Серед методів стимулювання навчальної діяльності учнів провідне місце належить проблемно-пошуковим методам. Методи навчання поділяються на репродуктивні й пошукові здавна. Ще в методиці навчання, яку застосовував Сократ, значна увага приділялася вмінню педагога через постановку навідних запитань керувати мисленням учня таким чином, щоб урешті він самотужки дійшов висновків та узагальнень.
Проблемне навчання — це один із тинів розвивального навчання, характерна особливість якого полягає в зближенні психології мислення учнів із психологією навчання. Воно передбачає дослідницьку діяльність учня, яка зумовлена проблемною ситуацією й спонукає його формулювати гіпотези й перевіряти їх у ході розумових і практичних операцій.
Проблемна ситуація — це ситуація, для оволодіння якою учень має знайти й застосувати нові для себе знання чи способи дій.
Проблемне завдання — це своєрідний опис проблемної ситуації, що відображує суперечності, сутність яких треба з'ясувати.
Для уроків біології характерні три найважливіших типи проблемних ситуацій, які зумовлені специфікою навчального предмета:
1) суперечності в самих наукових фактах, наприклад:
Ø птахи пристосовані до польоту, та не всі з них літають;
Ø підтримання сталості внутрішнього середовища організму (гомеостаз) за неперервної мінливості умов зовнішнього середовища;
2) суперечності між обивательськими уявленнями про певний факт та його науковим поясненням, наприклад:
Ø учням зрозуміло, що тяжко хворим дають кисневу маску для підтримання дихання, але незрозуміло, чому необхідною її складовою є оксид карбону;
Ø слово «запалення» в учнів зазвичай асоціюється з хворобою, а вчитель пояснює, що це захисна реакція організму;
3) суперечності між набутими знаннями й новими фактами, які учні не можуть пояснити, наприклад:
Ø якщо в легенях немає м'язових волокон, то за рахунок чого вони можуть розширюватись і стискатись? Як це відбувається?
Ø мутації здебільшого є шкідливим для окремих організмів. Яким чином вони відіграють важливу роль в еволюції видів?
Виокремлюють такі етапи проблемного навчання:
Ø постановка проблемного завдання;
Ø виникнення проблемної ситуації;
Ø висунення гіпотез;
Ø перевірка та доведення припущень;
Ø висновки.
Надзвичайно важливі точні й правильні постановка завдання, формулювання запитання. Від цього залежить успішність їх виконання. Проблемні запитання мають характерний стиль:
Чому..., хоча..? Наприклад: «Чому вдихания чистого кисню шкідливе, хоча кисень життєво необхідний для організму?»; «Чому зуби бобра не сточуються, не зменшуються в розмірі, хоча він усе життя гризе деревину?»
Чому..., незважаючи на..? Наприклад: «Чому кров в артеріях не повертається назад, незважаючи на відсутність перешкод?»
Якщо..., то чому..? Наприклад: «Якщо біль неприємний для людини, то чому його називають захисною реакцією організму?»
Якщо..., то чи можна..? Наприклад: «Якщо в організм людини потрапив білий фосфор, то чи можна їй дати молоко як протиотруту?»
Однак важлива не лише форма проблемних запитань, а й правильна їх постановка.
Наприклад: «Якщо качконіс належить до ссавців, то чому він несе яйця?» Зазвичай діти відповідають, що йому так хочеться або через свою будову. Запитання слід сформулювати так: «Якщо качконіс несе яйця, то чому він належить до класу ссавців?» Тепер діти шукатимуть ті ознаки, за якими качконоса віднесено до класу ссавців, а не до класу птахів.
Методи проблемного навчання ґрунтуються на самостійній пізнавальній активності учнів. У процесі проблемного навчання використовуються методи різних рівнів складності. Це дає змогу диференційовано підходити до вивчення матеріалу.
Виокремлюють чотири рівні проблемного навчання залежно від застосовуваних методів і ступеня пошукової самостійності:
1) проблемний виклад навчального матеріалу;
2) вчитель створює проблемну ситуацію, а учні долучаються й разом розв'язують її;
3) вчитель створює проблемну ситуацію, а учні самостійно розв'язують її;
4) вчитель лише підводить учнів до проблеми, а вони самостійно формулюють проблемне завдання й розв'язують його.
За проблемного викладу матеріалу вчителем ступінь пізнавальної активності учнів найнижчий. Виокремлюють два види проблемного викладу — монологічний та показовий, які різняться не лише прийомами, а й рівнем проблемності та пізнавальної самостійності учнів.
За монологічного проблемного викладу активізація розумової діяльності учнів досягається за рахунок:
Ø створення проблемної ситуації через постановку проблемного запитання;
Ø використання додаткового матеріалу з елементами новизни;
Ø емоційності викладу та збудження інтересу учнів до навчального матеріалу за допомогою наочності.
Учитель сам пояснює суть нового матеріалу, дає учням готові наукові висновки, але робить це в умовах проблемної ситуації, підвищеного інтересу учнів до вивчення.
Монологічний виклад — найдоступніший для вчителя метод, хоча менш ефективний для активізації пізнавальної діяльності учнів. Його застосовують у разі:
Ø великої складності матеріалу;
Ø браку часу на уроці;
Ø відсутності в учнів навичок проблемного учіння.
Такий виклад спонукає учнів стежити за логікою вчителя, контролювати правильність кожного судження: якщо вчитель недостатньо коректно й непослідовно розв'язує проблему, то учні ставлять запитання, висловлюють сумніви, заперечують.
Метод показового проблемного викладу рекомендується використовувати в двох варіантах. Розглянемо їх.
Перший варіант викладу вчитель обирає тоді, коли на матеріалі з історії даної науки учням показується логіка розкриття вченим суті явища, факту. Створивши проблемну ситуацію, вчитель аналізує факти, робить висновки й узагальнення. В такий спосіб він демонструє шлях наукового пізнання, пропонує учням стежити за логікою мислення вченого, робить їх ніби співучасниками наукового пошуку. Для активізації розумової діяльності учнів учитель:
Ø створює проблемну ситуацію;
Ø показує логіку мислення вченого на шляху до істини (помилки, невдачі, успіхи й способи вирішення наукової проблеми);
Ø емоційно викладає для збудження інтересу учнів до життя вченого, до історії наукових відкриттів.
Якщо матеріал не дає змоги відтворити історію відкриття, то вчитель може застосувати другий варіант: логічним аналізом відомих фрагментів реконструювати шлях відкриття. Для цього вчитель:
Ø створює проблемну ситуацію, ставлячи запитання чи проблемну задачу;
Ø аналізує ситуацію й формулює проблему;
Ø висуває припущення, гіпотези;
Ø доводить гіпотези.
■ Наведемо приклад використання методу монологічного проблемного викладу на уроці з теми «Рух крові судинами. Нейрогуморальна регуляція кровообігу».
Вчитель ставить запитання: «Чому рух крові судинами відбувається безперервно, хоча серце виштовхує Ті в артерії періодично?» Це пояснюється тим, що кров, яка виштовхується в артерії під час скорочення шлуночків серця (систола), розтягує їхні стінки, які завдяки своїй еластичності під час діастоли скорочуються, що й забезпечує безперервну течію крові.
«Що ще примушує кров рухатися судинами?» Різниця тисків на початку та наприкінці великого та малого кіл кровообігу. «Якщо тиск неоднаковий у різних частинах кровоносної системи, то де він більший, а де менший?» Поміркуймо: кров рухається від серця в артерії й далі судинами організму; за законом фізики рідина рухається від ділянки з вищим тиском до ділянки з нижчим тиском, тож найвищий тиск буде в аорті (120—130 мм рт. ст.), а найнижчий — наприкінці великого кола кровообігу в порожнистих венах (З—8 мм рт. ст.).
Поступово учнів слід залучати до розв'язання проблемних завдань. Цьому сприяє частково пошуковий метод, який передбачає здійснення учнями під керівництвом учителя певних розумових операцій або практичних дій для розв'язання навчальних завдань. При цьому задіюються не лише пам'ять, а й мислення учнів. За цього методу учні можуть брати активну участь у висуванні гіпотез, пошуку шляхів їх перевірки й формулюванні окремих і загальних висновків. Учитель зазвичай створює проблемну ситуацію, чітко визначає проблему й формулює висновки, а решту етапів учні здійснюють самостійно або за допомогою вчителя.
Пізнавальна самостійність учнів поступово підвищується і з часом вони можуть самотужки розв'язувати проблемні завдання. Тоді част-ковопошуковий метод навчання змінюється дослідницьким.
На різних етапах навчання біології залежно від підготовленості учнів частково пошуковий метод реалізується по-різному: у формі евристичної бесіди або самостійної роботи учнів.
Евристична бесіда —це обговорення навчальної проблеми. Зі словесних методів саме бесіда (а не виклад) дає змогу залучити учнів до пошуку істини. Завдання вчителя — спланувати кроки пошуку й поділити проблемне завдання на окремі проблеми. Евристична бесіда, на відміну від репродуктивної, має такі особливості:
Ø спрямованість на розв'язання нової для учнів проблеми;
Ø логічний взаємозв'язок запитань учителя та відповідей учнів, що забезпечує поетапне розв'язання проблеми;
Ø проблемний характер більшості запитань;
Ø самостійний пошук учнями відповідей на поставленні запитання, що сприяє набуттю нових знань;
Ø наведення переконливих доказів для розв'яання поставленої проблеми.
■ Наприклад, у формі евристичної бесіди доцільно провести перший урок із теми «Травлення» (розділ «Людина», 8 клас). Тема уроку — «Значення травлення. Будова й функції органів травлення. Методи дослідження травлення».
Мотивуючи навчально-пізнавальну діяльність, учитель формулює проблемне запитання: «Чому білки, жири й вуглеводи в разі безпосереднього введення в кров спричиняють загибель людини, а якщо проходять через травний канал, то стають корисними й засвоюються організмом?»
Аби учні могли правильно відповісти на це запитання, вчитель пропонує їм з'ясувати сутність таких понять: «травлення» й «живлення», «розщеплення» й «засвоєння речовин». Після цього вчитель запитує: «Чи можуть поживні речовини (білки, жири, вуглеводи та інші), які входять до складу продуктів харчування, легко засвоюватися клітинами організму? Як це пов'язане з проникністю клітинних мембран?» Далі потрібно з'ясувати хімічну природу білків, жирів, вуглеводів як біополімерів та як відбуваються їх синтез і розщеплення до мономерів.
Питання видової специфічності білків, жирів, вуглеводів усвідомлюється учнями після повторення критеріїв виду, насамперед біохімічного — подібність складу хімічних речовин і реакцій, що з ними відбуваються. Далі вчитель пропонує пригадати з курсу хімії, як можна прискорити хімічні реакції, адже розщеплення складних речовин до простих — це реакції розкладу. Учні згадують про каталізатори. Вчитель повідомляє про біоката- лізатори — ферменти, їхню будову, дію та основні групи.
Самостійна робота учнів (теоретична або експериментальна) як засіб реалізації частково пошукового методу має захоплювати учнів не лише можливістїо зробити дослід чи виконати іншу дію, а й внутрішньою суттю, логікою думки.
■ Наприклад, розглянемо виконання учнями самостійної роботи з теми: «Визначення частоти пульсу за різних станів організму» за короткою ін- струкцією-планом.
Знайти місця, де добре промацується пульс (на променевій артерії).
Зважаючи на зв'язок між пульсом і частотою серцевих скорочень (ЧСС), визначити ЧСС у стані спокою.
Визначити ЧСС після навантаження.
Визначити ЧСС після одно- й п'ятихвилинного відпочинку.
Результати звести в таблицю (табл. 8.2).
Таблиця 8.2. Пульс за різних станів організму
5. Зробити висновки (за варіантами): • як залежить ЧСС від фізичного навантаження;
корисне чи шкідливе фізичне навантаження, оскільки внаслідок нього змінюється ЧСС;
як і чому відрізняється ЧСС після фізичного навантаження в тренованих і нетренованих людей?
Дослідницький методу що є основним методом здобуття досвіду творчої діяльності, характеризується найвищим рівнем самостійної пізнавальної активності учнів. Сутність цього методу зумовлена його функціями:
Ø формування рис творчої діяльності;
Ø організація творчого засвоєння знань (навчає застосовувати відомі знання для розв'язання проблемних завдань);
Ø забезпечення оволодіння методами наукового пізнання в процесі діяльності;
Ø формування інтересу, потреби в творчій діяльності.
Дослідницькі завдання можуть бути текстовими, графічними, практичними, складеними на наочно-образному матеріалі; за обсягом — невеликі (розв'язуються протягом кількох хвилин) і великі (розв'язуються протягом кількох уроків). Іноді дослідницьким завданням вважають дослідження за інструкцією. Це неправильно, бо інструкція виключає творчий пошук.
Дослідницьке завдання передбачає певний цикл самостійних навчально-пізнавальних дій учнів: збирання інформації, її аналіз, самостійна постановка проблеми, її розв'язання, перевірка результату й застосування нового знання на практиці.
■ Наприклад, розглянемо розв'язання такого проблемного завдання: «Пояснити легкість трубчастих кісток за одночасної міцності».
Гіпотеза: «Напевне, це пояснюється певним складом кісток та їхньою будовою».
Можливі шляхи розв'язання проблеми:
Ø самостійні спостереження — розгляд натуральної кістки, виявлення внутрішньої порожнини й особливого розміщення кісткових перекладин у голівках довгих кісток;
Ø пошукова бесіда про особливості будови кісткової тканини, роль трубчастої форми кісток;
Ø пояснення вчителя — фактичні дані про міцність кісток, принцип будови губчастої тканини;
Ø демонстраційний дослід — з'ясування ролі органічних і мінеральних речовин, що входять до складу кісток.
Самостійний висновок: «Міцність кісткам надають щільна поверхня, особливе розташування кісткових перекладин, які протидіють лініям максимального навантаження. Трубчаста форліа, губчаста будова, хімічний склад (поєднання органічних і неорганічних речовин), наявність порожнини у трубчастих кістках роблять їх водночас легкими й міцніти».
Отже, проблемне навчання в шкільній практиці реалізується за допомогою багатьох методів, вибір яких зумовлюється можливістю залучення учнів до пізнавальної діяльності певного рівня складності й самостійності.
На різних етапах уроку доцільно застосовувати різноманітні методи проблемного навчання з певною метою: на етапі мотивації навчальної діяльності — для створення позитивних мотивів учіння; на етапі сприймання інформації — для прояву пізнавальної самостійності учнів; на етапі оперування поняттями — для перевірки вмінь учнів застосовувати свої знання на практиці, на реконструктивному й творчому рівнях.
До педагогічних умов підвищення ефективності проблемного навчання належать:
Ø правильність формулювання проблемного запитання, що полягає в чіткому відображенні суперечності;
Ø нестандартність, новизна, оригінальність методичних прийомів створення проблемних ситуацій;
Ø систематичне застосування різноманітних методів проблемного навчання відповідно до рівня пізнавальної самостійності учнів;
Ø готовність учителя керувати розумовими процесами школярів під час теоретичного або експериментального розв'язання проблеми.
