Повышение качества усвоения биологических понятий средствами знаково-символической наглядности

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА УСВОЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ СРЕДСТВАМИ ЗНАКОВО-СИМВОЛИЧЕСКОЙ

НАГЛЯДНОСТИ

Обучение биологии, наглядное обучение, усвоение, повышение качества усвоения, знаково-сим-

волическая наглядность.

В статье рассматриваются дидактические особенности знаково-символических средств, анализируются некоторые их аспекты применительно к обучению биологии, приводятся основные принципы проектирования знаково-символических средств в условиях перехода школы к федеральным государственным стандартам второго поколения. Авторами доказана эффективность созданной ими знаковосимволической системы, применение которой способствует повышению качества знаний учащихся по биологии, улучшает память, увеличивает уровень усвоения биологических понятий.

I.A. Zorkov

Raising quality of comprehension biology concepts by sign visual AIDS

Teaching biology, object teaching, comprehension, raising the quality of comprehension, sign visual

aids.

The article deals with didactic features of sign visual aids, analyzes some of their aspects in teaching biology, the basic design principles of sign visual aids in the conditions of a school’s transition to federal state standards of the second generation. The authors proved the effectiveness of the established system of sign visual aids, the use of which contributes to the quality of students' knowledge on biology, improves memory, increases the level of comprehension biological concepts.

Высокий уровень информатизации, приобретающий устойчивую тенденцию к дальнейшему росту и ускорению — одна из главных черт современного общества. Благодаря постоянному увеличению информационного потока в современной средней школе всё чаще возникают социально-педагогические и общедидактические проблемы, связанные с недостатком эффективных средств обучения биологии, позволяющих учащимся за меньшее, чем прежде, время овладевать функционали-зированными и прочными знаниями, усваивать содержание биологии с большей результативностью, скоростью и прочностью. В ФГОС второго поколения в разделе «Условия реализации основной образовательной программы основного общего образования» сказано, что для участников образовательного процесса должны обеспечиваться возможности использования в образовательном процессе современных образовательных технологий и средств обучения [Федеральные образовательные стандарты]. Всё вышесказанное позволяет отметить важную на данный момент проблему, возникшую в методике обучения биологии, которая связана с поиском и разработкой современных средств обучения для повышения качества усвоения биологических понятий.

Инновационные разработки дидактической науки показывают, что в настоящее время важны не столько заучивание и запоминание учащимися программного материала, сколько мыслительные процессы его обработки, сопровождающие познание и обеспечивающие приобретение учащимися нового видения окружающего мира. Творческая природа этих процессов проявляется в таких тенденциях современных наук, как визуализация учебной информации, усиление абстрактного характера понятий, принципов, теорий во всех областях знаний, а также применение учебных знаковых систем — заместителей реальных предметов и явлений окружающей действительности, которые включаются в процесс передачи информации, кодируют текстовую и вербальную информацию, облегчая когнитивные процессы усвоения. Одна и та же учебная информация, представленная в текстовой и графической формах, быстрее усваивается учащимися именно при её графической презентации [Смирнова, Зорков, 2012]. В последнее время подобные средства получают распространение почти во всех областях знаний, и методика обучения биологии не исключение. Формируясь посредством идеализации и всегда сопутствующей ей формализации, содержание школьной биологии довольно абстрактно и обобщено, что особенно справедливо для раздела общей биологии. Это является следствием противоречий между требованиями к усвоению знаний, выражающихся в овладении выпускниками конкретной деятельностью и абстрактностью имеющейся учебной информации. В свете системно-деятельностного подхода знаковые средства служат соединительным звеном, облегчающим переход от абстрактного к практике, способствуя тем самым воссозданию реальности. Помимо этого, сам процесс интеграции знаково-символических систем (ЗСС) в естественнонаучное обучение создаёт противоречия:

— между большим разнообразием инновационных знаковых средств и явной недостаточностью научно-методической информации по их применению на уроках биологии;

— увеличивающейся ролью в обучении универсальных учебных действий, связанных с замещением, кодированием, схематизацией, моделированием учебной информации и недостаточным потенциалом классической наглядности для их развития;

— имеющимися в арсенале педагога средствами наглядного обучения и требованиями, поставленными перед средней школой образовательной концепцией 2011 [Концепция..., 2011], указывающей на особое значение постоянного совершенствования учебно-материальной базы школы (в том числе средств наглядного обучения), и дидактическим обеспечением урока.

Вышестоящие противоречия позволяют сделать вывод об актуальности проблемы знаково-символической наглядности (ЗСН) в обучении биологии, чем обусловлен выбор темы нашего исследования. Цель исследования состоит в повышении уровня качества усвоения школьниками биологических компетенций посредством применения средств знаково-символической наглядности в курсе общей биологии (9 класс). Процесс усвоения учащимися биологических понятий, который был выбран в качестве объекта исследования, прежде всего интересовал нас в аспекте повышения качества биологических знаний учащихся, поэтому предметом данного исследования является повышение качества знаний учащихся посредством использования на уроках биологии современных знаково-символических средств. Методами, при помощи которых выполнялось данное исследование, являются анализ психолого-педагогической литературы, посвящённой проблеме исследования, наблюдение за учебно-воспитательным процессом и его моделирование, проведение педагогического эксперимента, статистическая обработка полученных данных.

Исследование осуществлялось на основе идей К.Д. Ушинского, Н.Г. Салминой, Л.С. Выготского, Д.Б. Эльконина, которые в разное время отмечали важность знака и символа обучении. В целом, попытки обобщить разрозненные знания о знако-во-символическом моделировании учебной информации, связанном с применением искусственных знаково-символических языков в обучении, предпринимались многими философами и психологами. Этот интерес объясняется уникальной ролью знаково-символических средств, которая состоит в исполнении ими функции переходного модуля между теорией и практикой.

В теории и методике обучения биологии проблема использования знаково-симво-лической наглядности как эффективного средства повышения качества усвоения биологических и экологических понятий ранее исследовалась такими учёными, как Н.М. Верзилин, В.М. Корсунская, И.Н. Пономарёва, Л.В. Реброва А.М. Розенштейн,

Н.З. Смирнова, А.В. Теремов, А.В. Чоботарь. В практике обучения биологии эта проблема выражается в реализации дидактического принципа наглядности, который стал научно оформляться одним из первых в обучении естествознанию и является старейшим из дидактических принципов. В то же время с изменениями образовательной парадигмы принцип наглядности как ведущий дидактический принцип постоянно модернизируется и дополняется. Исследованиями коллектива НИИ содержания и методов обучения академии педагогических наук было установлено, что требования к развитию логического мышления, семиотической функции сознания, творческого потенциала выпускника, предъявляемые современным обществом, могут быть выполнены только при использовании в обучении биологии наряду со средствами классической наглядности символов и знаков (Суворова, 1975).

В настоящее время в теории и методике обучения биологии существует несколько определений понятия «знаково-символическая наглядность», различных по содержанию и дифиницирующих этот термин в разных контекстах. А.В. Теремов определяет знаково-символическую наглядность как наглядность, отражающую структуру и функцию процесса замещения, кодирования, моделирующую, абстрактные зависимости по своему виду и конкретным особенностям через условно-символическую форму [Теремов, 2000].

Т.В. Голикова, Н.З. Смирнова под знаково-символической наглядностью понимают «знаки и изображения, использующиеся для обозначения структурных элементов учебной информации» [Смирнова и др., 2010].

В методике обучения биологии имеется достаточно чёткое понимание сущности средств знаково-символической наглядности в их неразрывной связи со знаковосимволической деятельностью. Аналогичным образом решается и проблема классификации знаково-символических средств. Опираясь на понимание средств ЗСН как ЗСС не только идеального, но и предметного характера [Петров, Попова, 2007], а также как неязыковых и языковых вспомогательных знаков [Салмина, 1988], мы, кроме ЗСС изобразительной наглядности выделяем, субстратно-субстанциональную ЗСН (масштабно деформированная классическая натуральная наглядность, символически изображающая физические или функциональные свойства объекта), словесно-образную ЗСН (языковые и неязыковые произвольные невербальной коммуникации) и внутреннюю ЗСН (мысленные модели). На рис. 1 приведена подробная классификация средств ЗСН.

В течение 2010—2012 гг. нами был проведен педагогический эксперимент с целью изучения проблемы повышения качества знаний учащихся по биологии в 9 классе при использовании в учебном процессе знаково-символической наглядности. Участниками эксперимента стали педагоги и учащиеся МБОУ ЦО № 1 Красноярска и МБОУ СОШ № 4, МБОУ СОШ № 5 Дивногорска.

Из оСр азительная З СН

Языковые

ЗСС

Е3

У

1=1

О

в

а

О

О

£У>

й

л

и

с

У

& е-

Е Ё

йн

"Ш"

*р пз її Н

I ё

ЇЇ »

ї^-. н і_о П

н еязыковые ЗСС

й- СЛ М О

3 1“>

НН ОІ

й а

і і 0 М й,

с е

К-&

ш

а

м-

<_5

О

Н-

и

й к Й £ § &

ьЭ

м

%

К-

и

1-1 г ) Я о

<и >>

Н К

I ш є &

э ^

0 =а_1 й &

Натур альная ЗСН

Неязыковые

ЗСС

§¥

ЇЧ3

ІІ'І

М і=^ а Г ^ н=н

а

Ш

м

£

И-

—і

О

п

3 щ

и (Л

Ё я 5 &

я ^

3 &

ґч

ьі. сп.

У

Б'

'-ї>

&

и

>Х1

сг*

С

Й

і_о

Й

Словесно-образная ЗСН

Язьжовые ЗСС

р* И

3 Й

& а

Ш Й

§ '© к К

г?

Січ

-И-

ЙдаГ Е

ЄН На

5 а §-§ н а І з

* (а,Р-.Н

а а

Чьи

Ц! Ш щ

ж к § а &§;« 8

и

и

&

. й 5МІ йр|| р і її!

тт

и

К

Г*

К

0 ^

г ь 9 « § К и

1 3 = Я

Я й

§ а Л 8

С т

РІ

м

5- ч

й Є їечй* <**:-: У й

о

о

IV)

II р Эё§* ІЗ н5 £

і о.

Вщутрен няя ЗСН

Ш

г_> їй “ и

О

СП

а

Р-Ц

е

и.

гп

и

и

-й

Рч п

N

1-0

го

1^

Л 1

*гс

о П ы та

5

ад ч о

Рч о ч л 3 И нЧ

м ^ к

ё с- §

Я Е—• =: к

Рис. 1. Классификация знаково-символических средств

В качестве примера знаково-символических средств, используемых нами при изучении раздела «Общая биология» (9 класс) на рис. 2, 3 приведены фреймы, визуализирующие содержание темы «Развитие жизни на земле».

АРХЕЙ, ПРОТЕРОЗОЙ

3 млрд. 500 млн. л.н.

900 млн. л.+ 2 млрд. л.

К

о—» ^

о

С о

^ ^ и с -ч 0 3500 млн. л.н.

1 ч &

р , \ 2500 млн. л.н

2400 млн, л.н.

1700 млн, л.н.

Рис. 2. Фрейм <Развитие жизни на земле. Архей. Протерозой»

Методика повышения качества знаний учащихся разрабатывалась в рамках семиотического подхода к обучению биологии. Созданная знаково-символическая система прошла успешную апробацию и реализацию в результате собственной педагогической деятельности и получила положительный резонанс среди педагогической общественности Красноярска и Дивногорска.

ПАЛЕОЗОЙ

540 млн. л.н.

390 млн

250 млн. л.

животные

В0ІД, <

хрящевые

костистые

Рис. 3. Фрейм «Развитие жизни на земле. Палеозой»

Формирующий этап эксперимента включал разработку системы знаково-симво-лических средств, поиск методических рекомендаций по использованию знаковосимволической наглядности, имеющихся в психолого-педагогической литературе, составление оригинального тематического планирования, разрабатываемого в соответствии с особенностями учебного процесса с применением знаково-символичес-кой наглядности. Планирование содержания уроков с учётом семиотического подхода позволило наиболее полно использовать образовательный потенциал разработанной знаково-символической системы обучения биологии, применять больший спектр знаково-символических средств, в том числе инновационных, таких как фреймы, кластеры, коды, алгоритмы, пиктография и идеография, осуществлять деятельность замещения, кодирования, схематизации при работе с ними на формирующем этапе педагогического эксперимента.

Результаты контрольных срезов, проведённых на контролирующем этапе педагогического эксперимента, показали положительные результаты при их сравнении с данными, полученными на предыдущих этапах исследования. В целом, использование знаково-символической наглядности позволило повысить качество знаний девятиклассников на 20 %, что подтвердждает гипотетическую эффективность разработанной нами знаково-символической системы обучения биологии. Графически полученные данные представлены на рис. 4.

Констатирующий Формирующий Контролирующий

эксперимент эксперимент эксперимент

Репродуктивный уровень

Алгоритмический уровень

Эвристический уровень

Творческий уровень

Рис. 4. Результаты педагогического эксперимента

Проведённое нами исследование позволило сформулировать следующие методические рекомендации использования знаково-символической наглядности в обучении школьной биологии.

Применение знаково-символической наглядности даст положительный результат, если учитель владеет:

— знаниями о разнообразии форм и классификации средств знаково-символической наглядности;

— знаниями о том, какие из показателей качества усвоения коррелируют с использованием того или иного знаково-символического средства;

— правилами по разработке средств знаково-символической наглядности, основывающихся на законах семиотической науки;

— методиками, направленными на выявление сформированности семиотической функции сознания учащихся и выявление отдельных критериев качества усвоения биологических понятий.

2. Знаково-символическая наглядность может использоваться на различных этапах занятия, при планировании разных типов и видов уроков.

3. Демонстрация знаково-символической наглядности может осуществляться не только совместно с другими разновидностями средств наглядного обучения, но и без них.

4. Образовательный процесс с использованием знаково-символических средств будет более эффективен, если к разработке и созданию знаково-символической наглядности привлечены учащиеся.

Таким образом, проведённые исследования подтверждают поставленную гипотезу об эффективности знаково-символической наглядности в обучении биологии. Приведённые выше методические рекомендации при их использовании позволяют добиться высоких показателей уровня качества усвоения биологических понятий, интенсифицировать образовательный процесс, развить логическое мышление и ассоциативную память учащихся. Результаты исследования являются дополнением к методике использования знаково-символической наглядности в обучении биологии, предложенной в научно-методической литературе, и подтверждены результатами проведённого эксперимента, вследствие чего доказываются их научная значимость и новизна. Знаково-символическая наглядность является эффективным средством обучения биологии, применение которого позволит значительно улучшить усвоение биологических понятий в курсе общей биологии (9 класс).

Библиографический список

1. Голуб Б.А. Основы общей дидактики: учеб. пособие для студ. пед. вузов. М.: Владос, 1999. 96 с.

2. Концепция Федеральной целевой программы развития образования на 2011—2015 годы. М., 2011. 109 с.

3. Мезенцева И.А. Формирование знаково-символической деятельности младших школьников в условиях проектного обучения: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.01. Брянск, 2006. 209 с.

4. Петров А.В., Попова Н.Б. Классификация средств наглядности в современной системе обучения // Мир науки, культуры, образования 2007. № 2. С. 88-92.

5. Реброва JI.B., Прохорова Е.В. Активные формы и методы обучения биологии. Опорные конспекты по биологии: кн. для учителя. М.: Просвещение, 1997. 159 с.

6. Розенштейн А.М., Пугал Н.А., Ковалева И.Н., Лепина В.Г. Использование средств обучения на уроках биологии: пособие для учителя. М.: Просвещение, 1989. 191 с.

7. Салмина Н.Г. Знак и символ в обучении. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. 284 с.

8. Смирнова Н.З., Зорков И.А. Знаково-символические системы как средство повышения эффективности обучения биологии // Концепт: научно-методический электронный журнал официального сайта эврестических олимпиад «Совёнок» и «Прорыв» 2012. 1ЖЬ: М1р://\¥\¥\¥. соуепок. ги/копсе|)1/2012/1247. Ыт

9. Смирнова Н.З., Чмиль И.Б., Ачекулова Л.И., Голикова Т.В., Галкина Е.А., Прохор-чук Е.Н. Методологические проблемы современного школьного образования: кол. монография / Краснояр. гос. пед. ун-т им. В.П. Астафьева. Красноярск, 2010. 352 с.

10. Смирнова Н.З. Теория и практика экологического образования в условиях современных школ: учеб. пособие. Красноярск: РИО КГПУ, 2004. 280 с.

11. Теремов А.В. Знаково-символическая наглядность и деятельность как средство повышения качества знаний учащихся по биологии. Раздел «Животные»: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02. М., 2000.

12. Федеральные образовательные стандарты [Электронный ресурс]. 1Л1Ь: 11йр://81апс1агГ edu.ru. Мт