Шкільний біологічний експеримент як метод навчання . Його місце та значення у викладанні біології в школі.

Спостереження — це цілеспрямоване безпосереднє чуттєве сприймання предметів та явищ природи. Досл ід (експеримент) — це вивчення у штучних умовах процесів, які відбуваються в живих сис­темах. Якщо спостереження чи дослід (експеримент) пов'язані зі сприйманням демонстрованих об'єктів, то в цьому разі вони є наочни­ми методами; якщо ж учні самостійно працюють із різноманітними за­собами наочності, то йдеться про практичні методи навчання.

Основою для організації спостереження є постановка завдання (фор­мулювання запитання) із зазначенням: що й як необхідно з'ясувати. Наприклад, демонструючи гербарій, учитель пропонує учням порівня­ти прості та складні листки й визначити головну ознаку, за якою вони відрізняються.

На уроках із фізіології основним методом навчання є демонстрацій­ний експеримент; при цьому він може мати дослідницьку або ілюстра­тивну мету. За ілюстративного підходу джерелом знань є слово — пояснення вчителя або підручник, а експеримент лише підтверджує висловлені факти або припущення. За дослідницького підходу перед­бачаються постановка проблеми, висунення та обґрунтування гіпоте­зи, демонстрування експерименту й уточнення його результатів, фор­мулювання висновків (розкриття суті явища, що вивчається).

» Наприклад, коли вивчається фотосинтез, учитель ставить учням такі за­питання: «За допомогою якого експерименту можна з'ясувати, що крох­маль утворюється лише на світлі?»; Чи відбувається газообмін під час фотосинтезу? Якими можуть бути результати досліду?»

У лабораторному експерименті дослідницький підхід аналогічний, але учні самі проводять експеримент.

Біологічний експеримент зазвичай є тривалим, тому не завжди вкладається в часові рамки уроку. Щоб підсилити педагогічне значен­ня демонстраційного досліду й показати його цілісність за один урок, можна використати прийом зближення початку та кінця досліду, про­демонструвати його хід та кінцевий результат. Можна показати кінцеві результати заздалегіть закладеного досліду. Крім того, слід почергово залучати учнів до позаурочної роботи в куточку живої природи, щоб вони доповідали на уроці про свої спостереження.

Практичні методи навчання застосовуються для безпосереднього самостійного пізнання дійсності, поглиблення знань, формування вмінь і навичок. Практичні методи навчання біології вирізняються спе­цифікою та великою різноманітністю і об'єднуються в три групи: вправи, лабораторні та практичні роботи. Роботи з опису, розпізнавання й визначення об'єктів, проведення дослідів (експериментів), самостійне спостереження за природними явищами, самоспостереження є осно­вою для проведення лабораторних робіт. Діяльність, пов'язана з фор­муванням спеціальних умінь та навичок, становить зміст практичних робіт із біології: догляд за рослинами, тваринами або людиною, розв'я­зування пізнавальних і розрахункових задач.

Вправи — це організоване, цілеспрямоване, багаторазове повто­рення учнями певних дій та операцій (розумових чи практичних) для формування й закріплення навичок і вмінь.

За навчальною метою вправи поділяються на вступні, пробні, тре­нувальні, творчі й контрольні. Під час вступних вправ учитель поєднує пояснення з демонструванням дій, а учні повторюють їх за вчителем. Пробні вправи застосовують, коли новий матеріал іще недостатньо за­своєний учнями. Вони бувають трьох видів: випереджувальні (пояс­нення учня передує виконанню дії), коментовані (пояснення й вико­нання дії збігаються) та пояснювальні (дія передує поясненню). Трену­вальні вправи відрізняються від пробних більшою самостійністю учнів і поступовим ускладненням. Це вправи за зразком, інструкцією, за зав­данням без зразка та конкретних указівок учителя. Вони наближаються до творчих вправ — застосування знань, умінь і навичок у реальних життєвих ситуаціях, розв'язування задач із зайвими або неповними да­ними тощо. Контрольні вправи — це переважно виконання завдань на виявлення рівня сформованості вмінь і навичок.

Передбачається певна послідовність виконання вправ. Спочатку матеріал вправ необхідно поділити на окремі елементи, й учень має доб­ре зрозуміти кожен із них. Наступний етап — об'єднання елементів для своєрідного «зв'язування» окремо вироблених навичок. Учитель пови­нен постійно контролювати й аналізувати виконання вправ, розвиваю­чи в учнів навички самоконтролю.

Серед вправ, що застосовуються в процесі вивчення біології, пере­вага віддається розв 'язуванню задач, які зазвичай вважаються само­стійним методом. Цей метод найчастіше використовується в 10—11 класах на уроках із вивчення питань цитології та генетики. Розв'язу­ються також задачі екологічного й політехнічного змісту. Вони вико­ристовуються як для ілюстрування навчального матеріалу й закріплен­ня знань, так і в пошуковому плані під час пояснення, для самостійного розв'язування їх учнями з метою застосування теоретичних знань на практиці, в нових нестандартних умовах. Цей метод дає змогу створити проблемну ситуацію, привернути увагу школярів до практичного характеру біологічних знань, оперативно перевірити знання всіх учнів класу.

Перевага практичних методів навчання полягає в тому, що в разі їх застосування новий матеріал подається в результатах самостійної дослідницької діяльності учнів. Результат виконаної учнями роботи розкриває суть біологічного явища, яке вони мають зрозуміти. Так, спостереження в ході практичної роботи передбачає не пасивне спо­глядання об'єкта, а безпосереднє вивчення його: обстеження, вимірю­вання, препарування, обмацування, оцінювання тощо. Таке спостере­ження, як і розпізнавання, визначення, опис, експеримент, може прово­дитися не лише на уроці, а й під час екскурсії, вдома за завданням учителя, в куточку живої природи та на пришкільній навчально-дос­лідній ділянці.

Лабораторні роботи призначені для самостійного вивчення явищ природи за допомогою спеціального обладнання. їхня мета — за­безпечити безпосереднє чуттєве сприймання об'єктів учнями для глиб­шого осмислення теоретичних знань.

Лабораторна робота проводиться за такою схемою:

1. постановка пізнавального завдання;

2. інструктаж; він може бути технічним (із підготовки робочого
місця, поводження з об'єктами, інструментами) або організацій­
ним (робота може бути однаковою для всіх або різною, фронталь­
ною, груповою чи індивідуальною);

3. виконання роботи учнями (за командою вчителя, за планом ро­
бочого зошита, за завданням зі слів учителя або за планом, напи­
саним у таблиці, на картках);

4. звіт за результатами роботи (у вигляді словесної відповіді, опису
роботи, показу вчителю малюнка, схеми, монтування матеріалу).

Кожна лабораторна робота завершується висновками.

Аналогічною є методика проведення практичних робіт, мета яких полягає у формуванні практичних умінь та навичок на основі за­стосування теоретичних знань.

Практичні роботи сприяють розвиткові вмінь і навичок учнів лише за умови, що проводяться правильно й планомірно. Школярів слід прив­чати до них систематично, поступово переходячи від нетривалих, тех­нічно й організаційно легких до триваліших і складніших.

Розпізнавання, опис, визначення, спостереження — досить поши­рені види практичних методів проведення лабораторних робіт на уро­ках біології. Вони використовуються переважно під час вивчення пи­тань морфології, анатомії, систематики, а також матеріалу еволюцій­ного та екологічного змісту. При цьому зазвичай потрібен певний роздатковий матеріал (гербарії, колекції, вологі препарати, мікропре-парати тощо). Володіння практичними та інтелектуальними вміннями дає змогу учням самостійно виявляти властивості досліджуваного об'єкта. Тому практичні методи вивчення природних об'єктів вважа­ються найефективнішими, хоча потребують набагато більше часу по­рівняно з наочними чи словесними методами.

За терміном виконання спостереження поділяються на нетривалі й тривалі. Нетривалі спостереження потребують небагато часу й мо­жуть проводитися безпосередньо на уроці чи на екскурсії. Вони завжди виконуються за завданням учителя. До нетривалих належать самоспо­стереження, що здійснюються на уроках із вивчення організму людини (наприклад, визначення пульсу за зміни фізичного навантаження, ви­значення постави тощо). Тривалими є спостереження за проростанням насіння, розвитком пагона з бруньки, фенологічні спостереження в природі, які становлять зміст позаурочних практичних робіт із біології.

Ефективність застосування методу спостереження залежить від сформованості в школярів уміння спостерігати.

Перший етап навчання прийомам спостереження починається з ор­ганізації фронтальної роботи. Вчитель повідомляє учням тему спосте­реження, ставить пізнавальне завдання, називає об'єкт і весь процес спостереження поділяє на низку послідовних дій (операцій). Далі вчи­тель проводить інструктаж із першої операції й пропонує учням вико­нати її. Пересвідчившися в правильності виконання, переходить до ін­структажу з наступної операції. Необхідну навчальну інформацію, яку учні не зможуть дістати в процесі спостереження, вчитель повідомляє під час інструктажу.

■ Наприклад, у 6 класі на уроці «Насіння» роботу зі спостереження й роз­пізнавання будови насіння квасолі (чи гороху) можна поділити на такі опе­рації:

1. спостереження, розпізнавання й визначення частин насіння, виявлен­
ня головного в їхній будові;

2. розпізнавання й порівняння набубнявілого та сухого насіння, визна­
чення форми, розміру, кольору;

3. відшукання відмінних ознак зовнішньої будови, визначення причин
відмінності;

4. зняття шкірки з набубнявілого насіння, розглядання її, визначення
функцій;

5. розглядання зародка насінини, відшукання двох сім'ядолей, зародко­
вого корінця, стебла та бруньки з листочками;

6. ідентифікація частин насінини за таблицею (наприклад, «Будова на­
сінини квасолі»);

7) порівняння зародка насінини з проростками, визначення функції
сім'ядолей та з'ясування, які органи проростка розвиваються з різних час­
тин зародка;

8. замальовування будови насінини в зошиті;

9. формулювання висновку про будову насінини.

На другому етапі можна використати письмові інструкції, що міс­тять опис послідовних операцій та необхідну навчальну інформацію. Робота за такою інструкцією також фронтальна, поопераційна, але більш самостійна. Учні самі читають зміст операції, виконують її, вчи­тель контролює виконання й, переконавшися в його правильності, до­зволяє розпочинати наступну операцію.

На третьому етапі учні також користуються письмовими інструк­ціями, але їм дозволяється виконати всю роботу, а перевірка прово­диться після її завершення. Отже, чим більше школярі опановують прийоми спостереження, тим вищий ступінь їхнього самостійного мислення й дій.

Робота зі спостереження натуральних об'єктів може виконуватися фронтально та індивідуально, за спільними або за індивідуальними за­вданнями. Вони можуть бути написані на дошці або на картках. Ре­зультати роботи обов'язково обговорюються. Вчитель допомагає уч­ням зробити необхідні висновки й узагальнення.

Експеримент як вид практичних методів застосовують під час ви­вчення матеріалу фізіологічного й екологічного змісту. Експерименти, як і спостереження, можуть бути нетривалими (наприклад, пришвид­шення руху цитоплазми в клітинах листка елодеї внаслідок невеликого підігрівання мікропрепарату) й тривалими (наприклад, вплив еколо­гічних факторів на організм або генетичні досліди). Експеримент, що потребує багато часу, як правило, починається на уроці, а далі прово­дяться тривале спостереження, вимірювання та опис процесу. Резуль­тати фіксуються у вигляді звіту й осмислюються, а потім формулюються висновки про властивості об'єктів живої природи. Часто тривалі експерименти проводять під час позаурочної роботи.

Найрізноманітнішими є експерименти на навчально-дослідній зе­мельній ділянці. Вони тривають протягом майже всього вегетаційного періоду. Поставлене завдання учні розв'язують, порівнюючи результа­ти досліду з контрольними (дослідні й контрольні рослини, які перебу­вають в однакових умовах, крім однієї, що досліджується). Під час до­слідження проводять точні вимірювання та визначення. Особливе зна­чення при цьому має правильна фіксація спостережень і результатів дослідів, що дає змогу порівняти показники розвитку й урожайності дослідних і контрольних рослин та зробити певні висновки.

Важливо, щоб школярі засвоїли основні вимоги до проведення екс­перименту: всі умови мають бути сталими, крім однієї, вплив якої на організм досліджується. Демонструючи результати експерименту, не­обхідно аналізувати як контрольні, так і дослідні рослини, порівнюва­ти їх. Результати порівняння фіксуються у вигляді малюнків, таблиць, графіків тощо. Це дасть змогу закріпити дані спостережень, визначити причинно-наслідкові зв'язки.