Инновационная деятельность на базе КФУ

Формирование инженерных компетенций на уроках биологии через моделирование биологических процессов и объектов.

В описанном в ФГОС 2-го поколения в «портрете выпускника школы» можно выделить характеристики выпускника школы, которые относятся к инженерным компетенциям:
- креативный и критически мыслящий, активно и целенаправленно познающий мир,
-осознающий ценность образования и науки, труда и творчества для человека и общества;
-владеющий основами научных методов познания окружающего мира;
-мотивированный на творчество и инновационную деятельность
- готовый к сотрудничеству, способный осуществлять учебно-исследовательскую деятельность

Высокотехнологичность и наукоемкость современных производств и услуг предполагает соответствующий уровень профессиональной культуры и подготовки молодых специалистов, как залог их востребованности на рынке труда, а, следовательно, создает условия для использования системы научно-технического творчества детей как площадки их развития.

Воспитание будущих инженеров задача общая и  начинать готовить таких специалистов нужно с самого младшего возраста, и проводить подготовку неразрывно до конца обучения в школе.

Инженерная деятельность включает в себя в качестве основных компонентов:

-изобретательскую деятельность,
- инженерные исследования,
-проектирование,
-моделирование,
-конструкторскую и технологическую деятельности.

Обучающиеся должны уметь создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач.  Слово «Модели» натолкнуло меня на мысль об использование метода моделирования на уроках биологии как средства достижения метапредметных результатов.     Модель - выступает как «инструмент» совместной деятельности учащихся и учителя. Она отражает всеобщие отношения и связи внутри изучаемого объекта. С помощью модели мы можем решать большой круг частных задач, вытекающих из внутренней структуры самой модели.

Моделирование находит широкое применение в области биологии не только из-за того, что может заменить эксперимент. Оно имеет большое самостоятельное значение, которое выражается  в целом ряде преимуществ:

1. С помощью метода моделирования на одном комплексе данных можно разработать целый ряд различных моделей, по-разному интерпретировать исследуемое явление, и выбрать наиболее плодотворную из них для теоретического истолкования;

2. В процессе построения модели можно сделать различные дополнения к исследуемой гипотезе и получить ее упрощение;

3. В случае сложных математических моделей можно применять ПК;        

4. Открывается возможность проведения модельных экспериментов. Все это ясно показывает, что моделирование выполняет в биологии самостоятельные функции и становится все более необходимой ступенью в процессе её преподавания. Однако моделирование сохраняет свое эвристическое значение только тогда, когда учитываются границы применения всякой модели.

В основе выбора данной формы работы лежит понимание того, что при большом потоке новой информации психика детей постепенно адаптируется к учебному процессу и понимание новых терминов вызывает затруднения. Учащиеся стараются не очень вникать в смысл слов, поверхностно запоминая термин. Таким способом они пытаются защитить себя от избыточной информации. Иногда необходимо остановиться и направить учеников на детальное понимание терминов. Для этого можно использовать модели. Так с помощью обыкновенного пластилина можно изобразить любую мысль и понятие. Во время занятия происходит детализация и глубокое понимание термина или понятия.

В процессе урока активизируются все три вида восприятия:   зрительное (демонстрация таблиц, схем, "моделей"), звуковое (работа ведется в малых группах и учащимся приходится обсуждать каждый этап работы), тактильное (работа с пластическим материалом). Использование разных типов восприятия учебной информации повышает познавательную активность и интерес каждого к учебному процессу. Работа в малых группах способствует диалогическому общению, которое является определяющим в развитии навыков межличностного общения, умения конструктивно находить решение поставленных задач. Это чрезвычайно важные новообразования данного возрастного периода. Во время урока очень важно настроить ребят на совместную работу, помочь оценить необходимость деятельности каждого члена малой группы, дать положительную оценку каждому ученику. Обратить внимание на развитие речи, памяти, логического, мышления.

Какие же модели, и с какой целью я  применяю их при изучении предмета БИОЛОГИЯ? Приведу конкретные примеры…

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные. (слайд)  

I.       Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и др.).

Возможностей для такого действенного овладения предметным моделированием в школьном курсе биологии немало. Приведем конкретные примеры использования и построения моделей на уроках биологии.

1.При изучении темы «Строение клетки».  провожу занятия по моделированию растительной и животной  клетки с использованием пластилина. (слайд)   Этот прием, возможно, использовать, как в ходе проведения урока, так и в качестве творческого домашнего задания. Важным свойством модели в данном случае является наличие в ней творческой фантазии. Подобные задания  применяю и на других уроках («Строение веществ», «Вещества простые и сложные», «Многообразие одноклеточных организмов», «Типы соцветий», «Строение цветка», «Классификация покрытосеменных» и т.д.), преимущественно в 6 классе, что объясняется  психолого-физиологическими особенностями учащихся этого возраста.

2. При изучении темы «Строение цветка»,  6 класс, учащимся предлагаю создать модель  цветка по заданию (с простым или двойным околоцветником, пестичный или тычиночный) (слайд). Для выполнения работы учащимся необходимы различные знания из области морфологии цветка. В ходе моделирования они проходят несколько этапов деятельности. (слайд)  

•          Первый – тщательное изучение опыта, связанного с интересующим  явлением или объектом, анализ и обобщение этого опыта, и создание гипотезы, лежащей в основе будущей модели.

•          Второй – составление программы деятельности, её организация  в соответствии с разработанной программой, внесение в неё коррективов, подсказанных практикой или различными источниками, уточнение первоначальной гипотезы исследования, взятой в основу модели.

•          Третий – создание окончательного варианта модели. Если на втором этапе исследователь как бы предлагает различные варианты конструируемого объекта, то на третьем этапе он на основе этих вариантов создает окончательный образец того или иного проекта, который собирается воплотить.

Другими словами учащиеся «пропускают» через себя информацию, анализируют, обобщают, устанавливают причинно-следственные связи и воплощают в модель. Проводя такие занятия, преподаватель довольно легко может определить, насколько ученик понимает предмет.

В построении модели использую не только пластилин, но и другие подручные материалы.  Например, цветную бумагу, ватные палочки и диски, пластиковые бутылки и др. Модели часто делаем разборные, поэтому их удобно использовать при отработки различных умений, например, модели цветков можно использовать на этапе обучения и контроля умений составлять формулу и диаграмму цветка.

         3.Примером предметной модели может послужить собственная  модель принципа построения молекулы ДНК при помощи конструктора - пазлы.   Этот приём наглядно демонстрирует учащимся последовательность и закономерность расположения нуклеотидов в двуцепочечной ДНК.

         II. (слайд)    Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. Образная модель - это модель в мысленной или разговорной форме. Знаковая модель - это модель, выраженная средствами формального языка (графики, таблицы, тексты и т.д.). Образные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в голове человека, может быть облечен в знаковую форму.

1.         Я использую информационные модели как опору для изложения соответствующего учебного материала  в виде граф-логических моделей (ГЛМ). (слайд)  

“Собрать” пищеварительную систему. Учащимся выдаются конверты, где находятся вырезанные из бумаги части пищеварительной системы. Необходимо быстро и правильно расположить их, а затем написать основные функции всех органов пищеварения, лист сдать учителю.

 Составить “маршрутный лист” (возможен рисунок, либо текст):

а) путь белка в организме;

б) путь углевода.

Использование таблиц, схем, диаграмм, рисунки, чертежи и т.д.

  Очень эффективно использую информационные модели при изучении семейств растений Класса Однодольные и Двудольные растения (6 класс), где в опорном конспекте по учебному материалу в виде значков, символов кодируется большой объем информации, но легко расшифровываются учениками, особенно когда эти символы выбирают и предлагают сами дети.  

 2. Игровое моделирование.  составить из данных рисунков, например насекомых с полным превращением . В ходе изучения темы «Связи живого и неживого»  детям раздаются карточки с названием растений, растительноядных и плотоядных животных, бактерий, грибов. Затем детям дается задание: взявшись за руки,  составьте цепь питания. Таким образом, обучающиеся запоминают, что «цепи питания» начинаются с растений – это 1 звено. Второе звено цепи – растительноядные животные. Третье звено – насекомоядные или хищные животные и заканчиваются цепи организмами-разрушителями органического вещества. Обучающиеся анализирует, что произойдет с цепочкой, если из нее исключить отдельное звено. (слайд)   -8

        4. Модель-алгоритм. При изучении следующих тем: моно-, ди-, полигибридное скрещивания, промежуточное наследование признака, анализирующее скрещивание, взаимодействие неаллельных генов, генетика пола и сцепленное с полом наследование я использую модель решения генетических задач, которая легко усваивается школьниками.

•          Определение по условиям задачи доминантных и рецессивных признаков

•          Запись фенотипов и генотипов родителей

•          Запись возможных гамет, образуемых при мейозе

•          Определение генотипов и фенотипов  полученного от скрещивания потомства

•          Формулировка и запись ответа.

  Использование ГЛМ на уроках биологии дает следующие возможности:

– получить целостное представление об изучаемом объекте;

– осуществить связь между предшествующими и последующими темами курса;

– делить общие понятия на частные, выясняя при этом связи между ними  и закономерности;

– организовать самостоятельную работу учащегося над конкретной темой при выполнении им творческого, исследовательского задания;

– избавлять учащихся от механического запоминания, снимать стресс перед восприятием большого объёма учебного материала;

– сформировать новый взгляд на учебный предмет, на предметный курс, на жизнь в целом.

(слайд)   Использование метода моделирования позволяет развивать:

·         умение организовывать  учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками;   работать индивидуально и в группе, находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов;  формулировать, аргументировать и отстаивать своё мнение;

·         умение осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих чувств, мыслей и потребностей; планирования и регуляции своей деятельности;  владение устной и письменной речью, монологической контекстной речью;

·         формировать и развивать компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ – компетенции);

·         формировать и развить экологического мышления, умение применять его в познавательной, коммуникативной, социальной практике и профессиональной ориентации

·         а так же другие универсальные учебные действия.

Моделирование в обучении биологии играет положительное значение, так как оно определяется содержанием предмета, а также возрастными психологическими особенностями детей.

Исходя из результатов, можно сделать вывод о том, что активное применение моделирования  в качестве метода преподавания биологии рационально и может достаточно ощутимо влиять на изменение атмосферы урока в целом.

Моделирование в содержании учебных предметов может сформировать одну из ключевых компетентностей в образовании: умение решать проблемы (в частности, научить учащихся «управлять» Природой так, чтобы, с одной стороны, обеспечить выживание Человека в современных условиях, с другой стороны, сохранить Природу для будущих поколений). Эта проблема становится с каждым годом все более актуальной в связи с увеличением числа и масштабности природных катастроф и катаклизмов.

Список используемой литературы

1. Григорьев, Д. В. Внеурочная деятельность школьников. Методический

конструктор: пособие для учителя / Д. В. Григорьев, П. В. Степанов. - М.:

Просвещение, 2010. - 223 с. - (Стандарты второго поколения).

2. Примерные программы основного общего образования. Биология.

Естествознание / А. А. Кузнецов, М. В. Рыжаков, А. М. Кондаков. - М.:

Просвещение, 2010. - 79 с. - (Стандарты второго поколения).

3. Кузнецова, С. В. Диагностика уровней сформированности деятельностных  способностей у обучающихся: Как можно диагностировать уровни формирования деятельностных способностей? / С. В. Кузнецова // Инновационные проекты и программы в образовании. - 2009. - № 5. - С. 35 - 43.
4. Лазарев, В. С. Проекты локальных актов по введению Федеральных

образовательных стандартов второго поколения: Как с помощью локальных актов обеспечить нормативную базу введения ФГОС? / В. С. Лазарев // Инновационные проекты и программы в образовании. - 2010. - №