Введение к работе
Актуальность исследования.
Приоритетная задача современной школы - формирование личности, обладающей универсальной системой знаний, значимой за пределами школьного образования, и опытом самостоятельной деятельности. В школьном курсе биологии таким потенциалом обладают знания о микроорганизмах. Они являются жизнепригодными, так как затрагивают вопросы личной гигиены, обработки и сохранения пищевых продуктов, профилактики и лечения инфекционных заболеваний. Очевидно, что каждый человек должен не просто обладать этими знаниями, но и применять их в повседневной жизни. Кроме того, знания по микробиологии позволяют понять и оценить серьезные экологические и социально-этические проблемы, которые ставит перед современным обществом развитие биотехнологии.
Задача активизации личностного потенциала, формирования мобильной, адаптированной к современным условиям личности обусловливает необходимость поиска новых подходов к разработке системы знаний о микроорганизмах в школьном биологическом образовании. Системному построению содержания уделяется большое внимание исследователей в области педагогики, теории и методики обучения. Педагоги и методисты-физики (Л.Я. Зорина, И.К. Журавлев, Ю.И. Дик, В.Г. Разумовский) строят системное содержание на основе связи между основами научных теорий. Методисты-биологи и экологи (как правило, в качестве системообразующего фактора предметного содержания рассматривают эволюционную идею (Г.С. Калинова, Б.Д. Комиссаров) и иерархические связи между уровнями организации живой природы, соподчиненностью живых систем. (Н.Д. Андреева, Т.В. Иванова, И.Т. Суравегина, А.Г. Хрипкова). Главная цель создания такого системного содержания – системные знания. До настоящего времени никто из исследователей в области теории и методики обучения биологии не рассматривал систему научных знаний как основу формирования предметной компетентности.
Компетентностному подходу в образовании посвящены многочисленные исследования (А.Г. Бермус, И.А. Зимняя, В.В. Краевский, Н.В. Кузьмина, О.Е. Лебедев, А.К. Маркова, Б.И. Хасан). Однако его реализация в содержании предметов естественнонаучного цикла только начинается. В государственном образовательном стандарте (третий вариант) формирование компетенций предполагается только в целях, критерии оценивания компетентности вызывают затруднение (Т.В. Иванова).
В действующих учебниках и пособиях потенциал знаний о микроорганизмах, его практическая значимость раскрываются недостаточно. Учебная информация о микроорганизмах не является целостной, системной. Вследствие этого нарушается логика развития основных понятий: теоретические положения не всегда основываются на эмпирических данных и служат фундаментом для рассмотрения направлений биотехнологии. Учитель, как правило, решать эти проблемы самостоятельно затрудняется. Следствие этого – фрагментарные знания о бактериях и вирусах у старшеклассников. Анализ результатов ЕГЭ по биологии и данные констатирующего этапа педагогического эксперимента показывают, что ученики затрудняются выявлять особенности строения и процессов жизнедеятельности прокариот. Они не раскрывают их роль в круговоротах химических элементов, значение в формировании древнейшей биосферы и развитии основных направлений биотехнологии. Ученики затрудняются применять полученные знания в ситуациях, приближенных к повседневной жизни: устанавливать причины инфекционных заболеваний и руководствоваться способами их профилактики, не понимают важности вакцинации и соблюдения графика прививок, особенности лечения вирусных и бактериальных заболеваний; не проявляют личную позицию при обсуждении последствий развития генной инженерии, использования генетически модифицированных продуктов. Все это отрицательно сказывается на сохранении здоровья.
Таким образом, научно-педагогическое противоречие состоит в том, что существует необходимость формирования предметной компетентности учащихся при обучении биологии. Однако система научных знаний о микроорганизмах, ориентированная на формирование предметной компетентности, остается недостаточно разработанной. Поэтому проблема разработки системы научных знаний о микроорганизмах как основы формирования предметной компетентности в курсе биологии и методических условий ее использования представляется актуальной.
Проблема исследования состоит в разрешении противоречия между необходимостью формирования предметной компетентности учащихся и недостаточной разработанностью системы научных знаний о микроорганизмах, методических условий освоения учебного содержания.
Цель исследования: состоит в разработке системы научных знаний о микроорганизмах и методических условий ее ориентации на формирование предметной компетентности.
Объект исследования: процесс обучения биологии в школе.
Предмет исследования: система знаний о микроорганизмах в школьном курсе биологии как основа формирования предметной компетентности.
.Гипотеза исследования: формирование предметной компетентности на основе системы знаний о микроорганизмах будет обеспечено, если:
- определить методологические подходы к построению системы знаний о микроорганизмах и приобретению опыта ее применения;
- разработать систему научных знаний, основанную на исторической связи эмпирического, теоретического и прикладного знания;
- выявить методические условия формирования готовности применять системные знания и опыт в конкретных ситуациях.
Задачи исследования:
- провести анализ проблемы состояния знаний о микроорганизмах в практике обучения биологии;
- определить методологические подходы к построению системы знаний о микроорганизмах, ориентированной на формирование предметной компетентности;
- разработать научную систему знаний о микроорганизмах для курсов биологии основной и полной школы;
обосновать методические условия формирования предметной компетентности на основе системы знаний;
- экспериментально проверить разработанную методику и оценить ее эффективность.
Методологической основой исследования являются:
- философские концепции о закономерностях развития научного познания (А.И.Алешин, Н.К.Вахтомин, В.С. Степин, В.С. Швырев); положения системного (В.Г. Афанасьев, Л. Берталанфи, И.Б.Блауберг, В.Н. Садовский, М.Г Сетров, Э.Г.Юдин) и ценностного (М.С. Каган, И.Т.Фролов) подходов, позволяющие выяснить общие принципы и закономерности научного познания;
- положения об истории развития микробиологии (В.Н. Гутина), особенностях строения и метаболизма прокариот и вирусов (С.Н. Виноградский, М.В. Гусев, Л.А. Минеева, Г. Шлегель), экологии прокариот, их роли в происхождении и эволюции жизни на Земле (В.И.Вернадский, Г.А. Заварзин, Б.В.Громов, М.Ю.Грабович) биотехнологии и ее основных направлениях (Ю.Н Елдышев, А.М. Куликов, И.Б.Лещинская, Ф.Уэбб, С.Э.Шноль), позволившие отобрать и выстроить учебную информацию о микроорганизмах.
- педагогические и методические теории и положения о целях и содержании школьного образования (Ю.И. Дик, В.В. Краевский, В.С. Леднев, И.Я. Лернер, В.Г. Разумовский, М.В. Рыжаков); системности знаний (Л.Я. Зорина, Б.Е.Всесвятский, Т.В.Иванова, Г.С.Калинова, Б.Д.Комиссаров, Л.Н.Сухорукова); компетентностном подходе в обучении (А.Г. Бермус, И.А. Зимняя, Т.В.Иванова, О.Е. Лебедев, А.В.Хуторской), формах, методах и приемах обучения биологии (Е.П.Бруновт, Е.Т.Бровкина, Н.М.Верзилин, В.М. Корсунская); практической направленности обучения биологии (И.Д.Зверев, А.Н.Мягкова, В.В.Пасечник, Д.И.Трайтак), организации педагогического эксперимента и оценке его результатов (М.И. Грабарь, К.А.Краснянская, А.М..Новиков, В.З. Резникова).
Методы исследования:
- теоретические – анализ работ в области философии, микробиологии и ее истории, психологии, педагогики, теории и методике обучения биологии; изучение нормативных и программных документов об образовании; проектирование авторской концепции, методических пособий.
- эмпирические – беседы и интервью с учителями и учениками, анализ личностной образовательной продукции учащихся; анкетирование педагогов по проблеме содержания и структуры учебной информации о микроорганизмах; изучение опыта работы учителей по реализации практической направленности содержания школьных курсов биологии; педагогический эксперимент, включающий констатирующий и обучающий этапы.
- математические – использование методов статистики для подтверждения достоверности результатов педагогического эксперимента.
Этапы исследования
На первом, поисково-эмпирическом этапе (2001 – 2003) на основе анализа научной и педагогической литературы, действующих учебных программ и учебников, результатов констатирующего этапа эксперимента выявлялось состояние знаний о микроорганизмах, обосновывались положения, определяющие систему знаний о микроорганизмах и ее место в содержании школьного курса биологии.
На втором, теоретическом этапе (2004-2005) разрабатывалась система знаний о микроорганизмах, ориентированная на формирование предметной компетентности; подготавливались методические пособия для учителей и учащихся. Концептуальные положения отрабатывались на ежегодных методических конференциях молодых ученых, педагогических чтениях им. К.Д.Ушинского в ЯГПУ.
На третьем, экспериментальном этапе (2006-2007) проводился обучающий этап педагогического эксперимента на базе школ г. Ярославля (№ 33, 35,43, 47, 64, 78, 82) и г. Рыбинска (№8, №17, №25). Результаты исследования анализировались, обобщались и были внедрены посредством методических и учебных пособий в преподавание биологии на региональном и федеральном уровнях.
Научная новизна исследования:
- разработана система знаний о микроорганизмах (прокариотах и вирусах), включающая эмпирический, теоретический и прикладной компоненты, основанная на исторической связи между реальными объектами, теоретическими положениями и практическим освоением природы - движении от изучения строения и процессов жизнедеятельности прокариот к объяснению их роли в экосистемах, круговоротах химических элементов, происхождении и эволюции жизни на Земле и применению в биотехнологии;
- определены методические условия формирования предметной компетентности на основе системы знаний о микроорганизмах: выражение целей через требования, ориентирующие на последовательное формирование готовности применять знания; усиление практической и личностно-значимой направленности содержания; использование форм и методов обучения, адекватных компонентам содержания и способствующих формированию опыта проявления личной позиции ученика.
Теоретическая значимость исследования:
- определены методологические подходы к построению системы научных знаний о микроорганизмах, компоненты которой объединены на основе принципа исторической связи эмпирии, теории и практики;
- обоснованы методические условия, способствующие применению системы знаний для формирования предметной компетентности, охватывающие цели, содержание, формы и методы обучения, оценку полученных результатов.
Практическая значимость исследования: разработаны и внедрены в школьную практику учебные и методические пособия, в которых отражена система знаний о микроорганизмах и методические условия ее применения для формирования предметной компетентности: «Школьный практикум по микробиологии» (региональный уровень), «Развитие знаний о микроорганизмах в курсе общей биологии» (региональный уровень), тетрадь-практикум «Биология -7: разнообразие живых организмов» (федеральный уровень).
На защиту выносятся:
- методологические подходы к построению системы знаний о микроорганизмах, включающие положения о связи эмпирического, теоретического и прикладного знания в процессе развития микробиологии как науки, важности системы знаний для формирования предметной компетентности как готовности мобилизовать в конкретной ситуации свои знания и опыт;
- научная система знаний, включающая эмпирический (строение и процессы жизнедеятельности прокариот и вирусов), теоретический (роль микроорганизмов в экосистемах, круговоротах химических элементов, происхождении и эволюции жизни на Земле), прикладной (использование прокариот в биотехнологии) компоненты, объединенные системообразующим фактором – исторической связью эмпирии, теории и практики, а также ценностными идеями о значении знаний о микроорганизмах для здоровья человека и жизни биосферы;
- методические условия формирования предметной компетентности на основе системы знаний: выражение целей через планируемые результаты и их поэтапное достижение; усиление практической и личностно-значимой направленности содержания учебной информации о микроорганизмах; применение методов, адекватных эмпирическому, теоретическому и прикладному компонентам содержания и ориентированных на мобилизацию знаний и проявление личностной позиции в конкретных ситуациях.
Достоверность результатов исследования достигалась использованием методов исследования, адекватных поставленным целям, предмету и задачам исследования; проведением педагогического эксперимента, в ходе которого использовались общепринятые методы педагогических исследований; репрезентативностью выборки; качественным и количественным анализом полученных данных с использованием методов статистики.
Апробация и внедрение результатов исследования. Результаты исследования обсуждались и получили одобрение на областных (г. Ярославль, 2005, 2006, 2007 г.г.) и международных конференциях («Биологическое и географическое образование в современной школе», г. Ярославль, 2006, 2007 г.г.), заседаниях кафедры ботаники, теории и методики обучения биологии ЯГПУ им. К.Д. Ушинского (г. Ярославль, 2004-2008 г.г.); лаборатории обучения биологии ИСИМО РАО (г. Москва, 2008 г.).
Структура диссертации соответствует логике научного исследования и состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии. Содержание диссертации изложено на 143 страницах. В том числе 4 диаграммы, 2 таблицы, 7 схем, библиографический список (включает 167 наименований).
