Применение структурно-логических схем в преподавании биологии

Рибосомы –  мельчайшие органоиды. Находятся в  ЭПР, цитоплазме, хлоропластах, митохондриях. Синтезируют белки, необходимые клетке, отдельным органоидам.

Цитоскелет - трехмерная сеть нитей, которая пронизывает  клетку. Поддерживает форму клетки, не позволяет органоидам перемещаться, защищает их от повреждения, является амортизатором. Состоит из микротрубочек и более мелких микрофиламентов. Микротрубочки построены из белка тубулина, микрофиламенты – из актина. Могут собираться и разбираться.

Растительная  клетка, кроме всего перечисленного, содержит:

Клеточная стенка - твердая оболочка растительной клетки. Придает форму клетке. Защищает от повреждений. Она прозрачна, пропускает солнечный свет и воду. В ней есть поры, которые обеспечивают взаимосвязь клеток. Состоит из целлюлозы и матрикса. В матриксе содержится гемицеллюлоза и пектиновые вещества.

Вакуоль – органоид, отделенный от цитоплазмы. Вакуоль  заполнена клеточным соком. Вакуоль  обеспечивает хранение различных веществ  – ионов, пигментов, органических кислот; лизис веществ, защита от травоядных, т.к. в ней может находится большое количество токсичных веществ; обеспечивает пигментацию – пигменты находятся в вакуоли; изолирование токсичных веществ.

Пластиды - найдены  только в клетках высших растений и водорослей. Предшественницей была цианобактерия, которая стала симбиотическим организмом. Имеет двойную мембрану. Внутри находится кольцевая молекула ДНК, рибосомы.

Фрагмент урока  на тему: «Строение клетки».

Лабораторная  работа № 1 «Строение  растительной и животной клетки»

Рис. 9. Строение животной и  растительной клеток

Понятие о плане  строения клетки: цитоплазматическая мембрана, ядро, цитоплазма, органоиды и включения.

Органоиды (органеллы) – постоянные структурные компоненты, которые выполняют жизненно важные функции. Включения – непостоянные структурные компоненты клетки, появляющиеся и исчезающие в процессе ее жизнедеятельности. Понятие о мембранном принципе строения структурных образований в клетках. Мембрана как универсальный строительный материал для разных внутриклеточных образований. (Рассказ учителя с элементами беседы и использованием схемы). Строение и функции плазматической мембраны.

4. Закрепление изученного материала

Лабораторная  работа «Строение клеток живых организмов» 

А теперь от теории перейдем к практике.

Инструкция  по технике безопасности в ходе выполнения лабораторной работы.

1. Будьте осторожны при работе с использованием режущих и колющих инструментов.

2. Помните, что даже при незначительном нажиме возможны глубокие ранения, которые могут привести к нагноению и заражению крови.

3. Помните, что стеклянная посуда хрупкая, легко бьется, будьте аккуратны при работе с ней.

4. В случае необходимости сразу воспользуйтесь аптечкой.

Инструкция  по проведению лабораторной работы

1. Возьмите предметное стекло и аккуратно протрите его салфет-кой.

2. на стекло капните 1-2 капли воды на стекло и осторожно рас-правьте ее концом препаровольной иглы.

3. Снимите кожицу с приготовленных белых мясистых чешуй лука, перенесите маленький кусочек прозрачной кожицы в каплю воды на стекле и осторожно расправьте ее концом препаровальной иглы.

4. Окрасьте кожицу лука каплей раствора йода.

5. Накройте предметное стекло с кожицей лука в капле воды по-кровным стеклом так, чтобы под ним не осталось пузырьков воздуха.

6. Приготовленный препарат переместите на предметный столик микроскопа и рассмотрите.

7. Найдите группу клеток, рассмотрите отдельную клетку,  расположенные в ней цитоплазму, ядро, а также оболочку.

8. Зарисуйте клетку кожицы лука. Обозначьте на рисунке оболочку, ядро, цитоплазму, вакуоль.

9. Рассмотрите под микроскопом готовые микропрепаратов простейших организмов: амебы обыкновенной, эвглены зеленой, инфузории-туфельки.

10. Напишите отчет по проведению лабораторной работе и сделайте вывод об особенностях строения растительной и животной  клетки.

 

2.2. Эффективность применения  структурно-логических схем в преподавании биологии

2.2.1. Материалы и методы исследования

 

При выполнении работы использованы следующие методы: изучение  методической и научно-познавательной литературы, изучение школьной документации, разработка учебно-методического комплекса  уроков с использованием структурно-логических схем, включающих в себя использование различных заданий на заполнение таблиц, выполнение графических рисунков и заполнение схем, педагогический эксперимент, математическая обработка результатов.

Педагогический  эксперимент проводился в МБОУ СОШ  №3 г. Славянска-на-Кубани в период с 07.02. по 04.04.2011 года на базе 6 «А» (25 учащийся) и 6 «Б» (28 учащихся) и МБОУ СОШ № 20 станицы Брюховецкой в период с 12.09. по 06.11.2011 года на базе 9 «А» (24 учащихся) и 9 «Б» (23 учащихся) классов.

Эксперимент осуществлялся  в условиях обычного образовательного процесса, без нарушения привычного хода деятельности учащихся, с наличием контрольных групп, т. е. являлся естественным преобразующим по типизации по В. А. Сластёнину и И. Ф. Харламову [35].

Цель эксперимента – изучение эффективности применения структурно-логических схем на уроках биологии в классах средней школы. Объектом исследования является целостный педагогический процесс. Предмет исследования – значение и эффективность структурно-логических схем в среднем и старшем звене современной общеобразовательной школы.

В целом эксперимент  состоял из нескольких последовательно  связанных этапов.

Первый этап – теоретико-методический (синтез теоретического и методического этапов по В. А. Сластенину) - входная аттестация, или вхождение в эксперимент. Подразумевает теоретическую подготовку к осуществлению – определение цели, объекта и предмета, задач, разработку методики проведения и обработки данных. Включал знакомство с классами.

В рамках изучения школьной документации проводился анализ учебного плана, текущих оценок по биологии учащихся 6 «А», 6 «Б», 9 «А» и 9 «Б» классов по классным журналам, в том числе вычисление средних оценок за первую и вторую учебные четверти, а также просмотр рабочих тетрадей детей.

Главная задача этапа - проведение входного контроля знаний учащихся во всех классах. Для проведения контроля выбрана тестовая форма, так как она по ряду причин наиболее удобна и практична по сравнению с другими возможными. Учащимся было предложено 15 заданий в тестовой форме, объединяющие вопросы с одним верным вариантом ответа по темам, пройденным во второй и первой четвертях в 6 классах и в 8 классе для 9 классов (на остаточные знания).

Для выставления  выбранных вариантов ответов  учащиеся использовали специальные  карточки ответов. Она представляет собой табличку-сетку, где по вертикали прописными буквами обозначены ответы, по горизонтали арабскими цифрами - номера тестовых заданий. Выбранный ответ ученик обозначает крестиком или галочкой в соответствующей графе карточки ответов.

Правильность  ответов проверяется учителем при помощи перфокарты, которая повторяет карточку ответов, но в ней вырезаны те клетки, координаты которых соответствуют правильным ответам. Для выяснения правильности ответов перфокарта накладывается на карточку ответов так, чтобы вертикальные и горизонтальные их графы совпали. Верные ответы в карточке ответов должны совпадать с вырезанными клетками перфокарты.

За каждый верный ответ, ученик получает 1 балл, если ответ  неверный – 0 баллов. Таким образом, общая оценка ученика за тест определяется как сумма набранных им баллов (равна количеству верно решенных заданий). Данные, полученные с помощью входной аттестации, обрабатывались по методике В.П. Беспалько [5]. Результаты выполнения заданий показывали эффективность обучения в классах. Вычисляется она как величина, равная отношению количества верно выполненных заданий к их общему количеству и умноженная на 100%. Нормальной (по В. П. Беспалько) считается эффективность не менее 70%.

Если 100% - 15 правильных ответа, то 70%  - х. Из пропорции

х = (15 Х 70%) / 100% =10,5.

Таким образом, 14 – 15 правильных ответов оценивались  как «5», 12 – 13 ответов «4», 8 – 11 –  это «3», т.е. у кого ниже 7 зачтенных  ответов, то «2».

Результаты  выполнения заданий показывали успеваемость и качество знаний в классах. Обработка полученных данных проводилась по методике В. П. Беспалько [4].

Успеваемость  и качество знаний можно рассчитать по следующим формулам:

  ,   (1)

где Y – успеваемость; N – количество учащихся в классе; n – количество оценок без двоек.

,  (2)

где Q – качество знаний; x – количество 5 и 4; N – количество человек в классе.

Второй этап – формирующий, или собственно эксперимент. Подразумевает активное внедрение педагогических разработок в учебный процесс, то есть конкретные методические меры по осуществлению эксперимента. Этап длился: в 6 классах – на протяжении третьей учебной четверти, в 9 классах – первой учебной четверти. В качестве экспериментальных классов выбраны 6 «Б» и 9 «А», контрольными выступали 6 «А» и 9 «Б» классы. В экспериментальных классах проводились уроки биологии с использованием структурно-логических схем, в других по традиционной технологии. Задачей этого этапа являлось проведение разработанных уроков и сравнение успеваемости и качества знаний в параллелях.

Календарно-тематическое планирование по биологии не предусматривает проведение уроков с применением структурно-логических схем, поэтому для проведения педагогического эксперимента разработан и внедрён ряд таких уроков. Разработка проводилась на основе календарно-тематического планирования по предмету «Биология: Растения, грибы, бактерии, лишайники» для 6 класса и «Биология: Основы общей биологии» для 9 класса, разнообразной методической литературы. В 6 «А» были запланированы восемь таких уроков – по одному часу в неделю [25]. Для 9 «А» класса были запланированы 16 уроков – по два часа в неделю [27]. По истечении месяца обучения проводился текущий контроль для учащихся 6 «А» и «Б», 9 «А», «Б» классов.

Третий этап – аналитический, или контролирующий эксперимент. Завершающая стадия, заключающаяся в количественном и качественном анализе и интерпретации данных, то есть проверке и непосредственном сравнении эффективности обучения в исследуемых классах после завершения педагогического эксперимента. Контроль знаний в них, как и на первом этапе, осуществлялся посредством заданий в тестовой форме. Проверка проводилась по всему изученному за время эксперимента материалу. Итоговый тест включал 15 заданий с одним правильным вариантом ответа.

Результаты  экспериментального исследования подробно представлены в параграфе 2.2.2.

 

 

 

2.2.2. Результаты педагогического эксперимента и их обсуждение

В ходе педагогического  эксперимента нами проведён входной  контроль знаний по биологии и химии  учащихся 6«А», 6«Б» и 9«А», 9«Б» классов. Для проведения контроля выбрана тестовая форма, с применением схем, так как она по ряду причин наиболее удобна и практична по сравнению с другими возможными. Далее проанализирован полученный материал. Разработаны уроки с использованием структурно-логических схем. По истечению месяца обучения в 6 классах был проведен текущий контроль, который показал уровень успеваемости и качества знаний учащихся. По окончанию проведения экспериментов было проведено итоговое тестирование и подведены итоги.

Результаты эксперимента в 6 классах

В первый этап эксперимента включал в себя входной контроль в виде тестирования по биологии (Приложение 1), его анализ. Результаты входной аттестации по биологии 6 «А» контрольного и 6 «Б» экспериментального классов, представленные в приложениях 4, 5, иллюстрируют следующий рисунок.

Рис. 5. Сравнительная успеваемость и качество знаний по биологии в     6 «А» и 6 «Б» классах по результатам входной аттестации.

На этом же этапе  после анализа полученных данных для 6 «Б» класса был разработан и внедрён комплекс уроков с использованием структурно-логических схем при обучении биологии согласно программе для общеобразовательных учреждений, составленной в соответствии с федеральным компонентом государственного стандарта.

Второй этап эксперимента с использованием разработанных уроков биологии, включающих структурно-логические схемы, прошел достаточно успешно, показав собственную необходимость. На втором этапе был проведен текущий контроль (Приложение 2).

Рис. 6. Сравнительная успеваемость и качество знаний по биологии  в     6 «А» и 6 «Б» классах по результатам текущей аттестации

В процессе обучения учащиеся экспериментального 6 «Б»  класса более активно, чем учащиеся 6 «А» класса, уровень знаний в 6 «Б» повысился, но также несколько ниже уровня успеваемости 6 «А» (Приложение 6, 7). По результатам текущего контроля видно, что успеваемость также осталась неизменной, а качество знаний в 6 «Б» повысилось на 3 %.

Третий завершающий  этап стал своеобразным математическим обоснованием целесообразности внедрения структурно-логических схем на уроках биологии в школе. После проведения выходного контроля (также в виде тестирования, приложение 3) и анализа его результатов установлена количественная зависимость между эффективностью обучения в экспериментальном и контрольном классах.