Методика преподавания биологии с применением ТРИЗ
статья по биологии по теме

«МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ БИОЛОГИИ

С ПРИМЕНЕНИЕМ ТРИЗ»

БОРИСЕВИЧ СВЕТЛАНА ЮРЬЕВНА

                              Учитель биологии

МОСКВА 2011

К сожалению, приходится констатировать, что несмотря на продолжающуюся реформу содержания школьного образования, на уроках биологии преобладает информационно-репродуктивное обучение. Подобный подход не соответствует требованиям современного общества, где на первый план выходит не столько энциклопедичность знаний, сколько умение получать информацию, ее преобразовывать и творчески использовать для исследовательской или практической деятельности.
              Во второй половине прошлого века Г.С. Альтшуллером была разработана теория решения изобретательских задач (ТРИЗ). В примитивной трактовке ТРИЗ представляет собой комплект алгоритмов формулирования и решения творческих задач. Элементы ТРИЗ можно применять как весьма эффективное средство для развития творческого мышления учащихся при их обучении биологии в школе. С 2010 г. применяю эту технологию на уроках.             Реализация этой работы потребовала внести значительные изменения в содержание курса. Наряду с традиционными информационными текстами, репродуктивными вопросами и лабораторными работами в курс были включены биологические проблемы – творческие задачи, которые составлялись как самим автором, так и его коллегами. Дополнительно к этому были созданы комплекты творческих работ по биологии исследовательского, экспертного, проектного и прогностического содержания, которые также используются на уроках и в качестве домашних заданий.
              Предлагаемый материал– это сжатый курс основных видов учебной деятельности учащихся и методического обеспечения учителя, направленный на то, чтобы ознакомить коллег с ТРИЗ-подходом в преподавании биологии в школе. Современную жизнь невозможно представить без науки.

Возникает первый вопрос: все ли у нас правильно в методиках преподавания предметов, если теоретические закономерности учащиеся, в целом, знают неплохо, но просьба теоретически обосновать их собственные практические действия часто ставит их в тупик? Например, дети вряд ли смогут ответить на вопрос: какие законы физики надо знать, чтобы установить розетку? Или какие правила биологии нужно иметь в виду при уходе за комнатными растениями? Или, какие правила определяют, что нужно чистить зубы минимально два раза в день, а не, скажем, три или пять?

Научные исследования во многих случаях начинались с постановки конкретных практических задач, на которые ответов не было либо имеющиеся к тому времени ответы не позволяли в полной мере получать высокие практические результаты.

Возьмем классический пример с исследованием питания растений. Еще древние земледельцы научились использовать навоз и золу для увеличе-ния урожайности растений. Однако постоянные, на протяжении веков, колебания урожайности ясно давали понять, что сочетания минеральных и органических удобрений подчиняются определенным правилам и зависят не только от почвы, но и от выращиваемых культур. И только в конце XIX – начале XX в. агрохимия постепенно становится самостоятельной наукой, и выявляющей закономерности комплектации и применения удобрений на полях.

Первоначально «методика изобретательства» мыслилась в виде свода правил типа «решить задачу — значит найти и преодолеть техническое противоречие».

В дальнейшем Альтшуллер продолжил развитие ТРИЗ и дополнил его теорией развития технических систем (ТРТС), в явном виде сформулировав главные законы развития технических систем.

ТРИЗ – ТЕХНОЛОГИЯ. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ.

ТРИЗ-педагогика ставит целью формирование сильного мышления и воспитание творческой личности, подготовленной к решению сложных проблем в различных областях деятельности. Ее отличие от известных средств проблемного обучения — в использовании мирового опыта, накопленного в области создания методов решения изобретательских задач. Конечно, этот опыт переработан и согласован с целями педагогики.

Под методами решения изобретательских задач прежде всего подразумеваются приемы и алгоритмы, разработанные в рамках ТРИЗ; а также такие известные методы как мозговой штурм, синектика, морфологический анализ, метод фокальных объектов и их разновидности.

Для развития творческих навыков ТРИЗ-педагогами накоплен фонд учебных изобретательских и исследовательских задач в таких областях как: физика, биология, экология, искусство, техника, бизнес. Изданы сборники задач для школьников. Книга А. А. Гина «Сказки-изобреталки от кота Потряскина».

На сегодняшний день издано более 60 методических пособий, книг по ТРИЗ-педагогике. Книга мастера ТРИЗ, вице-президента Международной Ассоциации ТРИЗ по вопросам образования А. А. Гина «Приемы педагогической техники» издана в России, Белоруссии и Украине. Начиная с 1998 года ежегодно в Челябинске проводятся конференции по ТРИЗ-педагогике. С 2003 года конференция называется «Развитие творческих способностей в процессе обучения и воспитания на основе ТРИЗ». В 2009 году главной темой 12-й Челябинской научно-практической конференции была тема «ТРИЗ-педагогика – настоящее и будущее». Раз в 2 года на регулярных конференциях MAТРИЗ TRIZ-Fest работает секция «ТРИЗ-педагогика».  Регулярно проводятся семинары для педагогов по ТРИЗ-педагогике.

Основные функции и области применения ТРИЗ:

1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности без перебора вариантов (и не ожидая вдохновения).
2. Решение научных и исследовательских задач.
3. Выявление проблем, трудностей и задач при работе с техническими системами и при их развитии.
4. Выявление и устранение причин брака и аварийных ситуаций.
5. Максимально эффективное использование ресурсов природы и техники для решения многих проблем.
6. Прогнозирование развития технических систем и получение перспективных решений (в том числе и принципиально новых).
7. Объективная оценка решений.
8. Систематизирование знаний любых областей деятельности, позволяющее значительно эффективнее использовать эти знания и на принципиально новой основе развивать конкретные науки.
9. Развитие творческого воображения и мышления.
10. Развитие качеств творческой личности и развитие творческих коллективов.

СТАНДАРТЫ НА РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ.

Стандарты на решение изобретательских задач представляют собой комплекс приемов, использующих физические или другие эффекты для устранения противоречий. Это своего рода формулы, по которым решаются задачи. Для описания структуры этих приёмов Альтшуллером был создан вещественно-полевой (вепольный) анализ.

Система стандартов состоит из классов, подклассов и конкретных стандартов. Эта система включает 76 стандартов. С помощью этой системы можно не только решать, но выявлять новые задачи и прогнозировать развитие технических систем.

Технологические эффекты

Технологический эффект— это преобразование одних технологических воздействий в другие. Могут требовать привлечения других эффектов— физических, химических и т.п.

Физические эффекты

Известно около пяти тысяч физических эффектов и явлений. В разных областях техники могут применяться различные группы физических эффектов, но есть и общеупотребительные. Их примерно 300—500.

Химические эффекты

Химические эффекты — это подкласс физических эффектов, при котором изменяется только молекулярная структура веществ, а набор полей ограничен в основном полями концентрации, скорости и тепла. Ограничившись лишь химическими эффектами, зачастую можно ускорить поиск приемлемого решения.

Биологические эффекты

Биологические эффекты — это эффекты, производимые биологическими объектами (животными, растениями, микробами и т. п.). Применение биологических эффектов в технике позволяет не только расширить возможности технических систем, но и получать результаты, не нанося вреда природе. С помощью биологических эффектов можно выполнять различные операции: обнаружение, преобразование, генерирование, поглощение вещества и поля и другие операции.

Существует удобный термин "модель", обозначающий некое общее понятие для ограниченной части учебного материала. Моделью может быть понятие, закон, фрагмент теории, принцип и т.д. Творческие задачи можно классифицировать на пять типов:

1.Узнавание учащимися модели в условии. Типовые формулировки задач:

Назовите используемую в подборке примеров модель. Выберите правильное, в соответствии с моделью, утверждение из заданного ряда. Продолжите фразу в соответствии с моделью.

2.Прямое применение учащимися модели. Типовые формулировки задач: Примените модель и получите заданный результат. Найдите ошибку в применении модели.

Приведите свои примеры использования модели. Дополните ряд примеров.

3.Применение учащимися нескольких освоенных моделей (на выбор) без указаний, когда, где и как именно их применять. Типовые формулировки задач:

Примените некоторые из освоенных моделей и получите заданный результат.

Примените некоторые из освоенных моделей и получите гамму возможных ответов (это обычно исследовательские задачи). Сформулируйте задачу под известное решение.

4.Задачи на применение биологического эффекта или явления. Типовая формулировка задач:

Где, когда и зачем можно применить данный биологический эффект (явление)

5.Исследовательские задачи. Типовые формулировки задач: На основании данных сделать обобщающий вывод.

Сравнить, какая модель более эффективна и оптимальна; указать условия для такой модели.

Предложить серию экспериментов для проверки факта, гипотезы. Типовые схемы работы с группами могут быть различны, но независимо от выбранного пути весьма эффективно объединение всех предлагаемых заданий единым смыслом и содержанием.

Типовые схемы работы с группами.

1.  Группы получают одно и то же задание.

«Спикер» каждой из групп сообщает результаты работы. Интересный эффект получается, когда результаты работы групп противоречат друг другу. Учащиеся в таких случаях активизируются, и учитель на острие их интереса строит проблемную беседу по разрешению создавшегося противоречия.

2. Группы получают разные задания.

Группы получают для рассмотрения одну из проблем, всесторонне анализируют ее в соответствии с поставленными вопросами и затем докладывают классу результат.

3. Группы получают разные, но дополняющие друг друга задания.

Задача может быть решена «по частям»: каждая группа получает свою часть вопроса; ситуация будет раскрыта лишь после анализа ответов всех групп, после чего все результаты сводятся воедино. Психологический эффект: ребята очень гордятся, когда результат их работы оказывается нужным всему классу. А учитель использует это и не раз еще обратится к сделанным выводам.

Диверсионный анализ (методика выявления нежелательных явлений). Сущность диверсионного анализа заключается в том, что вместо вопроса: какие проблемы, дефекты, нарушения возможны у того или иного биологического объекта - задается вопрос: как нарушить, как испортить, как навредить, как вызвать сбой в работе рассматриваемого биологического объекта, используя уже имеющиеся ресурсы. Как обеспечить получение дефектов и нарушений (т.е. речь идет о придумывании диверсии). После того как диверсия придумана, можно приступить к ее устранению. Устранению заранее, до того, как она превратиться в реальную проблему. Важное достоинство диверсионного подхода - выявление задач, раннее не предполагавшихся в данной системе; решение проблемы до того как она возникнет.

  Под творческой задачей в системе ТРИЗ понимается проблема:

- с нечетко заданными условиями;

- содержащая некое противоречие;

- допускающая не одно решение, а серию ответов, часто взаимосвязанных.

Инструментарий ТРИЗ: Противоречие, ИКР (идеальный конечный результат), Ресурсы.

Решение творческих задач по биологии и экологии имеет общие механизмы; алгоритм решения исследовательских и изобретательских задач:

1 .Выявление учащимися типа задачи. Формулировка учащимися Противоречия.

3.Формулирование учащимися ИКР идеального конечного результата (идеального образа решения поставленной задачи).

ИКР: Система сама выполняет нужное действие, не допуская при этом нежелательных эффектов.

4. Поиск учащимися необходимых Ресурсов. Учащиеся должны стремиться использовать то, что уже есть в системе (известно по условию задачи), а не вводить новые элементы в систему. Классификация Ресурсов может быть следующей:

- Ресурсы Поля (энергии, потоков).

- Ресурсы Вещества.

- Ресурсы Информации.

- Ресурсы Времени.

5.Использование учащимися различных способов и приемов по разрешению Противоречий. Противоречия могут быть разрешены:

- во времени,

- в структуре,  

- в воздействиях.

Основу концептуального положения данной теории составляет гипотеза: творческие способности существуют параллельно и независимо от общих и специальных способностей. Акцент в ТРИЗ делается именно на изучение развития техники, а не на “озарение” (“инсайт”) изобретателя при решении сложных задач. Идеи, лежащие в основе ТРИЗ, следующие:

1. теория – катализатор творческого решения проблем;
2. знания - инструмент, основа творческой интуиции.
3. творческими способностями наделен каждый (изобретать могут все);
4. творчеству можно учиться;
5. включение основных и доступных школьникам типов проблем.

Применение ТРИЗ в учебном процессе становится в настоящее время все более актуальным, из-за постоянно растущего - по мере развития общества - количества и сложности новых проблем.

Осуществление этического, эстетического и правового воспитания на уроках биологии (ценностный аспект биологического образования) - главное содержательное ядро педагогической деятельности учителя биологии. Игра без высокого духовного содержания неизбежно обращается в развлечение, в забаву и, как правило, обречена на вырождение. Конструирование интеллектуальных игр и заданий по системе ТРИЗ осуществлялось мною именно с этих позиций, с учетом ценностного аспекта: максимальное насыщение учебного материала таким содержанием, которое способствовало бы формированию у учащихся экологической культуры и нравственных ориентиров, концептуального стиля мышления, идеи коэволюции Человека и Природы.

Задача, которую я ставила перед собой, заключалась в выборе технологий: выделить для образовательного процесса такие технологии, которые могли бы составить "образовательное поле", возделывая которое школьники получали бы искомое образование.  

В результате применения технологии ТРИЗ:

1. Развиваются навыки самостоятельной работы, поиска решения проблемы, умения делать выводы из теории и фактов.
2. Достигается осмысленное усвоение материала учащимися.
3. Ученики, сменяя виды деятельности, заинтересованно работают и не устают.
4. Задействуются зрительная, слуховая, моторная, обонятельная, вкусовая, эмоциональная виды памяти. Памятью «сканируются» имеющиеся знания из курса биологии.
5. Развиваются абстрактное, обобщающее мышление, способности к синтезу и анализу.
6. позволяет учащимся неординарно мыслить, решать поставленные задачи, выдвигать свои гипотезы, высказывать и отстаивать свое мнение
7. формирует коммуникативные навыки.

Это и будет подлинное образование, то есть единство знания, понимания, деятельности и нравственности.

Учитель, имея "в руках" интересный биологический пример, может сконструировать из него творческую задачу необходимой сложности в соответствии с целями и задачами урока.

        СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бухвалов В. А., Мурашковский Ю. С. Изобретаем черепаху: Как применять ТРИЗ в школьном курсе биологии: Книга для учителей и учащихся. — Рига: 1993.
2. Викентьев И. Л., Кайков И. К. Лестница идей: Основы ТРИЗ в примерах и задачах. — Новосибирск, 1992.
3. Гин А. А. Приемы педагогической техники. — М.: «Вита-Пресс», 1999. — 88 с.; 6-е изд., доп., 2005. – 112 с., 9-е изд., 2009. – 112 с.
4. Гин А. А. Приемы педагогической техники: Свобода выбора. Открытость. Деятельность. Обратная связь. Идеальность: Пособие для учителей. – Гомель: ИПП «Сож», 1999. – 88 с.
5. Гин А. А. Приемы педагогической техники: Свобода выбора. Открытость. Деятельность. Обратная связь. Идеальность: Пособие для учителей. – Луганск: Учебная книга, 2003. – 84 с. 2-е изд., доп., перераб., Луганск: Учебная книга, 2006, 100 с.
6. Гин А. А. Приемы педагогической техники: Свобода выбора. Открытость. Деятельность. Обратная связь. Идеальность: Пособие для учителей. – Луганск: Учебная книга, 2003. – 84 с. 2-е изд., доп., перераб., Луганск: Учебная книга, 2006, 100 с.
7. Гин А. А. Задачки-сказки от кота Потряскина. — М.: «Вита-Пресс», 2002.
8. Гин А. А. Сказки-изобреталки от кота Потряскина: для детей младшего школьного возраста. Изд. 2-е, перераб. – М.: Вита-Пресс, 2010. – 80 с.: ил.
9. Гин А. А., Андржеевская И. Ю. 150 творческих задач: для сельской школы. М.: Народное образование, 2007. 234 с.: ил.
10. Гин А. А., Андржеевская И. Ю. 150 творческих задач о том, что нас окружает: учеб.-методич. Пособие. Изд. 2-е, перераб. – М.: ВИТА-ПРЕСС, 2010. – 216 с.: ил.
11. Гин, А. А. Школа-фабрика умрет. Что дальше? (Образование на смене цивилизаций). Журнал «Школьные технологии», М.: Народное образование, 2000. – № 5. – С. 200 – 208. Журнал «Сельская школа», М.: Народное образование, № 6, 2000., с. 50.
12. Гин, А. А. Зоопарк творческих задач. Журнал «Школьные технологии», М.: Народное образование,2000. – № 5. – С. 218 – 220. Журнал «Сельская школа», М.: Народное образование, № 1, 2001., с. 53.
13. Гин, А. А. Требования к условию открытой учебной задачи. Журнал «Школьные технологии», М.: Народное образование, № 6, 2000., с. 192 – 195.
14. Гин, А. А. Картотека учителя. Журнал «Школьные технологии», М.: Народное образование, 2001. – № 2. – С. 153 – 156.
15. Гин, А. А. Разговор наедине с классом. Журнал «Сельская школа», М.: Народное образование, № 2, 2001 г., с. 93.