Метод моделирования как средство достижения метапредметных результатов при изучении биологии

Федеральный государственный образовательный стандарт определил приоритетные направления развития образования. Одно из них – МЕТАПРЕДМЕТНЫЙ ПОДХОД, как средство достижения метапредметного результата.

Для достижения метапредметных результатов необходимо формировать универсальные учебные действия у школьников. УУД являются основным объектом оценки метапредметных результатов.

Казалось бы, что программный предметный материал уже содержит все необходимое для формирования подобных умений, что все должно произойти само собой. Но на практике этого не происходит. И результаты диагностики подтверждают, что не все так прекрасно, как этого хотелось.

Тогда возникает вопрос, какие механизмы в учебно-образовательном процессе будут способствовать достижению метапредметных результатов?

Ответ на этот вопрос я нашла, анализируя метапредметные результаты освоения основной образовательной программы основного общего образования. Там говорится, что обучающиеся должны уметь создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач.  Слово «Модели» и натолкнуло меня на мысль об использование метода моделирования на уроках биологии как средства достижения метапредметных результатов.

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.

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.

Предметные модели

Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений 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» в курсе Природоведения 5 кл., Ботаники 6 кл.  предлагается проводить занятия по моделированию растительной клетки с использованием пластилина. 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. Чтобы представить клетку в объеме используем небольшой воздушный шарик, заполняем жидкостью (водой), вовнутрь помещаем плотный прозрачный полиэтилен, на котором маркером рисуем органоиды клетки.

Подобные задания возможно применять и на других уроках («Строение веществ», «Вещества простые и сложные», «Многообразие одноклеточных организмов», 5 кл.; «Типы соцветий», «Строение цветка», «Классификация покрытосеменных» 6 кл. и т.д.), преимущественно в 5 и 6 классах, что объясняется  психолого-физиологическими особенностями учащихся этого возраста.

При использовании пластилина в занятиях по моделированию биологических объектов не возникает проблем восприятия: самого задания, стереотипа мышления, видение объекта только в одной плоскости, смешение цветов и форм.  Самым главным в этой работе оказалось детское открытие, что любое действие может привести к изменению формы и структуры объекта; и то, что любое словесное объяснение можно доказать изготовлением модели. После «пластилиновых» работ лучше воспринимается электронные модели, теоретический материал.

2. При изучении темы «Строение цветка»,  6 класс, учащимся предлагается создать модель  цветка опыляемого насекомыми. Для выполнения работы учащимся необходимы различные знания из области морфологии цветка. В ходе моделирования они проходят несколько этапов деятельности.

• 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 используем 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. 

Информационные модели

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. Например: Образ снежинки, родившаяся в голове художника, будет представлена в графическом виде на бумаге.

1. Я использую информационные модели как опору для изложения соответствующего учебного материала  в виде граф-логических моделей (ГЛМ). Проектируя ГЛМ совместно с учащимися,  действуем по следующему плану:

• На листке пишем «ключевое слово» («сердце» текста)

• Вокруг «накидываем» слова или предложения, выражающие идеи, факты, образы, подходящие для данной темы («спутники»)

• Эти слова соедините линиями с «сердцем» текста. 

• У каждого «спутника» могут появиться еще слова «спутники»

• Выявляем смысловые связи между объектами знаний («спутниками»)

• В итоге получится структура, которая графически отображает размышления

При проектировании каждой темы в её состав включают следующие аспекты:

• этимологический (происхождение понятия);

• генетический (зарождение знания, его развитие, современное состояние);

• внутрипредметные и межпредметные связи знаний;

• прикладное значение знаний для человека, общества, природы;

• отражение знаний в культуре, искусстве и т.д.

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;

• компактно и системно обучать структурированию знаний и логике;

• 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;

• технологизировать деятельность учителя и учащегося для значительного облегчения их совместной работы.

Очень эффективно использовать 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. В ходе изучения темы «Связи живого и неживого» (Природоведение 5 класс) 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.

В 6 классе при изучении Царства Грибы детям присваивается имя шляпочного, плесневого, гриба-паразита, ядовитого или съедобного гриба. Ведущий должен собрать в «корзину» грибы одной из групп (съедобные или ядовитые, трубчатые или пластинчатые, плесневые, грибы-паразиты) или по принципу «четвертый лишний» исключить из корзины лишний объект, пояснив свое решение.

Игровое моделирование часто используется и в качестве физкультурной минутки.

3. Имитационное моделирование «Гибридизация за партой».  Этот приём придуман студенткой Высшей школы наук об окружающей среде Международного университета (1998г) Чернышовой Юлией. В игре при помощи простейших средств наглядно воспроизводятся закономерности открытые Менделем, и абстрактные представления с участием всех учеников класса, получают экспериментальное доказательство.

Полученные  в ходе моделирования  результаты позволяют ответить на важные вопросы: почему мы разные? Как поддерживается биоразнообразие? Как в генетике проявляют себя законы вероятности? Есть ли принципиальное различие между генетическими процессами у гороха и у человека? И другие, которые интересно обсудить после подведения итогов с генетическими пирамидками.

Таким образом, биология и экология становятся частью науки об обществе, семье, человеке. Урок с использованием этого приёма становится межпредметным.

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.

5. Модели – образы. 

• Для построения образной модели естественного отбора в природе позаимствована широко известная идея американского биолога Бернарда Небела. В модели используются пять популяций жертв и три популяции хищников. Для наглядности в роли хищников выступают столовые приборы, а в роли жертв – семена, плоды, макаронные изделия.

• Мной разработана образная модель процессов возникновения хромосомных мутаций, митоз и мейоз, спирализации хромосом. Эти процессы сложны для восприятия учащихся. Их трудно рассмотреть под микроскопом. Предлагаемый приём доступен, нагляден, в полной мере отражает особенности вышеперечисленных процессов.

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.

Созданные модели используются на разных этапах урока: при постановки учебной задачи, на этапе изучения или закрепления знаний и умений, как домашнее,  творческое задание, как средство повышения мотивации к изучению предмета.

Некоторые предметные и информационные модели представлены в приложении.

Автор материала: Тарасова Светлана Анатольевна

У вас недостаточно прав для добавления комментариев.

Чтобы оставлять комментарии, вам необходимо авторизоваться на сайте. Если у вас еще нет учетной записи на нашем сайте, предлагаем зарегистрироваться. Это займет не более 5 минут.

Комментарии

Грицман Лариса Геннадьевна

23.08.2019 17:26

Очень полезный материал. Иногда детям действительно трудно представить те или иные объекты, а все, что непонятно, как известно, не сохраняется в памяти. поэтому используя методику моделирования на уроках можно не только быстро объяснить строение или свойства объектов, но и вовлечь ребят в активную познавательную деятельность. Спасибо Вам за публикацию.