Методика использования натуральных объектов при изучении раздела

На протяжении длительного времени различные виды натуральных объектов использовались в образовательной деятельности. Исторически так называемая научная революция в эпоху Возрождения выступала за наблюдение и конкретный опыт природных явлений в качестве основы для знаний и формирования теории о мире. Галилео Галилей, который известен своими наблюдениями за кольцами Сатурна и который отстаивал современное гелиоцентрическое мировоззрение, был провозглашен сторонником современного научного метода [21].
Следовательно, в естественных науках наблюдения за природными явлениями и обоснования научных открытий вытекают из опыта общения с миром природы. К сожалению, научное образование в школе часто происходит в искусственных средах, таких как класс или лаборатории.
Последние достижения в когнитивных науках, называемые “воплощенным познанием”, подчеркивают роль непосредственного опыта в обучении и создании смысла, включая передовые академические достижения. Кроме того, мультимодальная активация во время обучения обычно способствует улучшению воспоминаний о конкретном учебном эпизоде.
Соответственно, изучение естественных наук выигрывает от естественной, аутентичной среды, предоставляя учащимся непосредственный опыт работы с научным контентом [7].
К сожалению, использование опыта природы в преподавании естественных наук в школе в настоящее время недостаточно изучено, что препятствует повышению образовательной эффективности, поскольку структура воплощенного познания могла бы оказаться ценной для детализации того, в какой степени процессы обучения различаются между обучением на природе и в классе. Обзор в первую очередь касался исследований, подчеркивающих близость и легкость доступа, и поэтому был сосредоточен на науке на открытом воздухе в непосредственной близости от школ, и результаты не были связаны с подходом воплощенного познания.
С точки зрения воплощенного познания рассматриваются типы натуральных объектов природы, используемые в преподавании естественных наук. Основное внимание уделяется отдаче, когда мы инвестируем в естественнонаучное обучение, основанное на природе, например, конкретным академическим достижениям в форме долгосрочного воздействия на обучение и память, и тому, как мы максимизируем эту отдачу. Также рассматриваются проблемы и барьеры, такие как затраты и трудозатраты, связанные с использованием опыта природы в преподавании естественных наук.
Для школьников натуральные объекты, используемые в образовательной деятельности, являются ‘живыми’, если они движутся или растут; например, солнце, ветер, облака и молния считаются живыми, потому что они меняются и движутся. Другие думают, что растения и некоторые животные неживые. Повседневный пример заключается в том, что учащиеся думают, что различные стадии жизненного цикла бабочки неживые (неподвижные куколки), тогда как гусеница и бабочка могут двигаться и поэтому считаются живыми [19].
Существуют некоторые трудности из-за того, как в повседневной речи используются такие слова, как "живые", "растения" и "животные’.Учащиеся понимают слово "жить’ в связи с тем, где и как ‘живут’ люди, например ‘живут в моем доме’, ‘собака живет в конуре’. Школьники сосредотачиваются на деятельности, которая происходит в определенном месте. Учащиеся часто не осознают, что деревья, овощи и трава - это растения, потому что слово ‘растение’ в повседневном употреблении относится к небольшим декоративным растениям в садах и питомниках.
Большинство школьников называют животными только позвоночных, особенно млекопитающих. Учащиеся начальных классов используют такие критерии, как количество ног, покров на теле и среда обитания, чтобы определить ‘животное’. Некоторые дети думают, что животные живут только на суше.
Учащиеся в начальной школе обычно не имеют представления о людях как о животных [2]. Часто они используют термин ‘животные’, чтобы провести различие между людьми и животными. Это понимание может быть дополнительно усилено общепринятым использованием языка, например, знаков с надписью ‘на автостраде нет животных" и таких заявлений, как ‘время кормить животных’, когда речь идет о домашних питомцах.
По мере того, как учащиеся получают знания о биологических группах, таких как рептилии, насекомые и различные виды червей, они теряют всеобъемлющее понятие ‘объект’ [3].

1.2. Натуральные объекты при изучении биологии

Согласно актуальным требованиям ФГОС ООО, в настоящее время обучение биологии начинается в 5 классе общеобразовательной школы. В это время очень важно применять натуральные объекты. Например, при проведении урока «Царства живых организмов. Общие признаки живого» использование работы с натуральными растениями, животными обеспечит не просто наглядность, но и позволит учащимся самостоятельно рассуждать о свойствах живого, выделить сходства и отличия различных категорий организмов [17]. Во-первых, это обеспечивает связь обучения с реальной жизнью, а это одно из важных требований ФГОС нового поколения. Во-вторых, использование живых растений и животных в образовательной деятельности значительно повышает познавательный интерес учащихся. Однако не всегда имеется возможность использования натуральных объектов.
Помимо этого, в этот период учащиеся начинают использовать увеличительные средства (микроскоп), например, при изучении темы «Устройство увеличительных приборов». В 5 классе учащиеся знакомятся со строением клетки, в связи с чем важно с самого начала показать детям, как правильно пользоваться микроскопом, какое строение он имеет и отразить это в использовании фрагментов растений [19]. Это станет базой для дальнейшего обучения биологии. При этом эффективными являются ролевые проекты, в которых дети выступят в качестве учёных, использующих необходимое оборудование для научных экспериментов с натуральными объектами.
В 6 классе школьники изучают строение и классификацию растений. Здесь также используются различные натуральные объекты. Например, при таких тем, как «Внешнее строение листа», «Клеточное строение листа», «Строение стебля» используются не только таблицы «Строение листа», «Строение стебля», но и микропрепараты. При изучении темы «Цветок», как правило, используется не только разбираемый муляж цветка, но и живые растения, а также гербарии. При этом, как правило, педагогами используются биологические игры, связанные с заданиями и решением их посредством ознакомления с натуральными объектами.
Среди вспомогательных средств активно используется микроскоп, что необходимо для проведения лабораторных работ, связанных с изучением внутреннего строения растений, например «Корневой чехлик и корневые волоски», «Клеточное строение листа». В этом случае, так же как и в 5 классе, эффективными являются микропрепараты.
Следует отметить важность того, чтобы в кабинете биологии находились комнатные растения, за которыми осуществляется хороший уход. Используя данные растения, можно реализовывать проекты, которые имеют профориентационное значение (например, («Как стать флористом», «Что необходимо будущему агроному» и др).
Для учащихся 7 класса, которые начинают изучение зоологии, также характерно использование микроскопрепаратов, например, при изучении тем «Общая характеристика простейших», «Многообразие и значение простейших».
К уже используемым на предыдущих этапах изучения биологии натуральным объектам добавляются новые основные средства:
- влажные препараты
- скелеты
- чучела.
Это необходимо для изучения внешнего и внутреннего строения животных, а также способствует пониманию того, как проходила эволюция животного мира [21].
При этом возрастает роль натуральных объектов, которые помогают понять, в чём заключаются особенности строения различных органов и как эти особенности связаны с выполняемыми функциями, например, во время изучения тем «Изучение способов дыхания животных», «Взаимосвязь строения и функций органов и их систем». Также возрастает важность использования микропрепаратов (например, при изучении тем «Кровеносная система. Кровь», «Изучение особенностей покровов тела»).
Параллельно с усложнением натуральных объектов появляются новые возможности использования образовательной деятельности с их использованием. Как правило, при этом учащиеся могут проводить наблюдения за своими животными, а также отмечать различия в строении тела и в образе жизни животных, обитающих в различных условиях.
В 8 классе при изучении анатомии и физиологии человека использование натуральных объектов также является актуальным практически на каждом уроке биологии. Так, натуральные объекты (микропрепараты) активно используется на уроках при изучении тем «Скелет человека. Строение костей», «Значение опорно-двигательной системы. Её состав». При этом эффективными являются приёмы, в которых учащиеся проводят наблюдения на примере собственного организма.
При изучении общей биологии в 9 классе также применяются различные натуральные объекты при изучении биологии. При этом на различных уроках могут быть использованы те же самые формы образовательной деятельности, что и на более ранних этапах. Однако при организации уроков следует учитывать возрастные особенности учащихся, а также их уровень знаний. Например, при изучении темы «Основные закономерности эволюции», также как и в 7 классе, целесообразно организовать проект, связанный с использованием влажных препаратов, однако при этом их содержание значительно обогащается и усложняется [22].
Использование натуральных объектов при изучении биологии в 10-11 классах во многом зависит от профиля класса. Однако как на базовом, так и на профильном уровне отмечается дальнейшее их усложнение. Используемые натуральные объекты значительно усложняются. Всё это связано с усложнением учебного материала.
Также при использовании натуральных объектов на уроках биологии в 10-11 классах отмечается усиление межпредметных связей. Например, используются те же натуральные объекты, что и на уроках химии [23].
Использование натуральных объектов при изучении биологии на профильном уровне часто связано с тем, что при этом, как правило, осуществляется исследовательская работа учащихся, которые уже выбрали для себя будущую профессию, связанную с естествознанием. При этом использование натуральных объектов не ограничивается рамками школьного курса изучения биологии и осуществляется в выбранных направлениях исследовательской работы. Например, для учащихся, исследовательская деятельность которых связана с биотехнологией, педагог может провести квест-экскурсию в лабораторию вуза или научную лабораторию. Там школьники смогут познакомиться с работой автоклава, ламинарного бокса, оборудования, необходимого для стерилизации натуральных объектов и др.
В целом, используя различные натуральные объекты при изучении биологии, следует принимать во внимание как возрастные характеристики учащихся, так и особенности изучаемых разделов.

1.3. Методические подходы изучения раздела «Растения»

Методология обучения раздела «Растения» в курсе биологии выделяет три группы форм организации учебной деятельности учащихся: урок, внеклассная работа и внеурочная деятельность. Каждая форма организации обучения имеет определенное место в учебном процессе, специфику содержания и организации деятельности учителя и учащихся.
Изучение раздела «Растения» способствуют формированию целостной картины мира у обучающихся. У них формируются представления о растении как об объект живой природы на основе анализа того, что ему присущи свойства живых организмов.
Каждый урок строится по определенной структуре. Структура урока определяет содержание урока, совокупность рабочих моментов и этапов учебной деятельности.
Современная дидактика выделяет следующие этапы урока:
1. организация начала урока;
2. повторение и закрепление материала, изученного на предыдущих уроках / проверка домашнего задания;
3. подведение к теме урока, через создание опоры для усвоения новой информации, на основании детского опыта, активизации познавательного интереса учеников;
4. изучение нового материала;
5. закрепление нового материала;
6. обобщение материала, вывод по изученному материалу;
7. рефлексия обучающихся.
Данная структура присуща урокам по разделу «Растения», но может немного варьироваться в зависимости от типа урока и его содержания. Согласно ФГОС ООО, учебная дисциплина «Биология» рассматривается как фундамент для изучения ряда естественно – научных дисциплин. Таким образом, изучение раздела «Растения» носит пропедевтический характер обучения.
В тоже время «Биология» является отдельной, самодостаточной дисциплиной, которая раскрывает природные и общественные явления как многообразные компоненты единого мира. Основная концептуальная идея курса заключена в том, что обучение разделу «Растения» строится на взаимодействии трех важных понятий «многообразие», «целостность», «уважение». Данные понятия характеризуют мир и отношение человека к окружающему миру.
Цели раздела:
1. Формирование у обучающихся целостной картины миры;
2. Осознание места человека в мире через эмоционально – ценностное осмысление своего личного опыта взаимодействия природой и в результате комплексного рационально – научного познания окружающего мира;
3. Воспитание личности гражданина, посредством совершенствования духовно – нравственного развития школьников.
Основные задачи раздела:
1. Формирование знаний о строении, свойствах и значении растений;
2. Формирование понятий «целостность» и «многообразие» окружающего мира;
3. Осознание школьниками биологических характеристик растений, их ценности;
4. Формирование безопасного поведения в природных условиях;
5. Формирование здоровье сберегающего поведения;
6. Экологическое и эстетическое воспитание.
Важным механизмом реализации требований ФГОС ООО по отношению к результатам освоения образовательной программы раздела «Растения» являются планируемые результаты освоения основной общеобразовательной программы начального общего образования. Показатель освоения – это достижение ребенком планируемых результатов: личностных, метапредметных и предметных.
Планируемые результаты освоения основной общеобразовательной программы - это система обобщенных личностно ориентированных целей образования, подлежащих формированию и оценке. Предметные результаты являются критериальной и содержательной основой для разработки программ предметов, курсов, а также для системы оценки качества освоения детьми основной образовательной программы.
В соответствии с требованиями ФГОС при изучении раздела «Растения» формируются следующие предметные результаты:
- распознавать внешнее и внутреннее строение органов цветковых растений; видоизменения органов цветковых растений и их роль в жизни растений;
- различать и описывать органы цветковых растений;
- объяснять связь особенностей строения органов растений со средой обитания;
- изучать органы растений в ходе лабораторных работ.
- освоение способов изучения растений: наблюдение за объектами окружающего мира, явлениями природы в естественной среде, опыты, измерения, запись измерений, сравнение и классификация растений; освоение способов изучения растений: наблюдение, получение материалов от окружающих людей, запись и анализ данных (практические работы «Изучаем части растений», «Определяем комнатные растения», «Определяем деревья по листьям»).
- формирование представлений о причинно-следственных связей в природе; осознание смысла труда и человеческой деятельности и др.
Планируемые результаты освоения основной общеобразовательной программы по разделу «Растения», согласно ФГОС ООО, приводятся в двух блоках («ученик научится», «ученик получит возможность научиться») к каждому разделу учебной программы. Данные блоки ориентируют на уровень освоения учебного материала.
Рассмотрим, как реализуется коммуникативно-деятельностный подход при изучении растений.
Как отмечает С.Е. Нарушева, представления школьников о растениях происходят в процессе самостоятельного поиска, так что важно реализовывать активную деятельность учащихся в природе, в процессе которой они вступают в конструктивное общение, учатся формулировать цели и задачи, проводят самостоятельную исследовательскую работу, формулируют выводы [17, c. 183]. Первые попытки организации активной работы в природе проводилась ещё в «Доме игр» - школе, созданной в 1425 г. Витторино да Фельтре в Мантуе (Северная Италия). В рамках данной работы учащиеся отправлялись к подножью Анд, где под руководством педагога исследовали различные растения, делали выводы об условиях их произрастания. Впоследствии многочисленные педагоги стали включать походы на различные территории в образовательный процесс; среди этих педагогов следует назвать И. Меркуриалис, Э. Роттердамский, Х.Л. Вивес. Т. Мор, Ф. Рабле, М. Монтельи др.
В конце XVII - начале XVIII вв. в различных учебных заведениях Британии, Франции, Германии, Италии активно использовались выходы со школьниками на разнообразные природные территории в рамках естественнонаучного образования. Организуемые экскурсии несли в себе не только образовательную, но также воспитательную ценность. Педагоги уже в это время полагали, что самостоятельная деятельность детей в природе должна стать основой развития их исследовательских навыков, которые в свою очередь служат важным инструментом развития личности школьников. [26]. Такие выдающиеся педагоги, как Я.А. Коменский, Ж-Ж. Руссо, И. Г. Песталоцци, А. Дистервег, также придавали существенное значение организации экскурсий и походов в образовательном процессе. Это привело к появлению «коллегий», когда школьники имели один день (рекреационный), в течение которого могли посетить какой-либо природный уголок с целью созерцания природы и формирования представлений об окружающей среде [4, c. 173]. Разрабатывая программу общедоступных средних школ Я.А. Коменский предлагал: «...в конце обучения два или три года останутся для путешествий».
В ходе организации экскурсий и походов в рамках изучения раздела «Растения» у школьников формируются значимые качества личности. В то же время данная деятельность даёт хорошие возможности для реализации игрового компонента, который важен для школьников и является необходимым условием формирования интереса и мотивации к учёбе.
Как правило, успешность использования натуральных объектов при организации активной работы по разделу «Растения» определяется на основе следующих критериев:
• Для школьника становится доступной классификация многих природных объектов;
• Познавательная активность развивается;
• Школьник начинает проявлять ценностное отношение к объектам природы;
• Дети готовы к конструктивной коллективной деятельности;
• Деятельность одноклассников является значимой для ребёнка;
• Ребёнок определяет эстетическую ценность природных объектов.
К.Г. Ульянова считает, что самостоятельная работа учащихся в природной среде нередко сопряжена с разнообразными конфликтами. Это создаёт некоторые сложности в использовании натуральных объектов в работе данного типа. В связи с этим педагогу важно как можно эффективнее включить в практическую деятельность школьников при организации уроков биологии в природе. Это могут быть интересные формы заданий, использование занимательного материала, включение элемента соревнования или совместной игры и т.п [23, c. 37].
В ходе ознакомления с природными объектами при изучении раздела «Растения» педагогу необходимо создать особую развивающую среду, ориентироваться на личностные интересы детей, их склонности и таланты. Также важно включить в эту работу элементы трудовой деятельности, что позволит развивать такие качества детей, как ответственность за результаты собственной деятельности, умение контролировать результаты и проводить анализ своей работы на уроках и внеурочных занятиях [9, c. 38].
Для педагога важным является наблюдение за активной и самостоятельной работой детей в природе, что позволит выявить их интересы и создаст возможности для эффективной исследовательской деятельности детей по разделу «Растения» [8, c. 187].
Коммуникативно-деятельностный подход в рамках раздела «Растения» во многом связан с развитием образовательной онлайн-среды. В связи с этим интерес представляют такие формы деятельности школьников, как организация образовательной деятельности, квестов и веб-квестов и виртуальных экскурсий.
Одним из эффективных современных направлений, которые в настоящее время активно используются на уроках биологии при изучении растений, является проектная деятельность. Основу метода проектов составляют умение детей осуществлять исследования под наблюдением руководителя, активно взаимодействовать с педагогами и сверстниками [4]. Проектная деятельность по исследованию растений реализуется в 5-6 классах на уроках и во внеурочной работе по биологии. Школьники участвуют в исследовательских проектах (например, на тему «Как питаются растения?»), в игровых проектах (например, игровой проект «Юные экологи»), в практикоориентированных проектах (например, проект на тему «Уход за фиалками»), информационных проектах (например, проект «Красная книга России»).
Как правило, проекты школьников по разделу «Растения» несут в себе определённый творческий компонент, что повышает интерес детей к изучению данной учебной дисциплины и мотивирует к учёбе в целом.
Квест и веб-квест представляют собой проблемное задание c элементами ролевой игры; в случае веб-квеста для выполнения данного задания используются возможности интернета [12, с. 111].
Веб-квест предполагает использование интерактивных методов. В настоящее время на уроках биологии эта технология получает активное распространение. При этом сохраняется возможность активного использования натуральных объектов.
Данная технология даёт возможность для активного внедрения в образовательный процесс по биологии мультимедийных средств, новейших IT-технологий. Это вызывает особую заинтересованность современных младших школьников, которые стремятся к использованию гаджетов в учебной работе.
Для создания наглядности в ходе организации веб-квестов могут быть использованы презентации, видеообзоры, самостоятельное создание интерактивных материалов самими школьниками.
Также эффективность использования интерактивных технологий при организации веб-квестов предполагают использование аудио- и видеофайлов, что приводит к повышению внимания школьников при работе на уроке.
Виртуальные экскурсии – новый подход к организации работы на уроках биологии при изучении раздела «Растения». При этом с помощью интернет-технологий дети могут совершать виртуальные путешествия не только «в пространстве», но и «во времени», т.е. перемещаясь на определённый исторический этап развития территории.