данная диаграмма отражает интерес учащихся 6-8 классов к проблемным вопросам.

Как видно из диаграммы, подавляющему большинству учащихся интересны проблемные вопросы на уроках биологии. На вопрос «Почему интересны» учащиеся отвечали по-разному. Многие писали о том, что вопросы часто носили неожиданны характер и на первый взгляд не были привязаны к теме. Ученикам 6а класса больше всего запомнился урок «Голосеменные растения», в ходе которого изучался цикл развития голосеменных растений на примере сосны. Перед тем как приступить к данному разделу урока учитель попросила их вспомнить детское стихотворение «Мишка косолапый по лесу идёт..». и когда они почти хором закончили отрывок, учитель поинтересовалась «А какая шишка ударила мишке в лоб: женская или мужская?». Ответ необходимо было пояснить, опираясь на жизненный опыт.

Как показало анкетирование, учащимся 6-8 классов интересны проблемные вопросы, связанные с нашим регионом. Поясняя свой интерес, учащиеся писали о том, что вопросы связаны с жизненным опытом.

На третий вопрос учащиеся поясняли свой повышенный интерес к уроку тем, что вопросы часто носят практический характер.

Анкетирование в 9-х классах показало, что интерес к проблемным вопросам несколько снизился, особенно во втором полугодии. Но интерес к вопросам, связанных с нашим регионом по прежнему высок. Потерю интереса учащиеся объясняли тем, что возрастает нагрузка на уроках и больше сил они тратят на тех предметах, которые они будут сдавать в виде ОГЭ.

Анкетирование в профильных 10 и 11 классах показало, что интерес к проблемным вопросам по-прежнему высок. Но ученики физико-математического профиля обращали внимание на вопросы, которые были «более математическими» с их точки зрения. Например, начиная изучать раздел «Экология» в 11 классе учитель на уроке «Поток энергии и цепи питания» ставила на стол хрустальную фазу и просила в конце урока провести аналогию. Классы гуманитарного направления справились с этим заданием лучше и привели более красочные аргументы.

Приложение 2

Сравнивая результаты анкетирования учащихся 6-8 классов с углублённым изучением отдельных и предметов и учащихся обычных общеобразовательных классов можно заметить, что учащиеся классов с углублённым изучением отдельных предметов активнее принимают участие в обсуждении проблемных вопросов.

Если сравнить 7 –е классы, то можно заметить гораздо больший интерес учащихся 7а класса к проблемным вопросам.

При сравнении результатов 8а и 8в классов такой большой разницы выявлено не было. Автор объясняет это факт тем, что интерес к разделу «Биология. Человек» всегда гораздо выше, чем интерес к разделам «Биология. Многообразие покрытосеменных растений» и «Биология. Животные».

Приложение 3

Примеры проблемных вопросов.

Ученые подсчитали, что при нынешних темпах вырубки к 2001 году леса будут уничтожены на 40%, а через 100 лет будут вырублены полностью. Вырубка лесов влечет за собой исчезновение сотен тысяч животных и растений, изменение климата и многие другие бедствия. Но не рубить лес нельзя, он нужен для многих целей. Какой выход предлагаете вы из сложившейся ситуации? (11 класс, раздел «Экология»)

Почему врачи рекомендуют потреблять большие дозы витаминов для профилактики и лечения простудных заболеваний?(9 класс, тема «Витамины»)

В фантастическом романе «Человек-амфибия» юноше Ихтиандру пересажены жабры, которыми он дышит в воде. Какую физиологическую проблему, возникшую после этой пересадки и не позволяющую выжить человеку-амфибии в воде, не учёл автор романа? (8 класс, тема «Дыхание»)

Щенка кормили только молоком. Будет ли у него выделяться слюна, если ему покажут кусок мяса? Ответ поясните.( 8 класс, тема «Врождённые и приобретённые программы поведения»)

Неподалеку от водоёма, населенного многими видами животных, в том числе и земноводными, находится завод, не имеющий на трубах очистительных фильтров. В водоёме стала наблюдаться массовая гибель земноводных. Анализ проб воды не показал наличия каких-либо вредных веществ для живых организмов. Почему погибли земноводные? (11 класс, раздел «Экология»)

Предположим, что вы съели бутерброд с ветчиной. В каких отделах пищеварительной системы и с помощью каких веществ будут перевариваться его составные части? Как сделать этот бутерброд более полезным? Ответ поясните. (8 класс, тема «Пищеварение»)

Замечено, что содержащиеся в аквариуме пиявки перед грозой или снегопадом выползают из воды и присасываются к стеклу над её поверхностью. В ясную солнечную погоду они обычно находятся на дне водоёма или плавают в толще воды. - Предложите максимальное число гипотез, объясняющих это явление. - Какие из них кажутся наиболее вероятными? (7 класс, тема «Многообразие кольчатых червей»)

Лишайники на стволах деревьев не редкость. Они используют дерево просто как место поселения, т.е. это «квартиранты». А вот на деревьях в больших городах лишайников не встретишь. Предложите свои гипотезы, объясняющие данное явление.(11 класс, раздел «Экология»)

Летучие мыши чемпионы по непостоянству температуры тела. Амплитуда изменения температуры - 56°! Когда зверек летит, температура бывает около 40°, а зимой она снижается до 7,5°. Летом сердце сокращается у них 420 раз в минуту, а в спячке - всего 8 раз. Какое значение имеют эти биологические явления в жизни летучих мышей? ( 7 класс, тема «Многообразие млекопитающих»)

Известно, что бактериальная клетка не имеет ядра, координатора и регулятора всех функций клетки. Объясните, каким образом контролируется и регулируется нормальный ход всех внутриклеточных процессов в клетках бактерий? (9 класс, тема «Особенности прокариотной клетки»)

Большинство насекомых имеет маленькие размеры. Как вы думаете, маленький размер насекомых – это преимущество или недостаток?(7 класс, тема «Общая характеристика насекомых»)

Все водные организмы на суше сталкиваются с двумя основными проблемами: силой тяжести и иссушением. Первая лишает возможности передвигаться, вторая приводит к высыханию поверхностного слоя клеток, с потерей их функций. Все клеточные реакции обмена веществ это взаимодействие водных растворов. В высохших клетках обмен веществ прекращается. Чем отличаются животные, способные жить на суше? ( 9 класс, тема «Эволюция животного мира»)

Птицы и млекопитающие – теплокровные животные. Они способны поддерживать температуру тела на постоянном, оптимально высоком уровне. У большинства зверей она составляет 36 – 38 градусов, у птиц – 39 – 41 градус. Почему леопард съедает больше, чем крокодил? ( 7 класс, «Многообразие млекопитающих»)

Известный географ и путешественник А. Гумбольдт утверждал, что «человеку предшествуют леса, а сопровождают пустыни». Почему так считает ученый? .(11 класс, раздел «Экология»)

Рассудите спор: Известно, что даже при небольшой мышечной работе артериальное давление возрастает. 1-й ученик: «Это происходит потому, что работающие мышцы выделяют в кровь вещества, влияющие на просвет сосудов». 2-й ученик: «Когда мозг посылает к мышцам сигналы, заставляющие их работать, он одновременно посылает сигналы к сосудам, меняющим кровяное давление». Кто прав в споре? (8 класс, «Динамическая и статистическая работа мышц»)

Земноводные могут различать окраску предметов, цветов. Особенно они чувствительны к фиолетовой части спектра. - Какими опытами можно подтвердить эту реакцию амфибий? - Какие опыты вы могли бы предложить по изучению этого явления? (7 класс, «Общая характеристика земноводных»)

Мышка – трусишка, ты треска боишься?

– Ни крошечки не боюсь!

– А громкого топота?

– Ни капельки не боюсь!

– А страшного рёва?

– Нет!

– А чего же ты тогда боишься?

– Да тихого шороха.

Почему мышка ничего не боится, кроме тихого шороха? (7 класс, «Отряд Хищные»)

Количество злокачественных опухолей у коренного населения некоторых арктических районов оказывается заметно выше среднего. Исследователи связывают этот факт с резким увеличением поступления в организм людей на Севере радиоактивных веществ по цепи питания: лишайник – олень – человек. Как вы это понимаете? .(9, 11 класс, раздел «Экология»)

Лесоводы иногда называют березу доброй няней ели. И для этого у них есть все основания. Подлесок из молодых елочек, вырастающих под кронами берез, как правило, выживает и достигает зрелого возраста, и тогда для березы наступают тяжелые времена:

Крошки-ели, как мимозы,

Вырастают под березой.

А как выросли те крохи

Няньке стаю очень плохо!

Почему? Какое явление в жизни леса связано с описанным примером? ( 6 класс, «Природные сообщества»)

Растения болот (клюква, багульник, пушица и другие) живут в условиях большой влажности, но, тем не менее, имеют ряд признаков растений засушливых мест обитания (например, мелкие, кожистые листья). Как можно объяснить такие особенности строения листьев растений болот? (9, 11 класс, раздел «Экология»)