Методика викладання біологіїМетодика викладання хіміїУсі уроки біологіїУсі уроки хіміїФайли

Технології навчання на уроках хімії та біології на засадах інтегративного підходу

Автор: Цехмістер Ольга Миколаївна

Навчальний заклад: “Гімназія зі структурним підрозділом початкової школи №1”

Технології навчання на уроках хімії та біології на засадах інтегративного підходу

Пошуки шляхів удосконалення системи освіти в початковій школі привели до відродження такого методичного явища як інтеграція навчання.

В одному з своїх творів Макс Планк писав: «Існує неперервний ланцюжок від фізики до хімії через біологію до соціальних наук, ланцюг, який в жодному місці не може бути розірваний, хіба що свавіллям. Наука представляє собою внутрішнє єдине ціле. Її поділ на окремі галузі обумовлений не стільки природою речей, скільки обмеженістю людського пізнання».

Досить природним у цій ситуації є тісна взаємодія всіх наукових дисциплін, що вивчають явища природи в процесі їх еволюції. Однак основною закономірністю цього розвитку прийнято вважати єдність процесів диференціації і інтеграції наукового знання.

Актуальність ідеї інтегрованого навчання в тому, що вона є оптимальною для сучасного етапу розвитку національної школи, адже на даному етапі є ускладнення змісту освіти.

В Україні принцип інтеграції проголошений основним принципом реформування освіти поряд з принципами гуманізації та демократизації.

Ідеї інтегрованого навчання сьогодні надзвичайно актуальні, оскільки сприяють успішній реалізації нових освітніх завдань: дають можливість учителеві разом із учнями опанувати значний за обсягом навчальний матеріал, досягнути формування міцних, усвідомлених міжпредметних зв’язків, уникнути дублювання у висвітленні низки питань.

Інтеграція — вимога часу, можливість ознайомлення особистості з досягненнями культури та науки, виведення її на новий інтелектуальний рівень. Основою інтеграції, домінантою дисциплін для дітей стає розуміння цілісності світу та усвідомлення себе в цьому світі.

Одним з напрямів інтегрування змісту предметів є проведення інтегрованих уроків.

  Інтегрований урок ( від лат. Integration – «поповнення») – це тип уроку, у якому навколо однієї теми поєднано відомості з різних навчальних предметів.

  Мета інтегрованих уроків – формування в учнів цілісного світогляду про навколишній світ, активація їх пізнавальної діяльності; підвищення якості засвоєння сприйнятого матеріалу; створення творчої атмосфери в колективі учнів; виявлення здібностей учнів та їх особливостей; формування навичок самостійної роботи школярів з додатковою довідковою літературою, таблицями міжпредметних зв’язків, опорними схемами; підвищення інтересу учнів до матеріалу, що вивчається; ефективна реалізація розвивально-виховної функції навчання.

Терміни “інтеграція” та “диференціація” з’явилися ще в ХVІІ столітті. У той час їх використовували лише в математиці. Пізніше ці поняття почали застосовуватися в психології, фізіології, біології та інших науках, але широке їх використання почалося лише з середини ХХ століття.

Інтеграційний механізм надає можливість як всім навчальним дисциплінам, так і кожному навчальному предмету, який складається із багатьох тем і розділів, функціонувати як цілісна освітня система. Тому значна кількість видатних педагогів розглядали інтеграцію як основу для формування цілісних уявлень про оточуючий світ.

Сучасна освіта ‒ предметоцентрична, отже, основну увагу зосереджують на внутрішньопредметній інтеграції. Перехід початкової освіти на якісно новий рівень, це, по суті, рух від внутрішньопредметної до міжпредметної інтеграції.

Інтегроване навчання за сутністю є реалізацією міжпредметної інтеграції змісту на­вчання.

Таким чином, інтегроване навчання в межах предметоцентричного освітнього середовища – це сукупність послідовних та взаємопов’язаних дій учителя і учня, які спрямовані на формування цілісної картини світу школяра на основі об’єднання навчального матеріалу з різних освітніх галузей (навчальних предметів).

Інтегроване навчання дає змогу вчителю та учням «виходити» за межі окремого навчального предмета (окремої освітньої галузі) та сприяє формуванню в дітей цілісної картини світу.

Учні зможуть:

  • краще зрозуміти сутність об’єкта чи явища в контекстах різних навчальних предметів та сформувати цілісне уявлення про них;
  • глибше зрозуміти ключові ідеї з огляду на їх аналіз із різних точок зору;
  • краще оцінити, як використати набуті ідеї та навички в життєвих ситуаціях;
  • системно мислити.

У сучасній методиці викладання біології міжпредметні зв’язки залишаються одним із важливих дидактичних умов, що сприяють формуванню наукового світогляду, розвитку діалектичного методу мислення.

Викладання біології з використанням матеріалу з фізики та хімії дозволяє пояснити учням взаємозв’язок фізичних, хімічних і біологічних процесів, суттєво розкрити умови здійснення хімічних процесів та фізіологічних функцій в організмі, ознайомити учнів з глобальними проблемами сучасного суспільства, такими як різке потепління, забруднення Світового океану, руйнація ґрунтів тощо.

Для інтеграції в навчанні і вихованні існують як сприятливі, так і несприятливі фактори. До позитивних факторів слід віднести наявність великих потенційних можливостей у розвитку інтелекту дитини, які в традиційному навчанні використовуються недостатньо.

Перший негативний фактор – обмежена кількість навчальних предметів – можна компенсувати тим, що зміст невеликого обсягу засвоюваних знань має відображати дійсну картину світу, взаємозв’язок її частин.

Другий негативний чинник – труднощі викладу інтегрованого курсу. Необхідно піднести матеріал так, щоб дітям було зрозуміло й цікаво. Проблема інтегрованого змісту освіти має свої труднощі.

Але в той же час, є чинники, які полегшують її рішення. Наприклад, у початковій школі основну частину всіх предметів, за винятком деяких, веде один учитель. І в цьому бачиться позитивна сторона. Вчителю початкових класів легше перейти до інтегрованого навчання . Створення інтегрованих курсів названо одним із завдань оновлення змісту освіти та методів навчання початкової школи.

У випадку інтегрованого вивчення біології Л. Пивоварова виокремлює такі технології навчання: особистісно орієнтовані, розвивальні, активізувальні, формувальні. Такий вибір пояснюється тим, що в цих технологіях головним є дитина, як суб’єкт діяльності, і оскільки основні зусилля спрямовані на її пізнавальний та особистісний розвиток, то необхідні для цього методи, форми навчання, що є складовою технологій, перетинаються і формують цілісний освітній контекст з функцією інтеграції знань, створюють умови для актуалізації пізнавальних механізмів інтеграції й ініціюють навчання на інтегративному рівні

Таким чином, щодо технологій навчання природничих предметів на засадах інтегративного підходу будемо відносити ті, що застосовуються для викладання інтегрованих природничих курсів (інтеграція — як результат), і ті, що використовуються у навчанні окремих природничих предметів з метою інтеграції знань (інтеграція як процес). Цей аспект можна ще розглянути як співвідношення частини і ціле. У разі вивчення інтегрованого природничого курсу ми маємо цілісну дидактичну систему навчання, де зміст утворює єдине ціле, критерієм цілісності якого є природні об’єкти і явища. У разі вивчення окремих природничих предметів зміст природничої освіти розподілено на окремі частини й спільні природні об’єкти, і явища вивчаються засобами й методами відповідної науки. І лише завдяки інтегрованому навчання досягається цілісність знань. Виходячи з таких міркувань, на нашу думку, технології інтегрованого навчання мають відрізнятися залежно від того, чи викладається інтегрований курс, чи викладаються окремі природничі предмети, що потребують галузевої інтеграції. Для обох випадків важлива й міжгалузева інтеграція. Ще маємо враховувати характер інтегрованого природничого курсу. Існують інтегровані природничі курси, які замінюють окреме вивчення природничих предметів, а є й такі, що доповнюють його. Ці відмінності також певним чином зумовлюють особливості добору й розроблення технологій інтегрованого навчання. Отже, під терміном технології інтегрованого навчання ми розуміємо всю сукупність технологій навчання, що застосовуються як у навчанні інтегрованих природничих курсів, так і під час вивчення окремих природничих предметів, які спрямовані на загальний результат — формування цілісного наукового світогляду, опанування ключовими компетентностями, передусім — у галузі природничих наук, техніки і технологій.

Розглянемо приклади технологій на рівні навчального предмета як сукупність методів і засобів для реалізації певного змісту в межах уроку та технологій, що носять характер методу, прийому, засобу навчання.

Першим прикладом, що найбільше сприяє інтеграції знань, є метод аналогій, що ґрунтується на властивості мозку встановлювати асоціативні зв’язки між словами, поняттями, почуттями, емоціями, думками, враженнями і т. ін. У навчанні природничих предметів метод аналогій застосовується як у межах однієї природничої галузі (наприклад, порівняння механічних і електромагнітних хвиль), так і між предметами, як, наприклад, саморегуляція у біологічних і технічних процесах. За основними властивостями аналогії поділяють на: узагальнювальні (встановлюють спільність між об’єктами), комунікативні (встановлюють зв’язок між різними галузями), екстраполяційні (виявляють властивості одних об’єктів шляхом перенесення на них властивостей інших об’єктів), евристичні (встановлюють нові аспекти системи об’єктів). Метод аналогій ми застосовуємо не лише суто для інтеграції природничих знань, учням цікавими є пошуки на відповідей і на питання подібні до цього: «Уявіть, що в учених минулих століть були свої профілі в соціальних мережах. Якими були б їхні стрічки новин?».

У методичній літературі (зокрема з методик навчання фізики, хімії) ми також бачимо такий різновид задач, як комбінована задача, під якою розуміється задача, що передбачає використання багатьох закономірностей з різних тем і розділів; її розв’язання активізує кілька різних елементів знань і способів дій. Відмінність між поняттями комплексна і комбінована досить неявна. За словником української мови: комплексний — який охоплює групу предметів, явищ, дій, властивостей; який становить комплекс чого-небудь; комбінований — який становить комбінацію чого-небудь. Відповідно: комплекс — сукупність предметів, явищ, дій, властивостей, що становлять одне ціле, комбінація — сполучення, поєднання або розташування чого-небудь (переважно однорідного) у певному порядку.  Тому в освітній практиці ці терміни інколи вживають як синоніми, або вважають, що комбіновані завдання є різновидом комплексних. Здебільшого термін «комбіноване завдання» застосовують у предметних методиках, маючи на увазі завдання, що вимагає застосовування знань із різних розділів/тем цього предмета; комплексне завдання — що потребує застосування знань із комплексу предметів.

Вчити розв’язувати комплексні завдання стане ключовим завданням учителя природничих предметів у перспективі, коли після 9-го класу державна підсумкова атестація здійснюватиметься у формі зовнішнього незалежного оцінювання. Як зазначається у Стратегії розвитку освітніх оцінювань у сфері загальної середньої освіти в Україні до 2030 року [376], доцільність використання іспитів комплексного характеру мотивована тим, що потрібно оцінити цілісність природничо-наукових або суспільствознавчих знань випускника гімназії. Базова середня освіта є визначальною у формуванні світогляду сучасної людини. Це формування забезпечується комплексом природничих предметів (біологія, фізика, хімія, географія, екологія тощо), тому обмежитися підсумковою атестацією з одного з предметів було би недоцільно. У стратегії вказується, що зміст комплексних тестових завдань із природничої галузі ґрунтуватиметься на сформованих в учнів предметних компетентностей (наприклад, із біології, екології, фізики, хімії, географії тощо для природничої галузі). Ці завдання групуються у предметні субтести, які на конкретному предметному змісті відображають вимоги Державного стандарту базової середньої освіти до обов’язкових результатів освітньої галузі загалом. Такий підхід надає можливість оцінити здобутки учня як з конкретного предмета (оцінка за субтест), так і досягнення ним обов’язкових результатів навчання за відповідною освітньою галуззю [376].

Контекстна задача — це завдання мотиваційного характеру, в умові якого описано конкретну життєву ситуацію, що корелює з наявним соціокультурним досвідом учнів (відоме, дане); вимогою завдання (невідомим) є аналіз, осмислення і пояснення цієї ситуації або вибір способу дії в ній, а результатом розв’язання задачі — усвідомлення її особистісної значущості (перенесення з навчальної в реальну) [358].

Наведемо приклади такого завдання.

Приклад 1. Сьогодні, у вік комп’ютерних технологій, як ніколи стала важливою й актуальною проблема збереження зору. Якщо людина має короткозорість більше ніж шість діоптрій або далекозорість більше ніж три діоптрії та потребує корекції зору окулярами для роботи, і при цьому працює за комп’ютером більше чотирьох годин на день, їй буде корисно придбати окуляри для корекції зору з фільтром від короткохвильового випромінювання екрана комп’ютера в спектрі синього та фіолетового кольорів. Якщо в людини виникає необхідність користуватися трьома окулярами: для читання, для комп’ютера та дальнього бачення одночасно, то окуляри з прогресивними лінзами здатні замінити три такі пари окулярів. При цьому вони мають такий самий вигляд, як і окуляри зі звичайними лінзами. Визначте, який тип лінз в окулярах застосовують у кожному випадку.

Приклад 2. «Якщо вірити легенді, Чорне море отримало таку назву тому, що опущені в його води срібні предмети чорніли. Дійсно, від глибини в декілька десятків метрів, вода Чорного моря містить гідроген сульфід (сірководень). У цій зоні не можуть жити рослини, риби та морські тварини. Останні десятиліття гідроген сульфідна зона повільно піднімається до поверхні. Якщо цей процес не зупинити, то у Чорному морі загинуть всі живі організми.»

Запитання 1. (перевіряє вміння аргументовано висловлювати свою думку). Чи згодні Ви з висновком автора уривка? Поясніть свою думку.

Запитання 2. (перевіряє вміння застосовувати знання в незнайомій ситуації). Поясніть чому срібні предмети чорніють у воді, яка насичена гідроген сульфідом. Свою відповідь підтвердьте рівнянням реакції.

Запитання 3. (перевіряє вміння застосовувати знання в незнайомій ситуації й аргументовано висловлювати свою думку). Запропонуйте спосіб очищення чорного нальоту на срібних виробах. Свою відповідь підтвердьте рівнянням реакції.

Приклад 3. Зі спогадів львів’ян: „У післявоєнний час важко було дістати мило і деякі львів’яни почали варити його вдома. Пам’ятаю якось біля станції Броди у вагонах було чути вигуки. Відчувалось якесь напруження. Я побачив, що по підлозі тече якась рідина. Люди ходили по ній у валянках. Через деякий час в одного чоловіка розвалились валянки, в іншого – бавовняна шинель. Поруч зі мною сиділа літня жінка і дуже нервувала: з її алюмінієвого бідона витікала рідина. Я запитав, що вона везе. Вона відповіла…»

Завдання 1. (формує вміння використовувати хімічні знання у побуті, перевіряє вміння застосовувати знання в незнайомій ситуації). Яку рідину везла жінка для приготування мила в домашніх умовах? Як її треба було перевозити?

Приклад 4. Вітамін А (ретинол) покращує стан шкіри, слизової оболонки очей, підвищує імунітет, забезпечує гостроту зору у сутінках. Цей вітамін міститься у молоці, вершковому маслі і т. д. В організмі людини він синтезується в печінці з каротину, джерелом якого в природі є морква, томати і обліпиха. Чи достатньо з’їдати кожен день по 100г моркви ( вміст каротину – 0,005%) , якщо добова потреба у вітаміні А – 2мг, а у каротині – 6мг.

Приклад 5. На установці, що складається із склянки з електродами, джерела струму та електролампочки, вивчається електропровідність нітратної кислоти. Як змінюватиметься світіння електролампочки, якщо спочатку залити у склянку 100% нітратну кислоту, потім поступово, при перемішуванні, добавляти воду до одержання дуже розведеного розчину?

Подібними до контекстних є ситуаційні завдання.

Ситуаційні завдання — завдання, що стосуються особистісно або соціально значущих проблем і передбачають комплексне залучення учнівського досвіду (пізнавального, комунікативного тощо) [212]. Специфіка ситуаційних завдань полягає в тому, що вони мають яскраво виражений практикоорієнтований характер, але для їх розв’язання необхідно конкретне предметне знання (за часту з кількох навчальних предметів), що спонукає учня освоювати інтелектуальні операції послідовно в процесі роботи з інформацією: ознайомлення — розуміння — застосування — аналіз — синтез — оцінка.

Приклад 1. Під час розв’язання цих завдань ваш організм споживає енергію жирових запасів зі швидкістю 450 Дж/с. На скільки грамів ви схуднете під час уроку, якщо в результаті розчеплення 1 г жирових запасів людини виділяється близько 40 000 Дж енергії?

Приклад 2. М’язи ніг під час бігу за 1 хвилину витрачають 24 кДж енергії. Скільки всього грамів глюкози витратять м’язи ніг за 50 хвилин, якщо половину часу в м’зах буде йти повне засвоєння глюкози, а другу – безкисневе?

         Приклад 3. При виконанні вільних вправ м’язи обох рук за 1 хвилину витрачають 12 кДж енергії. Визначте:

  • скільки всього глюкози витратять м’язи рук за 10 хвилин, якщо кисень доставляється кров’ю до м’язів у достатній кількості;
  • чи накопичиться в м’язах молочна кислота?

Приклад 4. Є три варіанти обіду з двох страв: 1 – м’ясний бульйон і жирне м’ясо з картоплею; 2 – овочевий суп і курятина з кашею; 3 – молочний суп і нежирне м’ясо з макаронами. Розміри порцій одинакові. У якому випадку перетравлення другої страви буде проходити швидше? Чому?

Приклад 5. У древній Індії підозрюваного в злочині віддавали на так званий «божий суд». Йому пропонували ковтнути жменю сухого рису. Якщо йому це не вдавалося, його вина вважалася доведеною. Дайте фізіологічне пояснення цьому випробуванню.

Приклад 6. «Глибоко вдихніть» – говорить лікар. У деяких людей після кількох глибоких вдихів з’являється запаморочення. Яка причина цього?

Приклад 7.  Щоб дати відповідь на питання чи народилася дитина мертвою, криміналісти занурюють легені дитини до води. З якою метою вони це роблять?

Приклад 8. У давнину існувало ворожіння: на початку грудня дівчата відламували гілочку вишні й ставили її у воду в себе вдома. Якщо на Різдво на гілочці з’являлися квіти, це тлумачили, що дівчина невдовзі вийде заміж. Поясніть біологічне явище, що його описано у ворожінні, використовуючи знання про будову і функції стебла, ріст і розвиток рослин, їх пристосування до умов середовища.

Певною інтеграцією комплексних, комбінованих, контекстних і ситуаційних завдань є так звані кейс-завдання. Вони ґрунтуються на реальному фактичному матеріалі або наближеному до реальної ситуації. Кейси відрізняються від звичайних навчальних завдань тим, що на відміну від завдань, що мають, як правило, одну відповідь й один правильний варіант розв’язування, кейси мають кілька варіантів розв’язання і безліч альтернативних шляхів, що ведуть до нього. Кейс-завдання є складниками кейс-технологій, які теж відносять до технологій інтегрованого навчання, оскільки кейс-технології об’єднують у собі одночасно і рольові ігри, і метод проектів, і ситуативний аналіз.

Наприклад :

Задача № 1. У Цюріху перед лекцією професора Вельта один зі студентів взяв із виставленої банки шматок калію і, ретельно загорнувши в носовичок, поклав до кишені. Під час лекцій калій почав реагувати з вологим повітрям. Студент неспокійно закрутився на лаві, потім раптом схопився на неї і стрімко вирвав кишеню, яка запалала, разом з її вмістом. – У чому справа? – Вигукнув переляканий професор. – У мене в кишені був шматочок калію, загорнутий в ганчірочку, відповів тремтячий від страху викрадач. Громовий регіт! Студент постраждав не тільки від глузувань, а й від опіків. Залишки кишені як застереження увійшли в хімічну колекцію кафедри і зберігалися в банці з написом: «Дія вкраденого калію на кишеню студентських брюк».

Запитання: В чому мораль цієї історії? Чому студент отримав опіки? Визначте тип реакції. Наведіть приклади протилежних реакцій, які відбуваються в природі. Чи може обійтися пересічна сучасна людина без хімічних знань?

 Задача № 2. Прийшов лист до проектного інституту: «Директор нашого заводу доручив нам організувати виробництво алюмінію, ми ніколи його не випускали і не знаємо, як нам це зробити. Допоможіть отримати алюміній промисловим способом!».

«Завдання логістам»: Яка сировина необхідна для виробництва алюмінію? Як використовувати кінцевий продукт? (Можна скористатися Інтернет-ресурсами).

«Завдання економістам»: проаналізувати витрати на виробництво алюмінію. Студентам надаються дані про способи добування металів, вартість сировини, числові дані для розрахунку практичного виходу реакцій.

 «Завдання технологам»: Проаналізувавши спороби отримання алюмінію, запропонувати технологічні схеми його виробництва з різних речовин.

«Завдання екологам»: Проаналізувати можливі загрози навколишньому середовищу при виробництві алюмінію, запропонувати методи запобігання цьому. Як найбільш ефективно використовувати природні ресурси та енергію в цьому виробництві? (Можна скористатися Інтернет-ресурсами).

Прикладом завдання, що містить контекст (особистісний, локальний, глобальний), опис реальної ситуації, набір запитань, що об’єднані навколо вказаної ситуації й потребують знань та вмінь із різних розділів одного начального предмета або різних навчальних предметів, є завдання, що застосовуються в міжнародному порівняльному дослідженні PISA з оцінювання природничо-наукової грамотності, що полягає у виявленні розуміння основних фактів, понять і пояснювальних теорій (наукове знання), того, яким чином наукові ідеї перевіряються, спростовуються чи підтверджуються в експерименті чи на практиці (знання процедур), і уміння логічного обґрунтування цих процедур та обґрунтування щодо їх використання (епістемне знання). Окрім того, завдання дослідження PISA спрямовані й на вимірювання такого складного утворення як ставлення, що включає цікавість до науки, поціновування наукових підходів до дослідження, а також екологічну свідомість [295].

Таким чином можна зробити висновок, що розв’язування інтегрованих завдань забезпечує стійку залежність: широта пізнавальних інтересів — усвідомлене сприйняття проблеми як комплексної й особисто значущої — потреба у виявленні взаємозв’язків — творчий (креативний) підхід — уміння мислити системно (критично) — уміння застосовувати знання й уміння в комплексі — формування ключових компетентностей — науковий кругозір — інтелектуальний й емоційний розвиток особистості. Використання технологій інтегрованого навчання дає можливість усунути одноманітність освітнього середовища і монотонність навчального процесу, створює умови для зміни видів діяльності учнів, забезпечує цілісність знань.

Завантажити: Технології навчання на уроках хімії та біології на засадах інтегративного підходу + Сертифікат (Розмір: 384.0 KB, Завантажень: 5)
Back to top button