Методологічні та теоретичні основи формування цілісності знань школярів про живу природу

Структурний та генетичний зв'язок мiж формами руху матерiї взятий за основу мiжпредметної iнтеграцiї знань про живу природу в навчальному курсi, метою вивчення якого є створення як цiлiсного образу природи на основi сенсорного досвiду, так i єдиної природничо-наукової картини свiту. Основу цих курсiв складає iдея еволюцiї форм руху матерiї. При такому пiдходi учнi можуть усвiдомити, що всi об'єкти природи, якi являють собою бiльш високi ступенi розвитку матерiї, iсторично виникли з об'єктiв нижчих ступенiв її розвитку i структурно мiстять в собi останнi. Тобто, природничо-наукова картина свiту постає перед школярами як цiлiсний i наочний образ природи, що має своїм ядром фiзичну картину свiту. Знання, інтегровані на основі ідеї функціонального взаємозв'язку дозволяють розкрити учням функціональну цілісність природи загалом і живої зокрема.

Однак, аналiз змiсту природничих дисциплін засвiдчив, що не всi знання можна iнтегрувати на основi запропонованого пiдходу. Частина з них залишається «чисто» фiзичними, хiмiчними та бiологiчними. Тому розкрити учням цiлiснiсть живої природи можна лише за умови поєднання внутрiшньо - та міжпредметної iнтеграцiї змiсту навчального матерiалу. Практична реалізація цієї умови здійснена нами при проектуванні змісту цілісності знань школярів про живу природу на рівні навчального предмета.

Вирішення проблеми формування цілісності знань про живу природу на рівні навчального матеріалу можливе за умови трансформації зазначених принципів через призму принципу орієнтації на структуру навчального предмета. Він передбачає розкриття не лише знань з основ наук, але і сукупності тих, що виконують обслуговуючу функцію у відношенні до провідного компонента.

У дослідженні теоретично обґрунтовано необхiдність проведення спецiальної цiлеспрямованої дiяльності з формування в школярiв методологічних знань. Проведений аналiз лiтератури дозволив визначити елементи iнформацiї відповідних видів допомiжних знань, які доцільно включати до змісту навчального матеріалу, та розробити методику їх формування в органічній єдності з узагальненням знань про живу природу.

Концепція формування цілісності знань про живу природу передбачає висвітлення засобів її реалізації. Під ними ми розуміємо створення єдиного навчального предмета про життя структуруванням його змісту (розробкою структури навчального процесу, програм шкільних курсів, а також моделювання цілісного підручника з біології). Відповідна проблема розглядається в розділі 4 «Конструювання процесу вивчення живої природи на рівнях навчального предмета та навчального матеріалу».

Нами розроблено два варiанти структури бiологiчної освiти школярiв із врахуванням обгрунтованих теоретико - методологiчних основ констрування змiсту навчального матерiалу А саме:

І варiант: 1. Інтегрований курс «Природознавство» (5-7 кл.).

2. Систематичний курс «Бiологiя» (8-9 кл.).

3. Інтегрований курс «Природознавство» (10-11 кл.) чи систематичний курс «Бiологiя» (10-11 кл.) - на вибiр.

II варiант: 1. Інтегрований курс «Природознавство» (5 кл.).

2. Систематичний курс «Бiологiя» (6-9 кл.).

3. Систематичний курс «Основи теоретичної бiологiї» (10-11 кл.) чи курс «Природознавство» (10-11 кл.) - на вибiр.

Запропонованi варiанти конструювання бiологiчної освiти забезпечують на виходi реалiзацiю проекту стандарту бiологiчної освiти i є вiдкритими системами, що пiддаються адаптуванню до конкретних концепцiй освiти, профiльної та рiвневої диференцiацiй змiсту, навчальних планiв. Але методологiчнi основи їх конструювання повиннi залишатися незмiнними. Розробкою цих варiантiв пiдкреслюється можливiсть iснування варiативних моделей навчання при незмiнних їх основах.

Процес вивчення живої природи згiдно із запропонованими варiантами вiдрiзняється, в основному, лише об'ємом фiзичних та хiмiчних знань, що iнтегрованi в курсi «Природознавство» (5-7 кл.). Це означає, що перший варiант на початковому етапi формування змiсту має бiльшу спрямованiсть на формування єдиної НКС. Далi передбачається вивчення локальних картин природи як відносно iзольованих одиниць. В цьому випадку рiзнi форми руху матерiї як об'єкти пiзнання визнаються рiвнозначними i вивчаються паралельно. На заключному етапi через синтез локальних картин формується НКС, визначається мiсце в нiй БКС. Проте, за вибором шкiл, може здiйснюватись i поглиблений розгляд БКС на основi iдеї еволюцiї форм руху матерiї.

У другому варiантi вивчення живої природи домiнує iдея еволюцiї форм руху матерiї, погляд на те, що бiологiчна форма руху структурно i функцiонально мiстить в собi попереднi (фiзичну та хiмiчну) i є основою соціальної форми руху матерiї. При цьому біологічні знання частково iнтегрують iнформацiю про неживу природу, оскільки вона є складовою субстрату рiзних РОЖ. А людина, як бiосоцiальна iстота, поєднує в собi i соцiальну форму руху матерiї. Тому конструювання навчального матерiалу на основi структури об'єктивної реальностi, в якiй фiзична i хiмiчна форми руху є складовими бiологiчної, дає змогу розглядати БКС як таку, що частково iнтегрує в собi фiзичну, хiмiчну та соцiальну картини свiту. Її розгляд доцiльно здiйснювати при вивченнi природи в X-XI класах.

Цілісність шкільного підручника забезпечується за умови, що вся система підручників матиме логічну послідовність, адекватну структурі біологічної реальності. Основним системотвірним фактором в даному випадку є структура живої природи та її цілісність. При доборі та структуруванні розділів ми враховували принципи процесуальності і проспектності, що передбачають розкриття змістової програми засвоєння в системі навчального предмета і логіку етапів його засвоєння. Стосовно шкільного підручника з біології в нашому тлумаченні це означає, що кожний його структурний елемент повинен розглядатись у загальній структурі системного пізнання з позиції його значимості для цілісного розкриття об'єкта вивчення. Система структурних елементів підручника на виході повинна цілісно розкривати певний рівень організації життя. Системотвірною ідеєю об'єднання розділів в єдиний підручник «Біологія» є цілісність живої природи, тем в розділи - цілісність певного рівня організації життя, параграфів в тему - цілісне розкриття окремих характеристик об'єктів на основі структури системного пізнання світу та структурно-логічних схем опису певних видів знань.

Проведений теоретичний аналіз проблеми засвідчив, що процесі навчання можна говорити про цілісність знань на різних рівнях: на рівні теми, розділу, курсу і НКС. Цілісність навчального матеріалу в шкільному підручнику забезпечується реалізацією таких умов:

Відображення цілісності живої природи в змісті навчального матеріалу.

Конструювання змісту і вибір засобів його засвоєння відповідно до параметрів систематизації.

Включення методологічних знань до змісту навчального матеріалу.

Врахування в комплексі цих умов при конструюванні цілісності знань школярів про живу природу на рівні навчального предмета та навчального матеріалу дозволяє створити єдиний цілісний курс шкільної біології.

При проектуванні організації спеціальної цілеспрямованої діяльності з формування цілісності знань школярів про живу природу. ми базувались на використанні узагальнення як загальнофункціонального спрямування вивчення живої природи. Це сприяє усвідомленню учнями змісту кожного навчального предмета (ботаніки, зоології, біології людини, загальної біології, екології) як основи єдиної науки про біологічну форму існування матерії, а не як сукупності розрізнених концепцій, принципів та законів.

При розробці власної концепції систематизації знань про живу природу ми виходили із необхідності забезпечення школярам узагальненого знання, що організує в свідомості учнів всю наявну сукупність знань, тобто сприяє переведенню сукупності знань в систему. Реалізація спеціальної цілеспрямованої діяльності з формування цілісності знань про живу природу ефективна за умови організації навчально-виховного процесу на розроблених нами концептуальних засадах, що передбачають конструювання змісту біологічної освіти школярів на основі змістовного узагальнення. За основу проектування процесу вивчення живої природи на базі систематизації та узагальнення знань взято цілісність та системність самої реально існуючої природи. При цьому організація систематизації та узагальнення знань школярів про живу природу розглядається в органічній єдності з формуванням в учнів методологічних знань. Зазначена методологічна основа реалізується через тлумачення таких положень:

сутність біологічної форми руху матерії можна зрозуміти лише внаслідок інтеграції, діалектичного синтезу всіх знань, отриманих при вивченні різних рівнів організації життя;

різні рівні організації життя утворюють певну спільність і можуть розглядатись як її складові функціональні члени, кожний з яких є певною цілісністю, розчленованою на функціонально взаємопов'язані та субординовані компоненти та елементи;

лише вивчення субстрату життя і його проявів, функцій і відношень у взаємній єдності може дати більш або менш точне уявлення про сутність життя;

неаддитивність властивостей системи у відношенні до властивостей її елементів (єдність на рівні цілісної системи проявляється у наявності нових властивостей системи, що відсутні у її окремих компонентів).

Положення про об'єктивність існування різноманітних форм організації життя, що перебувають у субординаційному зв'язку, а також різних типів цілісності, які залежать від ступеня розвитку елементів, що утворюють цю цілісність, покладені в основу виділення рівнів знань школярів про живу природу, відповідно з якими проектується процес узагальнення та систематизації, і розробки критеріїв рівнів сформованості цілісності знань.

Для подолання суперечності між взаємодіями фраґментів об'єктивної реальності і взаємодіями між фраґментами знань, що є об'єктом вивчення шкільного курсу «Біологія», ми передбачаємо цілеспрямовану спеціальну діяльність з формування цілісності знань школярів про окремі їх види як передумову систематизації знань на рівні конкретних об'єктів біологічної реальності. Основним методом в даному випадку є узагальнююче повторення, що побудоване на ідеях системно-структурного аналізу та синтезу. Його суть полягає в тому, що об'єкт розглядається як складна система з множиною елементів, зв'язків та відношень, що становлять єдине ціле.

Зважаючи на виділені нами рівні знань школярів про живу природу та доцільність узагальнення знань учнів про окремі їх види, можна говорити про цілісність знань школярів певних рівнів:

1. Окремих видів знань (фактів, понять, законів, теорій тощо).

2. Певних форм організації життя (клітини, організму, популяції, виду, екосистеми, біосфери).

3. Окремих рівнів організації життя (клітинно-організмового, популяційно-видового, біогеоценотично-біосферного).

4. Біологічної картини світу.

Виділення відповідних рівнів цілісності знань школярів повністю співпадає з методологічною вимогою розгляду природи як системи ступенів різного рівня загальності, між якими існує ієрархічний зв'язок, та вченням про різні типи цілісності об'єктів живої природи.

Формування в учнів цілісної картини живої природи здійснюється на основі узагальнення та послідовної систематизації попередньо сформованих цілісних знань про окремі форми біологічної організації в знання про певний рівень організації та інтеграції останніх в цілісну картину живої природи. Отже, цілісному образу об'єкта, що формується на заключному етапі розвитку відповідного поняття, належить певна «робоча функція».

Спеціальна цілеспрямована діяльність з формування у школярів цілісності знань про живу природу передбачає:

1. Узагальнення та систематизацію знань учнів: по горизонталі (про види знань - на основі структурно-логічних схем їх опису, форми та РОЖ - на основі структури системного пізнання); по вертикалі (на основі світоглядних ідей, законів розвитку природи, загальнобіологічних ідей та загальних методів наукового пізнання).

2. Введення додаткової інформації про структуру системного пізнання та перетворення світу, формування вмінь використовувати цю структуру в процесі опису певних форм організації життя.

3. Надання школярам відомостей про види знань та формування вмінь використовувати їх в процесі навчання.

Проектування процесу вивчення шкільного курсу «Біологія» на основі систематизації та узагальнення знань передбачає постійне виявлення структури об'єктів біологічної реальності та структури наукових знань, а також завершення вивчення кожного окремого виду знань форми організації життя, рівня його організації узагальнюючим повторенням. Його реалізація здійснюється за допомогою таких засобів:
а) підсумкове узагальнення за допомогою узагальнюючих уроків, тем;
б) наскрізне узагальнення за допомогою системи завдань.

З метою доведення ефективності розробленої нами концепції формування у школярів цілісності знань про живу природу ми вдалися до експериментального дослідження, методика якого розкрита в розділі 5 «Експериментальне дослідження ефективності наукових основ формування цілісності знань школярів про живу природу». Дослідження проходило в двох напрямах. Перший з них реалізував мету перевірки доцільності орієнтації при конструюванні змісту навчального матеріалу про живу природу на виділені в дослідженні основні положення, ідеї сучасної БКС. Її вирішення здійснювалось через:

визначення дидактичної якості кожної теоретичної основи;

з'ясування рівня їх доступності учням загальноосвітньої школи.

Другим напрямом експериментального дослідження передбачалось встановити ефективність розроблених на основі теоретичного аналізу принципів конструювання змісту навчального матеріалу. При вирішенні цього завдання ми базувались на твердженні, що розроблені принципи діють кожний зокрема і всі одночасно. При оцінці їх ефективності ми виходили з положення, що лише через серію принципів можна виявити їх діяльнісний характер. Тому можливість реалізації нових підходів до конструювання змісту біологічної освіти в умовах сучасної школи ми перевіряли опосередковано через розробку на запропонованих концептуальних засадах навчальних програм шкільного курсу «Природознавство» (5-7 кл), «Біологія» (8-9 кл.) та «Біологія» (6-11 кл) та визначення їх якості.

Завдання першого напряму дослідження реалізувалось в три етапи. Мета 1 етапу полягала в адаптації та корекції відібраних на основі теоретичного аналізу основних положень, ідей сучасної БКС до можливостей шкільного навчання. Для її вирішення автор неодноразово виступала перед учителями, слухачами курсів підвищення кваліфікації вчителів. Крім колективного обговорення проблеми, проводилось і анкетування вчителів з метою вивчення їх позиції стосовно доцільності розкриття учням виділених основних положень, ідей БКС та їх доступності для учнів. Зведені результати подано на рис. 1. За результатами дослідження із 10 виділених теоретичних основ відображення цілісності живої природи в змісті біологічної освіти в дидактичну концепцію формування цілісності знань ввійшли лише 8 положень, які отримали схвалення більше ніж у 25% опитаних.

Завдання ІІ етапу полягало в оцінці якості запропонованих теоретичних основ добору змісту навчального матеріалу про цілісність живої природи. Для цього ми використовували метод експертних оцінок.

Оцінювались теоретичні основи за інтегральним показником їх «дидактичної якості», а також на основі «багатофакторного ранжування».

На ІІІ етапі визначалась можливість сприйняття і засвоєння учнями сутності наукових ідей, що лежать в основі розкриття фундаментальних властивостей життя.

Вирішення завдання другого напряму дослідження реалізувалось засобом визначення якості розроблених навчальних програм шкільного курсу «Природознавство» (5-7 кл.) та «Біології» (6-11 кл.) в 2-х серіях.

При перевірці якості програми інтегрованого курсу «Природознавство» (5-7 кл) (І серія дослідження) ставилось два завдання:

З'ясування загальної думки спеціалістів щодо якості програми.

Встановлення значимості вивчення інтегрованого курсу для формування у випускників шкіл цілісних знань про живу природу.

I завдання реалізувалось використанням методу експертної оцінки, а II - засобом експериментального дослідження значимості вивчення інтегрованого курсу природознавство для формування цілісності знань школярів про живу природу. Результати сформованості знань школярів про живу природу подані в таблиці 2.

Рівні сформованості в учнів цілісності знань про живу природу

Якість запропонованої програми «Біологія» (II серія дослідження) перевірялась методом експертної оцінки по лінії Міністерства освіти України і рекомендована для апробації в школах України. Далі вона піддавалась експертній оцінці з використанням методів математичної статистики та порівняльному аналізу з нині чинною програмою шкільного курсу «Біології». Для оцінки ступеня узгодженості суджень експертів розраховувався коефіцієнт варіації, а для порівняльної оцінки результатів визначення дидактичної якості програм використовувався критерій Пірсона ².

Результати експерименту піддавались якісному і кількісному аналізу. Отриманий статистичний матеріал дозволяє зробити висновок щодо доцільності при конструюванні змісту навчального матеріалу про цілісність живої природи базуватись на зазначених теоретичних основах. Основні положення та ідеї сучасної БКС доступні учням загальноосвітньої школи і дозволяють розкрити цілісність та системність життя загалом та кожного його рівня зокрема.

Моделювання програмового матеріалу на основі розроблених принципів конструювання змісту навчального матеріалу з метою формування цілісності знань школярів про живу природу дозволяє реалізувати завдання, що стоять перед сучасною біологічною освітою школярів, забезпечує більш якісне засвоєння учнями знань про цілісність живої природи та формування в них системного мислення, порівняно з нині чинною програмою шкільного курсу «Біологія».

Отже, в педагогічному експерименті підтверджено правильність вихідної гіпотези щодо ефективності формування цілісності знань школярів про живу природу на основі запропонованого підходу, методологічною платформою якого є орієнтація при конструюванні змісту навчального матеріалу про живу природу на об'єктивну реальність.

Висновки

Узагальнення результатів дослідження дає підстави для таких висновків:

Вивчення живої природи в середніх закладах освіти доцільно здійснювати на основі методологічного підходу до організації навчального матеріалу через орієнтацію на об'єктивну реальність, при якому остання цілісно відображається в змісті навчання.

2. Формування системності знань школярів про живу природу є основою їх цілісності, оскільки остання є внутрішньою характеристикою системи, якої вона набуває на заключному етапі свого розвитку.

3. Реалізація проблеми формування цілісності знань про живу природу потребує її вирішення стосовно двох взаємопов'язаних аспектів: розкриття цілісності живої природи в змісті навчального матеріалу та організації цілеспрямованої діяльності, спрямованої на узагальнення навчального матеріалу в органічній єдності з формуванням методологічних знань.

4. Розкриття цілісності живої природи в змісті біологічної освіти можливе за умови висвітлення: цілісності життя загалом та певних рівнів його організації зокрема; системності живої природи та ієрархічного принципу її побудови; субординаційного зв'язку між системами різних рівнів організації життя.

5. Адекватне відображення цілісності живої природи в змісті шкільного курсу «Біологія» та ефективна організація спеціальної цілеспрямованої діяльності з формування цілісності знань досягаються за умови комплексного використання таких принципів конструювання змісту: принцип орієнтації на структуру об'єктивної реальності, фундаменталізації, інтеграції знань та принцип орієнтації на структуру навчального предмета.

6. На запропонованих концептуальних засадах можливе конструювання варіативних шляхів проектування змісту природничо-наукової освіти школярів в залежності від типів навчальних закладів на основі поєднання внутрішньо-та міжпредметної інтеграції знань, а також програм вивчення живої природи, які забезпечують адекватне її відображення в змісті освіти.

7. Спеціальну цілеспрямовану діяльність з формування цілісності знань про живу природу доцільно здійснювати на основі використання узагальнення та систематизації знань як загальнофункціонального спрямування процесу вивчення форм організації життя з позиції неаддитивності властивостей системи сумі властивостей її складових частин в органічній єдності з формуванням методологічних знань.

8. Результати експертної оцінки та навчаючого експерименту підтвердили правомірність основних положень розробленої концепції формування цілісності знань про живу природу та гіпотезу дослідження.

Виконане дослідження та зроблені з нього висновки не вичерпують всіх аспектів проблеми формування цілісності знань школярів про живу природу. Це лише перший крок у її розв'язанні на нових концептуальних засадах. І тому, розуміючи її складність, ми не претендуємо на вичерпність висновків. До перспективних напрямів подальших досліджень відносимо розробку проблеми співвідношення між наукою та навчальним предметом в контексті цілісності знань, розкриття живої природи в ракурсі суб'єкт-суб'єктних відношень живої природи та людини, проблем біоетики; вивчення умов та методики формування в школярів системного мислення; конструювання теоретичних знань, що забезпечують цілісне розкриття як окремих форм організації життя, так і життя загалом; формування готовності майбутніх вчителів до формування в учнів цілісної картини живої природи.

Список опублікованих автором праць за темою дослідження