ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ
ГОУВПО « АДЫГЕЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультетестествознания
Кафедрафизиологии
Курсоваяработа
«Методмоделирования в ходе изучения вопросов общей биологии»
ТкаченкоАнастасия Николаевна
Студентка 4курса заочного отделения
Научныйруководитель:
кандидатпедагогических наук
доцентКалашникова О. К.
Майкоп2010 год
Содержание
Введение
Глава I.
1.1 История моделирования как метода познания
1.2 Гносеологическая специфика модели и ееопределение
Глава II.
2.1. Моделированиев биологии
2.2. О формахмоделирования биологических понятий
Заключение
Литература
Введение
Для современной образовательной системы проблема умственного воспитаниячрезвычайно важна. Необходимость компетентно ориентироваться в возрастающемобъеме знаний предъявляет иные, чем были 30-40 лет назад, требования кумственному воспитанию подрастающего поколения. На первый план выдвигаетсязадача формирования способности к активной умственной деятельности. Насовременном этапе надо давать детям ключ к познанию действительности, а нестремиться к исчерпывающей сумме знаний.
Между тем во многих странах мира во всех звеньях системы просвещения –от дошкольных учреждений до университетов – отмечаются, с одной стороны, ростинформированности, с другой стороны – снижение в целом качества знаний,умственного развития обучающихся.
С этой точки зрения представляется актуальным исследование всех аспектовумственного воспитания, его задач и организационных методов. Одним из наиболееперспективных методов реализации умственного воспитания является моделирование.Метод моделирования открывает перед педагогом ряд дополнительных возможностей вумственном воспитании. Именно поэтому темой курсовой работы было избраноисследование метода моделирования в ходе изучения вопросов общей биологии.
Тема нашей работы: «Метод моделирования в ходе изучения вопросовобщей биологии».
Объект исследования — моделирование как метод обучения.
Предмет исследования — влияние метода моделирования напознавательный интерес и творческую активность учащихся в процессе изучениябиологии.
Цель: обосновать эффективность использования метода моделированияпри изучении биологии.
Глава I.
1.1 Историямоделирования как метода познания
Моделирование как познавательныйприём неотделимо от развития знания. Практически во всех науках о природе,живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей являетсямощным орудием познания. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны исложны, что лучшим способом их изучения часто является построение модели,отображающей какую-то грань реальности и потому многократно более простой, чемэта реальность, и исследование вначале этой модели.
Многовековой опыт развития наукидоказал на практике плодотворность такого подхода.
Однако моделирование как специфическоесредство и форма научного познания не является изобретением 19 или 20 века.
Достаточно указать на представленияДемокpита и Эпикура об атомах, их форме, и способах соединения, об атомныхвихрях и ливнях, объяснения физических свойств различных веществ с помощьюпредставления о круглых и гладких или крючковатых частицах, сцепленных междусобой. Эти представления являются прообразами современных моделей, отражающихядеpно-электpонное строение атома вещества [5].
По существу, моделирование как форма отражениядействительности зарождается в античную эпоху одновременно с возникновениемнаучного познания. Однако в отчётливой форме (хотя без употребления самоготермина) моделирование начинает широко использоваться в эпоху Возрождения;Брунеллески, Микеланджело и другие итальянские архитекторы и скульпторыпользовались моделями проектируемых ими сооружений; в теоретических же работахГалилео Галилея и Леонардо да Винчи не только используются модели, но ивыясняются пределы применимости метода моделирования.
И. Ньютон пользуется этим методом ужевполне осознанно, а в 19 веке трудно назвать область науки или её приложений,где моделирование не имело бы существенного значения; исключительно большуюметодологическую роль сыграли в этом отношении работы Кельвина, Дж. Максвелла,Ф. А. Кекуле, А. М. Бутлерова и других физиков и химиков — именно эти наукистали, можно сказать, классическими «полигонами» метода моделирования. [1]
20 век принес методу моделированияновые успехи, но одновременно поставил его перед серьезными испытаниями. Содной стороны, развивающийся математический аппарат обнаружил новые возможностии перспективы этого метода в раскрытии общих закономерностей и структурныхособенностей систем различной физической природы, принадлежащих к разным уровняморганизации материи, формам движения. С другой же стороны, теорияотносительности и, в особенности, квантовая механика, указали на неабсолютный,относительный характер механических моделей, на трудности, связанные смоделированием.
Появление первых электронныхвычислительных машин (Джон фон Нейман, 1947) и формулирование основныхпринципов кибернетики (Норберт Винер, 1948) привели к поистине универсальнойзначимости новых методов — как в абстрактных областях знания, так и в ихприложениях.
В конце 40-х годов в нашей странекибернетика подвергалась массированным атакам. В литературе, в том числе и вучебных пособиях, утверждалось, что это реакционная лженаука, поставленная наслужбу империализму, которая пытается заменить мыслящего, борющегося человекамашиной в быту и на производстве, используется для разработки электронногооружия, и т.п.
Реабилитация кибернетики произошлаблагодаря стараниям ряда крупных ученых, прежде всего А.А. Ляпунова,отстаивавших правомерность и материалистичность кибернетического взгляда намир.[8,12]. Вслед за учеными эту задачу взяли на себя профессиональные философы[14] (Баженов, Бирюков, Новик, Жуков и другие). Это тем более важноподчеркнуть, так как многие направления в науке еще долго оставались подидеологическим запретом (например, генетика). Во время «оттепели» сталаинтенсивно развиваться и та область кибернетики, которая впоследствии былаосознана как проблематика систем искусственного интеллекта. [6]
Моделирование ныне приобрелообщенаучный характер и применяется в исследованиях живой и неживой природы, внауках о человеке и обществе.
Многочисленные факты,свидетельствующие о широком применении метода моделирования в исследованиях,некоторые противоречия, которые при этом возникают, потребовали глубокоготеоретического осмысления данного метода познания, поисков его места в теориипознания.
1.2 Гносеологическаяспецифика модели и ее определение
На сегодняшний момент нет устоявшейсяобщепринятой точки зрения на место моделирования среди методов познания.Множество мнений исследователей, занимающихся данным вопросом, тем не менее,укладываются в некоторую область, ограниченную двумя полярными мнениями. Одноиз них рассматривает моделирование как некий вторичный метод, подчиненный болееобщим (менее радикальный вариант той же по сути позиции— моделированиерассматривается исключительно как разновидность такого эмпирического методапознания как эксперимент). Другое же, наоборот, называет моделирование «главными основополагающим методом познания», в подтверждение приводится тезис, что«всякое вновь изучаемое явление или процесс бесконечно сложно и многообразно ипотому до конца принципиально не познаваемо и не изучаемо» [4].
Главной причиной возникновения стольразличных позиций автору видится отсутствие общепринятого и устоявшегося внауке определения моделирования. Ниже предпринята попытка анализа несколькихопределений термина «моделирование» и непосредственно связанного с ним термина«модель». Это вполне оправдано, так как подавляющее большинство источниковопределяют моделирование как «исследование процессов, явлений и систем объектовчерез построение и изучение их моделей». То есть наибольшую сложность представляетпроблема определения модели.
Сперва выделим определение, котороепредлагает Оксфордский Толковый Словарь [26]. В нем приведено семь определенийпонятия «модель», из которых наибольший интерес представляют два: «Модель —трехмерное представление субъекта, вещи или структуры; обычно в уменьшенноммасштабе» и «Модель — упрощенное описание некоей системы для дальнейшихрасчетов». Иными словами, авторам не удается выделить настоящие существенныепризнаки модели и они предлагают различные определения для различных видовмоделей (более подробное обсуждение классификации моделей приведено ниже, здесьже отметим, что первое оксфордское «определение» описывает достаточно узкийкласс предметных моделей, а второе лежит где-то в плоскости абстрактно-знаковыхмоделей). Основная ошибка данных определений — их узость, объем понятия«модель» неизмеримо больше, чем предлагаемый авторами словаря.
Сходная проблема (только в менеезначительных масштабах) возникает и при анализе определения «модели» вСоветском Энциклопедическом Словаре (СЭС). Модель авторами рассматриваетсядвояко. В узком смысле — это «устройство, воспроизводящее, имитирующее строениеи действие какого-либо другого (моделируемого) устройства в научных,производственных или практических целях» [18]. Опять-таки слово «устройство»,встречающееся в определении автоматически приводит к сужению понятия «модель»как минимум до понятия «материальная модель». Тем не менее, это определениепредставляет собой гораздо большую ценность, чем первое определениеоксфордского словаря, так как содержит внутри себя чрезвычайно важную (какбудет показано далее) формулировку, раскрывающую сущность моделирования —«строение и действие».
Второе определение СЭС («Модель —любой образ какого-либо объекта, процесса, явления, используемый в качестве егозаместителя или представителя), наоборот, является слишком широким. Сложнопредположить, что снимок ядерного взрыва может служить моделью самого взрыва. Вданном случае, авторы в стремлении к краткому, но емкому определению принесли вжертву сущность понятия «модель». Данное определение отражает скорее внешниепризнаки, которыми обладает модель, но не её внутреннее содержание. Однако,рациональное зерно есть и в этом определении — за словом «образ» угадываетсяболее важное (с философской точки зрения) понятие — «отражение».
Ещё одно определение «модели»приведено в учебнике [13]: «Модель является представлением объекта в некоторойформе, отличной от формы его реального существования». Фактически, оно почтисовпадает с «широким» определением СЭС, но и здесь авторы заменяют слово«отражение» синонимичным оборотом. Кроме того, использование термина «объект»может быть оправдано в рамках школьного (но не вузовского) учебника, нонеприемлемо для полного определения. Современная наука занимается изучением нестолько отдельных самостоятельных элементов, сколько их взаимодействий. Потомуболее оправдано использование в определении термина «система», который вбираетв себя как отдельные элементы, так и их отношения и связи.
В целом же, последние два определенияможно признать вполне удовлетворительными и пользоваться ими.
Дальнейший путь развития и улучшенияопределений связан с целями метода моделирования. Большинство исследователейвыделяют три [2,13]:
· Понимание устройства конкретной системы, её структуры,свойств, законов развития и взаимодействия с окружающим миром
· Управление системой, определение наилучших способовуправления при заданных целях и критериях
· Прогнозирование прямых и косвенных последствий реализациизаданных способов и форм воздействия на систему
Все три цели подразумевают в той или инойстепени наличия механизма обратной связи, то есть необходима возможность нетолько переноса элементов, свойств и отношений моделируемой системы намоделирующую, но и наоборот.
В таком случае, определениемоделирования может быть сформулировано так [14]:
«Моделирование-это опосредованноепрактическое или теоретическое исследование объекта, при которомнепосредственно изучается не сам интересующий нас объект, а некотораявспомогательная искусственная или естественная система:
1) находящаяся в некоторомобъективном соответствии с познаваемым объектом;
2) способная замещать его вопределенных отношениях;
3) дающая при её исследовании, вконечном счете, информацию о самом моделируемом объекте»(три перечисленныхпризнака по сути являются определяющими признаками модели).
Данное определение, принадлежащееИ.Б.Новику и А.А.Ляпунову Единственное замечание (скорее методологическогоплана) заключается в том, что автор рассматривает отражение «объект–система»,вместо «система–система». Данный недочет вполне простителен, так какопределение дано более 50 лет назад, когда уровень науки отличался отсовременного и теория систем находилась в стадии становления.
Для сравнения:
Опpеделение И.Т. Фpолова:
«Моделирование означает материальноеили мысленное имитирование реально существующей системы путем специальногоконстpуиpования аналогов (моделей), в котоpых воспpоизводятся пpинципыоpганизации и функциониpования этой системы».[22] Здесь в основе мысль, чтомодель —сpедство познания, главный ее пpизнак — отобpажение. В то же времямеханизм обратной связи (третий признак у Ляпунова) четко в определении непрослеживается.
В западной философии эталоннымявляется определение, которое дает В.А. Штофф в своей книге «Моделиpование ифилософия»: «Под моделью понимается такая мысленно пpедставляемая илиматеpиально peализуемая система, котоpая отобpажая или воспpоизводя объектисследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новуюинфоpмацию об этом объекте».[24, C.22] Оно практически полностью совпадает сопределением Новика-Ляпунова, но имеет один недостаток — в определении несодержится указаний на относительный характер модели.
Глава II.
2.1 Моделирование в биологии
Модели в биологии применяются для моделирования биологических структур,функций и процессов на разных уровнях организации живого: молекулярном,субклеточном, клеточном, органно-системном, организменном ипопуляционно-биоценотическом. Возможно также моделирование различныхбиологических феноменов, а также условий жизнедеятельности отдельных особей,популяций и экосистем.
В биологии применяются в основном три вида моделей: биологические,физико-химические и математические (логико-математические). Биологическиемодели воспроизводят на лабораторных животных определённые состояния илизаболевания, встречающиеся у человека или животных. Это позволяет изучать в экспериментемеханизмы возникновения данного состояния или заболевания, его течение и исход,воздействовать на его протекание. Примеры таких моделей — искусственновызванные генетические нарушения, инфекционные процессы, интоксикации,воспроизведение гипертонического и гипоксического состоянии, злокачественныхновообразований, гиперфункции или гипофункции некоторых органов, а такженеврозов и эмоциональных состояний. Для создания биологической модели применяютразличные способы воздействия на генетический аппарат, заражение микробами,введение токсинов, удаление отдельных органов или введение продуктов ихжизнедеятельности (например, гормонов), различные воздействия на центральную ипериферическую нервную систему, исключение из пищи тех или иных веществ, помещениев искусственно создаваемую среду обитания и многие другие способы.Биологические модели широко используются в генетике, физиологии, фармакологии.
Физико-химические модели воспроизводят физическими или химическимисредствами биологические структуры, функции или процессы и, как правило,являются далёким подобием моделируемого биологического явления. Начиная с 60-хгг. 19 в. были сделаны попытки создания физико-химической модели структуры инекоторых функций клеток. Так, немецкий учёный М. Траубе (1867) имитировал ростживой клетки, выращивая кристаллы CuSО4 в водном растворе К4[Fе(СN)6]:французский физик С. Ледюк (1907), погружая в насыщенный раствор К3РО4сплавленный СаСl2, получил — благодаря действию сил поверхностного натяжения иосмоса — структуры, внешне напоминающие водоросли и грибы. Смешивая оливковоемасло с разными растворимыми в воде веществами и помещая эту смесь в каплюводы, О. Бючли (1892) получал микроскопические пены, имевшие внешнее сходство спротоплазмой; такая модель воспроизводила даже амебовидное движение. С 60-х гг.19 в. предлагались также разные физические модели проведения возбуждения понерву. В модели, созданной итальянским учёным К. Маттеуччи и немецким — Л.Германом, нерв был представлен в виде проволоки, окруженной оболочкой изпроводника второго рода. При соединении оболочки и проволоки с гальванометромнаблюдалась разность потенциалов, изменявшаяся при нанесении на участок«нерва» электрического «раздражения». Такая модельвоспроизводила некоторые биоэлектрические явления при возбуждении нерва. Французскийучёный Р. Лилли на модели распространяющейся по нерву волны возбуждениявоспроизвёл ряд явлений, наблюдаемых в нервных волокнах (рефрактерный период,«всё или ничего» закон, двустороннее проведение). Модель представляласобой стальную проволоку, которую помещали сначала в крепкую, а затем в слабуюазотную кислоту. Проволока покрывалась окислом, который восстанавливался приряде воздействий; возникший в одном участке процесс восстановления распространялсявдоль проволоки. Подобные модели, показавшие возможность воспроизведениянекоторых свойств и проявлений живого посредством физико-химических явлений,основаны на внешнем качественном сходстве и представляют лишь историческийинтерес.
Позднее более сложные модели, основанные на гораздо более глубокомколичественном подобии, строились на принципах электротехники и электроники.Так, на основе данных электрофизиологических исследований были построеныэлектронные схемы, моделирующие биоэлектрические потенциалы в нервной клетке, еёотростке и в синапсе. Построены также механические машины с электроннымуправлением, моделирующие сложные акты поведения (образование условногорефлекса, процессы центрального торможения и пр.).
Значительно большие успехи достигнуты в моделировании физико-химическихусловий существования живых организмов или их органов и клеток. Так, подобранырастворы неорганических и органических веществ (растворы Рингера, Локка, Тиродеи др.), имитирующие внутреннюю среду организма и поддерживающие существованиеизолированных органов или культивируемых вне организма клеток.
Модели биологических мембран (плёнка из природных фосфолипидов разделяетраствор электролита) позволяют исследовать физико-химические основы процессовтранспорта ионов и влияние на него различных факторов. С помощью химическихреакций, протекающих в растворах в автоколебательном режиме, моделируютколебательные процессы, характерные для многих биологических феноменов, —дифференцировки, морфогенеза, явлений в сложных нейронных сетях и т. д.
Математические модель (математическое и логико-математическое описанияструктуры, связей и закономерностей функционирования живых систем) строятся наоснове данных эксперимента или умозрительно, формализованно описывают гипотезу,теорию или открытую закономерность того или иного биологического феномена итребуют дальнейшей опытной проверки. Различные варианты подобных экспериментоввыявляют границы применения математической модели и дают материал для еёдальнейшей корректировки. Математическая модель в отдельных случаях позволяетпредсказать некоторые явления, ранее не известные исследователю. Так, модельсердечной деятельности, предложенная голландскими учёными ван дер Полом и вандер Марком, основанная на теории релаксационных колебаний, указала навозможность особого нарушения сердечного ритма, впоследствии обнаруженного учеловека. Из математической модели физиологических явлений следует назватьтакже модель возбуждения нервного волокна, разработанную английскими учёными А.Ходжкином и А. Хаксли. На основе теории нервных сетей американских учёных У.Мак-Каллока и У. Питса строятся логико-математические модели взаимодействиянейронов. Системы дифференциальных и интегральных уравнений положены в основумоделирования биоценозов (В. Вольтерра, А. Н. Колмогоров). Марковскаяматематическая модель процесса эволюции построена О. С. Кулагиной и А. А.Ляпуновым. И. М. Гельфандом и М. Л. Цетлиным на основе теории игр и теорииконечных автоматов разработаны модельные представления об организации сложныхформ поведения. В частности, показано, что управление многочисленными мышцамитела строится на основе выработки в нервной системе некоторых функциональныхблоков — синергий, а не путём независимого управления каждой мышцей. Создание ииспользование математических и логико-математических М., их совершенствованиеспособствуют дальнейшему развитию математической и теоретической биологии.
Метод моделирования в биологии является средством, позволяющимустанавливать все более глубокие и сложные взаимосвязи между биологическойтеорией и опытом. В последнее столетие экспериментальный метод в биологии началнаталкиваться на определенные границы, и выяснилось, что целый ряд исследованийневозможен без моделирования. Если остановиться на некоторых примерах ограниченийобласти применения эксперимента, то они будут в основном следующими: (19 с15)
— эксперименты могут проводиться лишь на ныне существующих объектах(невозможность распространения эксперимента в область прошлого);
— вмешательство в биологические системы иногда имеет такой характер, чтоневозможно установить причины появившихся изменений (вследствие вмешательстваили по другим причинам);
— некоторые теоретически возможные эксперименты неосуществимы вследствиенизкого уровня развития экспериментальной техники;
— большую группу экспериментов, связанных с экспериментированием начеловеке, следует отклонить по морально — этическим соображениям.
Но моделирование находит широкое применение в области биологии не толькоиз-за того, что может заменить эксперимент. Оно имеет большое самостоятельное значение,которое выражается, по мнению ряда авторов (19, 20,21), в целом рядепреимуществ:
1. С помощью метода моделирования на одном комплексе данных можноразработать целый ряд различных моделей, по-разному интерпретироватьисследуемое явление, и выбрать наиболее плодотворную из них для теоретическогоистолкования;
2. В процессе построения модели можно сделать различные дополнения кисследуемой гипотезе и получить ее упрощение;
3. В случае сложных математических моделей можно применять ЭВМ;
4. открывается возможность проведения модельных экспериментов (синтез аминокислотпо Миллеру) (19 с152).
Все это ясно показывает, что моделирование выполняет в биологиисамостоятельные функции и становится все более необходимой ступенью в процессесоздания теории. Однако моделирование сохраняет свое эвристическое значениетолько тогда, когда учитываются границы применения всякой модели.
2.2 О формах моделирования биологических понятий
Построение моделей как одна из сторон диалектической парыпротивоположностей анализ-синтез имеет много аспектов, из которых некоторыйвыдвигается на первый план.
Особенно существенным при построении моделей является аспект отражения,понимаемого в смысле теории познания.
Каждая модель хранит знания в надлежащей форме; при этом запоминаниезнаний, как правило, связано с уменьшением избыточности. Поэтому каждая модельимеет также языковую функцию. Содержание знаний является семантическойстороной; способы, с помощью которых знания вводятся в модель, кодируются вней, являются синтаксической стороной. Последний языковой компонент имеетбольшое значение при активизации модели при каждом приведении ее в действие.
Но в то же время модель в своей функции как структура для хранения знанийявляется связующим звеном между теоретическим и эмпирическим познанием. Фразу«нет ничего проще хорошей теории» следует воспринимать дословно.Формализованная теория позволяет описать большое число частных фактов с помощьюнаибольшего числа основных результатов. Следовательно, главное назначениетеории – в уменьшении избыточности, обусловленной изобилием частных фактов, исвязанных с этим более глубоким познанием закономерных связей.
В основе каждой модели лежит более или менее развитая теорияотображаемого объекта; эта теория укладывается в синтаксически установленныерамки, в концепцию системы, положенную в основу конкретного построения модели.
Системная концепция фиксирует общие рамкимодели, иначе говоря, определяет структуру памяти модели. Конкретная формамодели, в которой она может действовать в качестве замены только одногоконкретного объекта, получается благодаря тому, что экспериментальные, то естьэмпирические, данные приводятся в соответствии с этими рамками, то есть дляпараметров модели, ее степеней свободы шаг за шагом устанавливаются все более достоверныезначения. В этом смысле каждая разработанная модель выражает компромисс междутеорией и практикой, между теоретическими познаниями и эмпирическими данными.
Основным стержнем системы развивающего обучения является деятельностныйподход. Поэтому содержание обучения задано в виде способов детских действий, азначит, результатом такого обучения будет ряд способностей, которыми овладеютдети в ходе обучения. Но какие именно человеческие способности кроются вспособах работы с биологическими объектами? Какие из этих способностей уместноделать предметом школьного курса обучения биологии? Что такого особенного естьв биологии, чего не может дать детям изучение химии, физики и истории? Такимобразом, я, как будущий учитель биологии, должна найти то уникальное, что быпоказать, что мой предмет может дать формирующемуся сознанию ученика.
Для биологии ключевым словом является слово «развитие». Философы биологиивсе чаще обращают внимание на то, что биология со времени Ч.Дарвина все болееформируется как наука о возникновении и развитии органического мира.Преимущественное внимание именно к аспекту развития до сих пор отличаетбиологию от физики и химии, как бы ни усиливалась ее зависимость от этих наук.
Усвоение понятия развития предполагает овладение особым способомрассмотрения живого – потенциальным действием с ним. Овладение понятиемразвития помогает становлению у человека способности к осторожной ивнимательной оценке событий, умению видеть эти события в связи с другими, а неизолированно; способности предвидеть разные возможные варианты развертываниясобытий, последствия вмешательства в динамику сложных системных объектов;способности реконструировать ход уже свершившегося процесса. Это и есть, с моейточки зрения, те базовые компетентности, которые возможно формировать ушкольников на биологическом материале при соответствующем построениисодержания, форм и методов учебной работы. Очень важно отметить то, что, хотяэти способности могут и должны быть выращены у каждого человека именно в ходеизучения биологии (на биологическом материале), они могут быть применены всамых разных сферах повседневной социальной жизни людей. Поэтому такой базовыйкурс школьной биологии будет нужен всем без исключения подросткам.
При изучении любого раздела биологии, важно не только продемонстрироватьучащимся, но и предоставить им возможность самим убедиться в том, что каждыйспециальный термин несет в себе информацию о природе явления, структуреобъекта, принципе работы объекта, его свойствах, взаимной связи структурывещества с его свойствами, строения объекта с его функционированием. [11]
Учащиеся часто не соотносят между собой теоретические знания об объектеисследования и его строением, попросту говоря, не могут по описанию составить«портрет» объекта, и наоборот. Путают понятия: вещество — тело, структуравещества — форма тела, структурные единицы — части целого. Применение вобучении информационных устройств: компьютера, телевизора, магнитофона,мобильного телефона, принтера, интерактивной доски позволяет по-новому решать учебныезадачи. Однако электронные модели не всегда дают полное представление обобъекте. Вследствие чего мы предлагаем проводить занятия по моделированиюбиологических объектов с использованием пластилина.
Моделирование – это метод создания и исследования моделей. Изучениемодели позволяет получить новое знание, новую целостную информацию об объекте.
Существенными признаками модели являются: наглядность, абстракция,элемент научной фантазии и воображения, использование аналогии как логическогометода построения, элемент гипотетичности. Иными словами, модель представляетсобой гипотезу, выраженную в наглядной форме.
В ходе занятия учащимся предлагают выполнить модели из курса биологии(вирусы, бактерии, клетка – в общей биологии, так же такой метод можно применятьи в ботанике, зоологии, анатомии). Важным свойством модели является наличие вней творческой фантазии. Процесс создания модели достаточно трудоемкий,учащиеся как бы проходит через несколько этапов.
Первый – тщательное изучение опыта, связанного с интересующимисследователя явлением, анализ и обобщение этого опыта и создание гипотезы,лежащей в основе будущей модели.
Второй – составление программы исследования, организация практическойдеятельности в соответствии с разработанной программой, внесение в неёкоррективов, подсказанных практикой, уточнение первоначальной гипотезыисследования, взятой в основу модели.
Третий – создание окончательного варианта модели. Если на втором этапеисследователь как бы предлагает различные варианты конструируемого явления, тона третьем этапе он на основе этих вариантов создает окончательный образец тогоили проекта, который собирается воплотить.
Другими словами учащиеся «пропускают» через себя информацию, анализируютее и воплощают модель. Проводя такие занятия, преподаватель довольно легкоможет определить, насколько ученик понимает предмет. При использованиипластилина в занятиях по моделированию биологических объектов не возникаетпроблем восприятия: самого задания, стереотипа мышления, видение объекта тольков одной плоскости, смешение цветов и форм.
Главными задачами такого метода обучения являются:
l получение фактических знаний;
l изучение наиболее сложных для познания вопросов по биологии;
l формирование навыка поиска правильного решения задания сприменением анализа и синтеза;
l изучение и применение метода моделирования на практике;
l ознакомление с разрабатываемыми в последнее десятилетие в Россиии за рубежом биологическими проблемами при проведении работ в компьютерномклассе.
Самым главным в этой работе оказалось детское открытие, что любоедействие может привести к изменению формы и структуры объекта; и то, что любоесловесное объяснение нужно доказать изготовлением модели, желательнодействующей. После «пластилиновых» работ лучше воспринимается электронные модели,теоретический материал. В свою очередь, мультимедийная информация предоставляетновые возможности использования различных «неожиданных» материалов дляобъемного моделирования объектов исследования в классе и дома.
На большинстве уроков происходит совместная работа учеников и учителя пооткрытию общих принципов функционирования, устройства и развития живых существи других биологических систем. Эти общие принципы воплощаются в разнообразныхмоделях. Эти модели впоследствии становятся основой детской самостоятельности,средством понимания учебных и авторских текстов и исследования нового.
По нашему мнению, подобный тип обучения формирует у детей умение учиться,учить себя. Наиболее важные, ключевые, содержательные шаги в развитии важныхбиологических понятий, с моей точки зрения, необходимо строить как собственныедетские исследования и открытия. Понятие развития выстраивается как итог всейучебной работы учащихся по ходу разворачивания предметной логики. Оно опираетсяна многообразную работу с модельными формами, обслуживающими формированиеключевых понятий биологии: понятий органа, организма, индивидуального развития,эволюции, популяции, экосистемы. Эти базовые понятия становятся «очками» новоговидения ребенком мира живых существ и возможных собственных действий в этоммире.
Заключение
Согласно Концепции модернизации российского образования на период до 2010года, школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений,навыков, а также самостоятельной деятельности и личной ответственностиобучающихся, т.е. ключевые компетентности, определяющие современное качествообразования. Определены важнейшие воспитательные задачи «формирование ушкольников гражданской ответственности и правового самосознания, духовности икультуры, инициативности, самостоятельности, толерантности, способности куспешной социализации в обществе и активной адаптации на рынке труда». [3, с.7]
Компетенции – социальное требование к образовательной подготовке ученика,необходимой для его эффективной продуктивной деятельности в определенной сфере.
Для формирования информационных компетенций во время изучения школьногокурса биологии учитель должен развивать способность обучающегося самостоятельноискать, извлекать, систематизировать, анализировать и отбирать необходимую длярешения учебных задач информацию, организовывать, передавать ее.[7, с.36]
Содержание предмета биологии позволяет ребенку в содружестве с учителемпознавать мир живой природы, себя, закономерности развития органического мира.Проблемы природы – это проблемы и человека. Поэтому обучение на уроках биологиидолжно проходить под девизом: «Живя в мире, будь его полноценной частью!».
Перед учеными и учителями стоит постоянный вопрос: как развивать мышлениеучащихся в процессе обучения?
В действующие программы по предметам, в том числе по биологии, включенраздел «Требования к знаниям и умениям учащихся». Однако практика показывает,что учителя далеко не в полной мере реализуют эти требования, уделяя основноевнимание формированию у учащихся знаний, а не умений. И происходит это непотому, что не хотим, а потому, что не знаем или не догадываемся, что важнее:знать или уметь?
Связь между знаниями и умениями можно охарактеризовать так: «Умения – этознания в действии». Без знаний нет умений, но сами знания не могут быть усвоеныи сохранены без умений.
Часто к конечному результату ученик подводится посредством выполнениятребований учителя: думай, спрашивай, слушай, повторяй. А как думать? Каксмотреть? От ученика скрыты действия и порядок их выполнения. Поэтому необходимораскрыть приемы, то есть надо показать, из каких действий прием состоит(состав) и в какой последовательности надо выполнять учебные действия(структура приема).
Воспитание ученика-исследователя – это процесс, который открывает широкиевозможности для развития активной и творческой личности, способной вестисамостоятельный поиск, делать собственные открытия, решать возникающиепроблемы, принимать решения и нести за них ответственность. Только в поиске, входе самостоятельных исследований развивается мышление ребенка, знания и умениядобываются в результате его собственного познавательного труда. Одним из такихсамостоятельных исследований является моделирование.
Моделирование – это наглядно-практический метод обучения. Наглядностьявляется необходимым и закономерным средством образовательного процесса на всехэтапах изучения биологии в средней школе, так же как и практический метод.Специальные психолого-педагогические исследования показали, что эффективностьобучения зависит от степени привлечения всех органов чувств человека. Чемразнообразнее чувственное восприятие учебного материала, тем прочнее онусваивается. Вследствие этого мы считаем, что совокупность наглядного ипрактического методов обучение, в виде метода моделирования является самодостаточными должен занять достойное место среди современных методов обучения.
Литература
1. Аверьянов А.Н. Системноепознание мира: методологические проблемы. М., 1991, С. 204, 261–263.
2. Алтухов В.Л., Шапошников В.Ф.О перестройке мышления: философско-методологические аспекты. М., 1988.
3. Сборник нормативных документов Биология М., «Дрофа», 2004
4. Батоpоев К.Б. Кибеpнетика иметод аналогий. М., Высшая школа, 1974
5. Богомолов А.С. Античнаяфилософия. М., МГУ, 1985
6. Будущее искусственногоинтеллекта. М., Наука,1991, С. 280–302.
7. В.П.Ермаков, Г.А.Якунин; «Основы тифлопедагогики», М., «Владос»,2000, с.69-76.
8. Вопросы философии, 1995, №7,С. 163.
9. Биология 9-11. Экспресс методика быстрого усвоения школьногокурса и подготовки к экзаменам. Новая школа.2005. www.new-school.ru/
10. Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Репетитор по биологииподготовка к ЕГЭ 2006.
11. В.С Конюшенко, С.Е Павлюченко.,. С.В Чубаро; «Методика обучениябиологии». Минск, «Книжный Дом», 2004.
12. Г.Л. Билич, В.А. Крыжановская., Биология для поступающих в вузы.М., «Оникс»,2007, с.174.
13. Могилев А.В., Пак Н.И.,Хеннер Е.К. Информатика, М., Академия, 1999, С.674–677.
14. Новик И.Б. О философскихвопросах кибернетического моделирования. М., Знание ,1964.
15. Высоцкая М.В. Нетрадиционныеуроки по биологии в 5-11 классах, М., Учитель, 2010.
16. Новик И. Б., О моделировании сложных систем, М., 1965
17. Моделирование в биологии и медицине, Л., 1969
18. Советский энциклопедическийсловарь (под ред. А.М. Прохорова) — М., Советская Энциклопедия, 1980, С. 828.
19. Фролов И.Т. «Жизнь и познание. О диалектике в современной биологии»М.: Мысль, 1981
20. Амосов Н.М. «Моделирование мышления и психики» М.:Наука, 1965
21. Веденов А.А. «Моделирование элементов мышления» М.:Наука, 1988
22. Фpолов И.Т. Гносеологическиепpоблемы моделиpования. М., Наука, 1961, С.20.
23. Теоретическая и математическая биология, пер. с англ., М., 1968
24. Штофф В.А. Моделиpование ифилософия. М., Наука, 1966.
25. http:///
26. Pocket OxfordDictionary, March 1994, Oxford Univercity Press, 1994 (Электронная версия)
27. http://festival.1september.ru
28. “Практика развивающего обучения (система Д. Б. Эльконина – В. В.Давыдова)”, А. Б. Воронцов М., “русская Энциклопедия”., 1998.
29. Полат Е. С. «Новые педагогические и информационные технологии всистеме образования» Москва, « Академия », 2001г.
30. Т. П. Сальникова «Педагогические технологии» Москва,«Просвещение», 2005.г.
31. Концепции современного естествознания: Учебное пособие – М.:Высшая школа, 1998.
32. Практическая психология образования 2-е изд. – Москва, ТЦ«Сфера», 1998 г. – Под редакцией И.В. Дубровиной.
33. Педагогика. Учебное пособие для студентов педагогических вузов ипедагогических колледжей / Под ред. П.И. Пидкасистого. — М.: Педагогическоеобщество России, 1998.
34. Кларин М.В. “Инновации в обучении. Метафоры и модели.” Москва,“Наука”, 1997г.
35. Виноградова М.Д., Первин И. Б. Коллективная познавательная деятельностьи воспитание школьников. — М., 1977.