Главными компонентами содержания биологического образования являются знания, умения, опыт эмоционально-ценностных отношений к живой природе и опыт творческой деятельности [1]. В настоящее время в связи с модернизацией биологического образования имеется потребность в формировании умений практического характера, которые положительно влияют на личность обучающихся путем деятельностного включения их в учебный процесс.
Практическая деятельность выступает как инструмент, с помощью которого развиваются мотивационные компоненты учебной деятельности. Вопросы эффективности развития систематизированных биологических знаний посредством применения практических умений в курсе биологии, повышения к данному предмету интереса со стороны учащихся освещены в работах С.Л. Рубинштейна, В.А. Сластёнина [2, 3].
В данной статье уделяется внимание формированию практических умений на примере изучения генетического материала. Генетика – важная наука в школьной биологии, которая раскрывает сущность сложных механизмов наследственности и изменчивости, происходящих на молекулярном и организменном уровне жизни [4]. Поэтому данная дисциплина рассматривается после освоения учебных курсов биологии растений, животных, анатомии человека [5].
В современных условиях формирование практических умений при изучении генетического материала чрезвычайно актуально из-за важности решения проблем, связанных с состоянием здоровья человека. Именно умение преобразовывать генетическую информацию может позволить каждому человеку контролировать свой образ жизни в аспекте профилактики разного рода наследственных заболеваний.
Целью настоящей работы является изучение эффективности формирования практических умений у обучающихся при изучении основ генетики в 9-м классе.
Методы и методы исследования
В исследовании использовались следующие методы:
1)теоретические: метод анализа генетической, педагогической, методической литературы; обобщение и систематизация теоретического и прикладного материала; интерпретация результатов исследования;
2)эмпирические: педагогическое наблюдение; констатирующий и формирующийэксперимент;
3) тестовый контроль, позволяющий оперативно провести проверку уровня сформированности практических умений с помощью специальных заданий. Можно выделить 3 уровня сформированности умений – высокий (обучающиеся самостоятельно справляются с заданиями на преобразование генетической информации, применяя творческий подход, находят дополнительные варианты решения), средний (обучающиеся правильно определяют смысл заданий, справляются с ними только в знакомой учебной ситуации) и низкий (обучающиеся испытывают затруднения в поиске решения заданий);
4)статистические: математическая обработка результатов исследования и количественное их выражение с помощью показателя «коэффициент овладениядеятельностью» М.А. Данилова [6].
Результаты исследования и их обсуждение
Педагогический эксперимент проходил на базе МОУ «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов№24» г.о. Саранск РеспубликиМордовия. В эксперименте приняли участие 40девятиклассников: 9А класс (экспериментальная группа (ЭГ), 20 человек) и 9Б класс (контрольная группа (КГ), 20человек). Был проведен констатирующий эксперимент с целью установления исходного уровня сформированности практических умений у девятиклассников при изучении основ генетики. Такие данные важны, так как позволяют с большей объективностью осуществить отбор биологического материала, определить оптимальные методы и приемы формирования умений в отношении изучаемого материала.
Результаты констатирующего эксперимента дают возможность говорить о невысоком уровне сформированности практических умений у девятиклассников общеобразовательной школы (рис. 1). У обучающихся имеется недостаточное представление о содержании генетического материала. На данном этапе педагогического эксперимента участники и контрольной, и экспериментальной группы испытывают затруднения с генетической терминологией и символикой, определением родителей и потомков при решении генетических задач, с установлением характера наследованияпризнака.
Рис. 1. Уровни сформированности практических умений при изучении основ генетики у обучающихся 9-го класса
На основном этапе педагогического эксперимента с целью формирования практических умений в экспериментальном классе были проведены уроки с помощью методов практического обучения, а в контрольном классе – без их использования. Занятия проводились в соответствии с разделом «Организменный уровень» (учебник для 9-го класса) В.В. Пасечника [7]. Было проведено 8 уроков (табл. 1).
Таблица 1
Содержание основного этапа по формированию практических умений при изучении генетического материала в 9-м классе
|
Название уроков |
Кол-во часов |
Деятельность учителя и обучающихся |
|
Закономерности наследования признаков, установленные Г. Менделем |
1 |
Учитель: введение генетических понятий «ген», «аллель», «гомозигота и гетерозигота», «доминантный и рецессивный признак» «фенотип и генотип»; аргументация важности гибридологического методавгенетики. Обучающиеся: выполнение записей о сущности генетических понятий; осуществление записей схем скрещивания с помощью генетических символов |
|
Моногибридное скрещивание |
1 |
Учитель: введение понятия «моногибридное скрещивание»; объяснение алгоритма решения генетической задачи на первый и второй законы Менделя; проведение практической работы «Задачи на моногибридное скрещивание». Обучающиеся: выполнение записей о сущности моногибридного скрещивания и алгоритма решения генетических задач; применение практических умений в практике решения генетических задач |
|
Неполное доминирование. Анализирующее скрещивание |
1 |
Учитель: введение понятий «неполное доминирование», «анализирующее скрещивание»; проведение практической работы по решению генетических задач. Обучающиеся: выполнение записей о сущности неполного доминирования и анализирующего скрещивания; выполнение практической работы по составлению схем скрещивания при неполном доминировании и анализирующем скрещивании |
|
Дигибридное скрещивание. Закон независимого наследования признаков |
1 |
Учитель: введение понятий «дигибридное скрещивание», «полигибридное скрещивание»; объяснение сущности третьего закона Менделя; организация практической работы по решению задач на полигибридные скрещивания. Обучающиеся: выполнение записей о сущности третьего закона Менделя; определение генотипов родителей и потомков, типов гамет, составление решетки Пеннета |
|
Генетика пола. Сцепленное с полом наследование |
1 |
Учитель: введение понятий «половые хромосомы и аутосомы»; объяснение хромосомной теории Т.Моргана; организация практической работы «Задачи на сцепленное с полом наследование». Обучающиеся: составление схемы «Виды хромосом»; изучение алгоритма решения задач на сцепленное наследование и применение этих знаний в практике решения задач |
|
Закономерности изменчивости: модификационная изменчивость. Норма реакции |
1 |
Учитель: введение понятия «изменчивость»; аргументация важности данного процесса с генетической точки зрения для живых организмов; организация практической работы по определению модификационной изменчивости листьевберезы. Обучающиеся: выполнение записей о сущности понятия «изменчивость»; выполнение практической работы по определению статистических закономерностей модификационной изменчивости; отработка умений строить вариационный ряд и вариационную кривую, а также находить значение нормы реакции живых организмов |
|
Закономерности изменчивости: мутационная изменчивость |
1 |
Учитель: введение понятий «мутационная изменчивость», «мутации», «мутагенез»; организация практической работы с учебником по составлению логической схемы «Виды наследственнойизменчивости». Обучающиеся: выполнение записей о сущности мутационной изменчивости; составление логической схемы-классификации наследственной изменчивости |
|
Основные методы селекции растений, животных и микроорганизмов |
1 |
Учитель: введение понятий «селекция», «массовый и индивидуальный отбор», «искусственный мутагенез» «биотехнология»; организация практической работы с учебником по составлению тестовой таблицы «Методыселекции». Обучающиеся: выполнение записей о сущности селекции как практической составляющей генетической науки; составление текстовой таблицы, выражающей общее представление об основных методах селекции |
Завершающий этап предполагал анализ эффективности проведенных уроков по формированию практических умений в курсе «Основы генетики». Анализ результатов эксперимента проводился на основе ответов обучающихся на определенные задания [8]. Такая форма оценки биологической подготовки требовала от обучающихся выражения ответов с помощью суждений, составления текстовой таблицы, решения генетической задачи. О степени освоенности генетического материала судили по количеству верно выполненных заданий.
Анализ литературы и наблюдения во время эксперимента позволили выбрать критерии и способы замера, которые показывают эффективность сформированных практических умений при изучении генетического материала (табл. 2). Необходимо уточнить, что умения формируются на основе знаниевого компонента содержания биологического образования, поэтому объективно выделять не только деятельностный критерий, но и когнитивный [9].
Таблица 2
Критерии и способы замера сформированности практических умений при изучении основ генетики
|
№ п/п |
Критерии и показатели |
Способы замера |
|
Когнитивный критерий |
||
|
1 |
Демонстрация обучающимися знаний о сущности и структуре генетики как биологоческой науки |
Ответы обучающихся в отношении задания повыражениюсущностипонятия «генетика» |
|
2 |
Выражение обучающимися знаний об основных закономерностях наследственности и изменчивости живых организмов |
Ответы обучающихся в отношении задания по определению сущности механизмов, лежащих в основе передачи наследственной информации и изменчивости |
|
Деятельностный критерий |
||
|
1 |
Обучающиеся четко, безошибочно выполняютпоследовательность действий,самостоятельно оперируют алгоритмом действий; могут давать обоснования каждому действию и делать выводы |
Выполнениезаданий,требующих правильногоопределениягенотипов родителей,гамет,генотипов/фенотипов потомства и их соотношения |
|
2 |
Обучающиесяспособны применять практические умения в конкретной учебной ситуации; могут правильно объяснять полученные результаты, используя генетическую терминологию |
Выполнениезаданий,требующих установленияхарактеранаследования признака,составления схемы скрещивания, произведения расчетов |
Показатель первого критерия проверялся на основе вопроса: «Из предложенных утверждений выберете верное суждение: “генетика – это…”». Если на этапе констатирующего эксперимента на представленный вопрос верно ответили 45% респондентов, а 55% не справились с заданием, то после формирующего эксперимента верное утверждение выбрали 80% отвечающих, лишь 20% выбрали неверное утверждение; это объясняется тем, что в экспериментальной части особое внимание было обращено на методологию генетическойнауки (рис. 2).
Рис. 2. Показатель первого критерия сформированности знаний о понятии «генетика» на констатирующем и оценочном этапах эксперимента, %
Показателем второго критерия стала сформированность знаний об основных закономерностях наследственности и изменчивости живых организмов. Для проверки этого критерия обучающимся было предложено задание, в котором нужно было выразить в табличном виде классификацию изменчивости. Если на констатирующем этапе эксперимента 35% обучающихся смогли дать верный аргументированный ответ, а 65% не справились, то уже на завершающем этапе формирующего эксперимента полные и правильные ответы получены от 75%обучающихся (рис. 3).
Рис. 3. Показатель второго критерия сформированности знаний о сущности механизмов наследственности и изменчивости на констатирующем и оценочном этапах эксперимента,%
Показателями деятельностного критерия стали умения определения гамет; генотипов родителей, генотипов/фенотипов потомства и их соотношения. Математический анализ оценки качества умений проводили с помощью коэффициента овладения деятельностью (рис. 4). Коэффициент овладения деятельностью, выражающийся во времени сохранения формированных практических умений у обучающихся, рассчитывался по следующей формуле:
где Код – коэффициент овладения деятельностью; Т – время, затраченное учителем на выполнение задания; Т1 – время, затраченное обучающимися на выполнение задания.
Из диаграмм видно, что в 9-м классе благодаря проведенной работе уровень овладения практическими умениями стал выше, чем на начальном этапе. На завершающем этапе обучающиеся, выполняя практические задания, в основном правильно использовали генетические понятия и символику, определяли гаметы, генотипы, фенотипыорганизмов.
Рис. 4. Значение коэффициента овладения деятельностью при изучении генетическогоматериала
Таким образом, обработка результатов исследования показывает, что выполненная работа способствует формированию практических умений и улучшению качества биологического образования в образовательном учреждении. Она не только помогает усвоению умений о генетических механизмах, но и формирует способности устанавливать причинные связи, что, в свою очередь, развивает критическое мышление.
Заключение
Основой успешной реализации процесса формирования практических умений у обучающихся при изучении основ генетики является система способов и методов обучающей деятельности. В ходе педагогического эксперимента были реализованы различные методы формирования практических умений на основе генетического материала. Среди словесных методов наиболее эффективные – объяснение генетических процессов, беседы: поисковая, обобщающая учебный материал; среди наглядных – демонстрация изобразительных средств, схем, таблиц. Особое значение имели практические методы, которые давали возможность обучающимся осмыслить сущность генетических явлений и описывать их. Средствами формирования практических умений у девятиклассников являлись учебные задания разных уровней сложности, схемы и таблицы.