Что относится к общей биологии
Разделы биологии
Биология — обширная наука. Возможно, не найдется другой науки с таким длинным перечнем разделов и подразделов. Ученые-биологи могут изучать химические процессы в клетке, потоки питательных веществ в целом океане или в джунглях, голосовые сигналы сусликов или потенциальных обитателей спутника Сатурна. Рассмотрим лишь несколько крупных разделов.
Микробиология
Большинство живых существ слишком малы для наблюдения невооруженным глазом, и микробиологи исследуют их под микроскопом. Одноклеточные организмы имеют внутри все необходимое для жизни и могут выживать в удивительной среде, например, внутри глубинных пород или в кипящих вулканических бассейнах. Считается, что именно в таких негостеприимных местах зародилась жизнь.
Этология
Этолог — это специалист по поведению животных. Этология предполагает наблюдение за животными в их природной среде на протяжении длительного времени, изучение их привычек и занятий. Здесь требуется также точный статистический анализ разновидностей поведения в контролируемых условиях. Это единственный способ доказать, что естественное поведение выполняет ту или иную функцию.
Таксономия
Этот раздел биологии изучает взаимосвязи всего живого на Земле. Это огромная работа, ведь около 80 % видов еще только предстоит описать и поименовать. Таксономия начиналась как изучение организмов, которые выглядели и жили похожим образом. Современные таксономисты также учитывают сходства в развитии от эмбрионов до взрослых особей и сравнивают гены для установления связи.
Экология
Изучение окружающей среды и организмов, которые в ней обитают, называется экологией. Экологи выясняют, какие отношения характерны для сообществ в дикой природе, зачастую чтобы защитить их от внешнего воздействия, в том числе человеческой деятельности. Экология предполагает получение образцов в естественной среде, что необходимо для создания карты распространенности видов на местности и плотности популяций.
Физиология
Слово «физиология» часто связывают с человеческим телом, но эта наука изучает также механизмы работы «тел» растений и животных, их естественные функции. Сюда входит исследование свойств живых тканей, таких как кости и мышцы, а также их поведения. Кроме того, физиологи изучают периодические изменения в организме, вызванные сменой времен года, температуры и другими внешними воздействиями.
Генетика
Изучение процессов наследования сконцентрировано вокруг понятия «ген»: это наука о том, как они формируются, передаются потомству, как превращаются в организмы с заданным набором признаков. Генетики разработали множество инструментов для «считывания» генов на нитях ДНК. Генные инженеры умеют изменять ДНК, чтобы создавать формы жизни, которые обошла вниманием эволюция.
Цитология
Клетка — это единица жизни. Все организмы состоят, по меньшей мере, из одной клетки, а все новые клетки появляются из старых. Цитология, или биология клетки, изучает процессы внутри клетки, функционирование клеток разного типа и механизмы образования различных тканей и органов. Специалисты в этой области работают на стыке генетики, физиологии и биохимии.
Эволюционная биология
Этот раздел биологии ищет причины огромного многообразия видов на Земле, как существующего ныне, так и имевшегося в прошлом — и даже строит предположения о возможных изменениях в будущем. Большинство биологов согласны с дарвиновской теорией эволюции путем естественного отбора, но и она не дает ответов на все вопросы об изменениях организмов на протяжении многих миллионов лет.
Биохимия
Биологией управляет химия. Внутри одной клетки происходит нескольких тысяч уникальных химических реакций. Все вместе эти реакции называются метаболизмом, а биохимики пытаются раскрыть его принципы. Они исследуют огромный спектр соединений — жиры, углеводы и белки. Они моделируют их структуры, чтобы понять, как те функционируют.
Биоразнообразие и биомасса
Многогранность природы сложно выразить количественно. Однако под биоразнообразием принято понимать совокупность разных видов, хотя их число значительно превосходит наши вычислительные способности. Предполагается, что на Земле их около 8 млн, но не исключено, что эта цифра занижена. Некоторые авторитетные ученые полагают, что только прокариотических видов может оказаться более 100 млн. Другой способ количественной оценки природы — это подсчет биомассы, то есть массы всех живых организмов. Биомасса многоклеточных приближается к отметке в 500 млрд тонн. Массу прокариотов оценивают в 4-300 млрд тонн.
Виды под угрозой исчезновения
В результате человеческой деятельности тысячи животных попали под угрозу исчезновения, некоторые даже стали вымирающими. Все внимание обычно концентрируют на крупных млекопитающих, и лучший способ защитить их — защитить среду обитания, которую населяют и менее знакомые нам виды.
Пропорции видов
На диаграмме показаны пропорции различных многоклеточных организмов. Бросается в глаза, что более половины составляют насекомые, а позвоночные — это всего один вид на сотню прочих.
Первичная продукция
Один из индикаторов биологической активности — объем первичной продукции. Это показатели; того, сколько углерода забирается из атмосферы, преобразуется в сахара и в конечном итоге в живой материал — с помощью фотосинтеза. На диаграммах показан объем первичной продукции в наземно-воздушной и водной средах обитания. Что интересно, объем биомассы не всегда прямо пропорционален активности среды.
Биология. Задачи, значение, методы и концепции биологии
» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ БИОЛОГИИ
Биология – совокупность наук о жизни, о живой природе (греч. bios – жизнь, logos – учение). Современная биология – очень разнообразная и развитая область естествознания. Различают ряд частных биологических наук по объектам исследования, такие как зоология (о животных), ботаника (о растениях), микробиология (о бактериях), вирусология (о вирусах), и другие, еще более мелкие подразделения (орнитология – о птицах, ихтиология – о рыбах, альгология – о водорослях и т.д.). Другое подразделение биологических наук – по уровням организации и свойствам живой материи: молекулярная биология и биохимия (химические основы жизни), генетика (наследственность), цитология (клеточный уровень), эмбриология, биология развития (индивидуальное развитие организмов), анатомия и физиология (строение и принципы функционирования организмов), экология (взаимоотношения организмов с окружающей средой), теория эволюции (историческое развитие живой природы).
Хотите получить образование медсестры? Вы можете пройти обучение медсестры очно или дистанционно в Колледже науки и технологии. В этом колледже вы можете получить профессиональное образование и диплом по специальности Младшая медицинская сестра.
Живой мир очень многообразен. Существует около 2 млн видов животных, около 500 тыс. видов растений, сотни тысяч грибов, тысячи видов и еще больше штаммов (разновидностей) бактерий. Многие виды еще не описаны. Структурная сложность, типы питания, жизненные циклы, исторический возраст этих групп организмов очень сильно различаются (сравните хотя бы организацию и образ жизни человека и его домашних спутников – таракана, комнатного растения, микробов и вирусов). Но все организмы должны иметь нечто общее, что отличало бы их от неживой природы. Это – обмен веществ и энергии, способность к размножению и развитию, изменчивость и адаптивная эволюция. Выявлением и характеристикой этих общих свойств живых организмов и их системных комплексов с неживой природой занимается так называемая общая биология. По сути перед общей биологией стоит задача познать сущность жизни, ответить на вопрос – что есть жизнь. Именно эта общая концептуальная часть биологии предлагается в современной модели гуманитарного образования. Для чего это нужно?
ЗНАЧЕНИЕ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ
Теоретическое и гуманитарное значение общей биологии состоит прежде всего в формировании материалистического мировоззрения. Основной вопрос философии – о соотношении материи (бытия) и сознания – по сути вопрос биологический. От выбора позиции (что первично – материя или сознание) складывается либо материалистическое, либо идеалистическое понимание природы и общества, формируются принципиально разные подходы в пользовании объектами природы, в оценке социальных явлений, в выработке политических стратегий. К сожалению, многие политики и даже философы с необыкновенной легкостью отдают свои предпочтения различным (часто просто модным) идеалистическим построениям, порой даже не задаваясь вопросом о том, что такое материя. Развитие реальной демократии и свободы совести в нашей стране породили волну совершенно неосмысленного обращения людей к мистике, астрологии и прочим маргинальным проявлениям культуры. В то время как огромный массив накопленных реальных научных знаний остается для большинства населения неизвестным и невостребованным. Задачи средней школы в этом плане выполняются с низкой эффективностью. Поэтому общее естественнонаучное просвещение студентов гуманитарных специальностей стало актуальной задачей современного образования именно в плане становления научного мировоззрения.
Другая гуманитарная задача биологии состоит в формировании у современного человека экологического мышления, суть которого заключается в осознании себя частью природы и понимании необходимости охранять и рационально использовать природные ресурсы. Актуальность задачи несомненна, если учесть, что по некоторым прогнозам нынешние темпы и технологии промышленного освоения Земли уже через 50-100 лет приведут к необратимым изменениям среды обитания человечества. Это означало бы постепенное вымирание человека и большинства других объектов живой природы как биологических видов (что случилось, например, с динозаврами) и, в лучшем случае, замещение современных экологических сообществ новыми, более приспособленными к измененной среде обитания. Таким образом, понимание основ биологии и экологии необходимо каждому человеку и в особенности его технократической, гуманитарной и политической элите с целью сохранения и устойчивого развития биосферы Земли.
Практическое значение биологии состоит в том, что она является научной основой всех технологий производства продовольствия. Возможности экстенсивного воспроизводства продуктов питания на Земле практически исчерпаны. Целинные земли России и Казахстана, освоенные в 50-е и 60-е годы нашего столетия, явились чуть ли не последними резервами пахотных земель. Огромные площади ежегодно выводятся из сельскохозяйственного использования в результате их засоления, опустынивания, превращения в дно искусственных водоемов при строительстве гидроэлектростанций. По этим причинам современное сельское хозяйство обречено развиваться на основе интенсивных технологий. Простое возделывание овощей или пшеницы, выращивание скота, птицы и т.п. требует знания условий и динамики их размножения и роста, особенностей минерального и органического питания, совместимости с другими культурами, отношения к сорнякам, паразитам, бактериям и вирусам, которыми буквально кишит наша общая среда обитания. Особое значение в 20 веке приобрели методы генетических модификаций и селекции объектов сельскохозяйственного производства. Выведение новых пород животных и сортов растений, приспособленных к конкретным местным условиям – давняя практика. Но современная селекция не может базироваться на основе проб и ошибок, она использует точные, математизированные законы генетики. В процветающих фермерских хозяйствах США и других развитых стран селекционно-генетическая работа столь же обычна и обязательна, как и ежедневная уборка коровника или прополка грядок. Генетик здесь одна из самых востребованных профессий. В последние годы быстрыми темпами развиваются и новые биотехнологии, основанные на генной и клеточной инженерии, клонировании, получении трансгенных (с пересаженными генами), или генетически модифицированных (GM), организмов. Освоенные вначале на бактериях, эти методы уже используются для получения химерных животных и растений с заранее спланированными свойствами. И хотя GM-технологии в растениеводстве и животноводстве встречают у потребителей настороженный прием, по сути речь идет о биотехнологической революции, о формировании новой культуры и практики природопользования. И все эти вопросы находятся в поле исследования современной биологии.
Совершенно особое гуманитарно-практическое значение имеет биология как теоретическая основа медицины. Причины и механизмы большинства патологий (болезней) кроются в нарушениях работы генов и их продуктов – клеточных белков. Понять эти причины и механизмы – значит наполовину решить и проблему их устранения или лечения больного человека. Взаимодействие клеток с вирусами, сожительство с бактериями, формирование иммунитета к новым и новым антигенам, возникновение неконтролируемого ракового роста клеток, молекулярная природа памяти, развитие наркозависимости, причины старения … – это огромный и нескончаемый перечень проблем, решаемых сегодня медико-биологической наукой. Отдельной главой стоит производство современных лекарств, в котором химики-фармацевты все более уступают место молекулярно-клеточным биологам. Геннно-клеточные инженерные технологии способны дать экологически и генетически чистые лекарства, а пересаженные гены могут вообще устранить хроническую болезнь, например, сахарный диабет.
В последние годы впрямую встала и проблема искусственного производства человека. Искусственное оплодотворение (при необходимости преодолеть мужское бесплодие) – давно и успешно решаемая задача. Но появилась принципиально новая технология зачатия и размножения путем клонирования потомства вообще без мужских половых клеток. Пока это сделано на животных (в Японии с 1990 г. выводят клонированных коров, в Великобритании получена знаменитая овечка по кличке Долли), но и в отношении человека методических препятствий для клонирования уже нет. Зато возникает масса чисто гуманитарных, этических и даже юридических проблем, решать которые можно имея хотя бы общее понимание биологического существа дела.
МЕТОДЫ БИОЛОГИИ
Говоря о методах науки в широком смысле, имеют в виду не конкретные технологические приемы (методики), а методологические принципы, подходы к изучению объектов, явлений, их связей. В общем методы биологии те же, что и в других естественных науках.
Процесс научного познания принято разделять на две стадии: эмпирическую и теоретическую. Это разделение не абсолютно, так как эмпирическая стадия всегда развивается на основе предсуществующих теорий или гипотез, а на теоретической стадии обычно возникает необходимость в эмпирической проверке выдвигаемых новых гипотез.
На эмпирической стадии используются следующие методы.
Наблюдение – изучение объектов живой природы в естественных условиях существования. Это – непосредственное наблюдение (в буквальном смысле) за поведением, расселением, размножением животных и растений в природе, визуальное или инструментальное определение характеристик организмов, их органов, клеток, химический анализ состава и обмена веществ. Для этих целей в современной биологии применяют как традиционные средства полевых исследований – от бинокля до глубоководных аппаратов с видеокамерами ночного видения, так и сложное лабораторное оборудование – микроскопы, в том числе спектральные и электронные, биохимические анализаторы, радиоактивные метки, ультрацентрифуги, разнообразную измерительную аппаратуру.
Экспериментальный метод (опыт) предполагает исследования живых объектов в условиях экстремального действия факторов среды – измененной температуры, освещенности или влажности, повышенной нагрузки, токсичности или радиоактивности, измененного режима или места развития (удаление или пересадка генов, клеток, органов, интродукция животных и растений, космические полеты и т.п.). Экспериментальный метод позволяет выявить скрытые свойства, потенции, пределы адаптивных (приспособительных) возможностей живых систем, степень их гибкости, надежности, изменчивости.
Сравнительный (исторический) метод выявляет эволюционные преобразования биологических видов и их сообществ. Сопоставляют анатомическое строение, химический состав, структуру генов и другие признаки у организмов разного уровня сложности. При этом исследуются не только ныне живущие организмы, но и давно вымершие, сохранившиеся в виде окаменелых останков в палеонтологической летописи.
Любой из названных подходов требует количественного учета и математического описания структур и явлений. Биология все более становится точной наукой, хотя выявляемые в ней закономерности носят обычно вероятностный характер и описываются методами вариационной статистики. Это означает, что то или иное событие не строго детерминировано (предопределено), а ожидается с той или иной степенью вероятности. На основе выявляемых статистических закономерностей можно осуществлять математическое моделирование биологических процессов и прогноз их развития. Например, можно построить модель состояния жизни в водоеме через энное время при изменении одного, двух или более параметров (температуры, концентрации солей, наличия хищников и др.). Такие приемы стали возможны благодаря проникновению в биологию идей и принципов кибернетики – науки об управлении.
Системный метод , как и кибернетический подход, относится к категории новых междисциплинарных методов исследования. Живые объекты рассматриваются как системы, то есть совокупности элементов с определенными отношениями. С учетом иерархичности живых систем каждый объект может рассматриваться одновременно как система и как элемент системы более высокого порядка. Поэтому принципы системной организации справедливы для всех уровней – от макромолекул до биосферы Земли.
Широкое развитие системного движения в современной науке, в том числе и в биологии, означает постепенный переход от анализа к синтезу. Анализ – это дискретный подход, углубление в структуру и функции отдельных элементов системы – внутри клетки, внутри организма, внутри экологического сообщества. Синтез означает интегративный подход, изучение целостных характеристик системы – клетки, организма, биоценоза. Исследование всегда совершается сначала от общего к частному – анализ, а потом от частного к общему, но на новом уровне познания этого общего – синтез. С аналитическим подходом в биологии связаны открытия химической и микроструктурной организации живых объектов, выяснение видового разнообразия среди животных, растений, микроорганизмов, выявление генетической неоднородности организмов внутри популяций и другие внутренние характеристики систем. Постепенно объем накопленных аналитических данных становился достаточным для перехода к их синтезу. Так возникли синтетическая теория эволюции, нейро-гуморальная физиология, современная иммунология, молекулярно-клеточная биология, новая мегасистематика организмов, основанная на их комплексной характеристике – от экологии и анатомии до молекулярной генетики. Решается актуальная задача современного естествознания – создание целостной биологической картины мира.
Повышение интереса к синтезу в науке свидетельствует о переходе от эмпирической к теоретической стадии познания. От получения фактов, через их обобщение начинается выдвижение новых гипотез, далее обычно следует их повторная эмпирическая проверка (новые наблюдения, эксперименты, сравнения, моделирования). Эмпирическая проверка ведет либо к опровержению гипотезы, либо к ее подтверждению с той или иной степенью вероятности. Высоко достоверные гипотезы становятся законами, из них слагаются теории. Но и эти законы, теории носят относительный характер, так как рано или поздно могут быть пересмотрены.
Материал нашего пособия как раз и содержит такие общие теоретические, концептуальные положения современной биологии, хотя в определенной мере мы будем приводить и их эмпирические обоснования. Для начала сформулируем эти положение в общем виде, чтобы яснее были видны конечные цели и пути нашего экскурса в общую биологию.
ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ
Та или иная естественнонаучная концепция представляет некую взаимосвязанную группу понятий, гипотез, теорий, объясняющих какое-нибудь фундаментальное явление или свойство природы. Основные биологические концепции объясняют феномен и свойства жизни. К настоящему времени еще не сложилась какая-либо определенная система биологических концепций. Разные авторы формулируют и комбинируют их по-разному, хотя суть от этого обычно не страдает. Мы предлагаем свой вариант из пяти концептуальных обобщений современной биологии.
1. Концепция системной многоуровневой организации жизни: все живые объекты являются системами разного уровня сложности. Биологические системы образуют непрерывную иерархию уровней структурно-функциональной организации.
2. Концепция материальной сущности жизни: жизнь материальна, ее физико-химическую основу составляет обмен веществ и энергии. В философском смысле это означает первичность материи и вторичность сознания (материализм).
3. Концепция биологической информации и самовоспроизведения жизни: живые организмы воспроизводятся на основе собственной (генетической) информации при взаимодействии с внешней (эпигенетической) информацией. Результатом этого взаимодействия является индивидуальное развитие организмов (онтогенез).
4. Концепция саморегуляции живых систем: живые системы поддерживают относительное постоянство своих внутренних связей и условий функционирования (гомеостаз) на основе сочетания прямых положительных и обратных отрицательных связей.
5. Концепция самоорганизации и биологической эволюции: живой мир возник в результате самоорганизации из неживых химических систем и претерпевает необратимое историческое развитие (филогенез) на основе наследственной изменчивости и естественного отбора популяций организмов, наиболее приспособленных к меняющимся условиям среды.
Предложенная схема не является перечнем биологических дисциплин и в этом смысле не соответствует традиционному построению учебников по обшей биологии (наиболее типичный план включает последовательно главы по биохимии и молекулярной биологии, цитологии, биологии индивидуального развития, генетике, теории эволюции, экологии). Формулируя концепции, мы использовали синтетический подход, хотя некоторые из них базируются преимущественно на одной-двух ключевых дисциплинах. Учащимся предлагается самим, используя общедоступную учебную литературу и комбинируя информацию из разных глав, найти дополнительный материал по предложенным концепциям современной биологии.
Что относится к общей биологии
§ 10. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ РАЗДЕЛА «ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ»
Структура содержания раздела «Общая биология».
Содержание раздела включает основные общебиологические понятия, отражающие строение, функционирование и развитие биологических систем, клеточно-организменной, популяционно-видовой и биосферно-биоценотической форм жизни, теории эволюции, клеточной теории, теории антропогенеза Ф.Энгельса, теории происхождения жизни А.И.Опарина, хромосомной теории наследственности. В содержание входит также материал о роли и месте физических и химических процессов в живых системах, а также о соотношении социального и биологического в природе человека, о специфических особенностях жизни как формы движения материи, об основных областях применения биологических знаний в практике сельского хозяйства, медицины, ряда отраслей промышленности.
По данным Мягковой А.Н. и Комиссарова П.Д. (38), содержание раздела составляют группы общебиологических, гносеологических и политехнических понятий.
Общебиологические понятия начинают формироваться в разделе «Растения». При дальнейшем изучении биологии они обогащаются новым содержанием, развиваются и в разделе общей биологии окончательно формируются на новом, обобщенном уровне. К общебиологическим понятиям относятся: понятия организменной системы жизни (цитология, обмен веществ и превращение энергии в клетке, индивидуальное развитие организмов, обмен информацией, размножение, наследственность, изменчивость, реализация наследственной информации, саморегуляция);
понятия популяционно-видовой формы жизни (вид, популяция, критерии вида, структура вида, видообразование);
биосферно-биоценотические понятия (биосфера, биоценоз, биогеоценоз, обмен веществ и поток энергии в биогеоценозе);
эволюционные понятия (эволюционные факторы, формы отбора, изоляция, результаты эволюции, направления эволюции).
Политехнические понятия раскрывают научные основы и технологические процессы сельскохозяйственного производства и ряда отраслей промышленности. Они включают в себя технологические понятия (порода, сорт, штамм, искусственна отбор, техника и технология получения новых наследственных изменений как материал да отбора) и понятия охраны природы.
Перечисленные выше понятия должны лежать в основе знаний учащихся, изучивших общую биологию. Они отражены в требованиях к знаниям по школьной программе школьной биологии.
Кроме того, в результате изучения содержания раздела учащиеся должны овладеть приемами мыслительной деятельности: умением анализировать биологические явления, сравнивать их и обобщать, устанавливать причинно-следственные связи. Учащиеся должны научиться использовать биологические теории и законы для доказательства материальности и диалектического характера основных процессов живой природы.
Изучение общей биологии позволяет развивать у учащихся умение работать с научной литературой, ставить опыты, проводить наблюдения, готовить микропрепараты и наблюдать их, работать с определителем, причем с большей долей самостоятельности, чем в предшествующих классах.
Являясь завершающим разделом школьной биологии, общая биология обладает большими возможностями в решении воспитательных задач: формирование научного мировоззрения учащихся, экологическое, экономическое, патриотическое, эстетическое воспитание. Особенности содержания раздела позволяют основное внимание уделить выработке систем научных взглядов на природу, что лежит в основе формирования мировоззрения. Изучение раздела ведется целенаправленно, формируя знания о материальности и материальном единстве мира, о всеобщности диалектических законов, о познаваемости природы.
Формированию научного мировоззрения в процессе обучения общей, биологии способствуют возрастные особенности старшеклассников, что позволяет использовать в комплексе знания о природе, как в процессе самостоятельной работы, так и под руководством учителя.
При изучении общей биологии продолжается формирование экологических понятий. Учащиеся узнают об особенностях жизнедеятельности биогеоценозов, их структурах и функциях, формируется система знаний и о взаимодействии природы и общества. Эти знания дают возможность понять место и роль человека в природе и, исходя из этого, выработать систему взглядов и действий по отношению к ней.
Изучение природных ландшафтов, наблюдение объектов природы в самой природе действуют на эстетические чувства учащихся. Экскурсии в природу, обращение к произведениям искусства при изучении видов, сортов растений и пород животных, агроценозов и биогеоценозов необходимо использовать для развития у учащихся чувства прекрасного, осознания необходимости бережного отношения к природе как источнику красоты.
На уроках общей биологии учащиеся могут проводить опыты или наблюдения, слушать лекции или участвовать в беседе в течение целого урока. Меняется, соотношение методов. Если в 6-7 классах на уроках биологии чаще используются наглядные и практические методы, то в 10-11 классах основное значение имеют словесные методы. Методы преподавания общей биологии значительно усложняются при самостоятельной работе учащихся. Довольно частыми на уроках биологии являются выступления с докладами или сообщениями, подготовленными заранее. Проводится работа над текстом из произведений виднейших ученых биологов по специально подобранным учителем отрывка, которые выписываются на карточки и хранятся в кабинете. С этой же целью можно использовать хрестоматию по общей биологии.
При обучении общей биологии большое внимание уделяется работе учащихся с литературой. Школьники должны уметь работать не только с учебником, но и справочниками, словарями, научно-популярной и научной литературой.
При обучении общей биологии используются те же организационные формы-обучения: уроки, экскурсии, внеурочная работа и т.д. Уроки общей биологии подчиняются общедидактической типологии: вводные, обобщающие, раскрывающие содержание, темы, контрольно-учетные, комбинированные. Однако в связи с содержанием раздела и возрастными особенностями старших школьников, уроки общей биологии отличаются своим видовым разнообразием. Это кино- и телеуроки, уроки-лекции, уроки-семинары, уроки-конференции и т.п. Каждый из них играет большую роль в развитии личностных качеств учащихся и вместе с тем способствует усвоению общебиологических понятий. Кратко охарактеризуем некоторые из них.
Уроки-семинары способствуют систематизации и углублению знаний учащихся по общей биологии. Семинар учит школьников излагать свои мысли, аргументировано доказывать, критически воспринимать услышанное. Отличительной чертой семинарских занятий является высокий уровень самостоятельности учащихся при работе с учебником и дополнительной литературой, а также при подготовке докладов и сообщений. Активное обсуждение способствует прочному и сознательному усвоению учебного материала. Однако семинары эффективны лишь тогда, когда учащиеся серьезно к ним готовятся. Для этого учитель заранее знакомит учащихся с темой, вопросами, по которым предполагается обсуждение, и рекомендуемой литературой. При подготовке к семинару учитель должен проводить для учащихся консультации по теме.
Наиболее распространенная структура семинара :
1. Вводное слово учителя, который напоминает учащимся задачи семинара, знакомит с планом, ставит проблему.
2. Выступления учащихся (сообщения по заданным темам).
3. Дискуссия (обсуждение проводится по вопросам семинара).
4. Подведение итогов (на этом заключительном этапе учитель анализирует сообщения и оценивает их, обобщая материал) (Анастасова Л.П.М.1967)
В дополнение к уроку общей биологии проводятся экскурсии.
Школьная программа рекомендует проводить экскурсии в природу, музей, на сельскохозяйственное производство и пришкольный учебно-опытный участок. Учитывая возраст учащихся и уровень их знаний, учебная деятельность школьников в ходе экскурсий должна быть поисково-исследовательской.
Внеурочная работа по общей биологии может быть связана с проведением наблюдений и постановкой опытов в природе, на учебно-опытном участке, в уголке живой природы. Это может быть сбор материала по темам «Эволюционное учение», «Размножение и развитие организмов», «Основы генетики и селекции» и др. Задания чаще всего носят предварительный характер, обобщенные результаты их используются на уроках.
§11. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО МЕТОДИКЕ ПРЕПОДАВАНИЯ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ
ТЕМА: Тематическое планирование по общей биологии
ФОРМИРУЕМЫЕ УМЕНИЯ: продолжить формирование умения составлять план на тему: выделять и схематично изображать систему понятий темы, определять ее задачи, распределять тему по урокам, пользуясь
школьной программой, устанавливать внутрипредметные и межпредмотные связи.
Содержание заключительного раздела биологии составляют наиболее общие закономерности живой природы. Целостное единство разделу придают учения об эволюции и биологической организации, вокруг которых концентрируются основные концепции в современной биологии.
Система понятий раздела состоит из общебиологических, гносеологических, политехнических. Общебиологические понятия включают
в себя организменные, популяционно-видовые, биосферно-биоценотические и эволюционные понятия. Они отражают лишь самые основные стороны организации и эволюции живых систем. Общебиологические понятия развиваются на основе частно-биологических понятий: анатомо-физиологических, систематических, экологических, биохимических, генетических и др.
1. Ответьте на следующие вопросы:
Почему раздел общей биологии называется интегрированным?
Каково его значение в системе биологического образовании учащихся?
Какова структура раздела?
Какие группы понятий составляют его содержание? Выделите общебиологические понятия.
Обоснуйте специфические особенности методов работы со старшеклассниками.
Какие методы и методические приемы необходимо применять для активизации познавательной деятельности учащихся на уроках общей биологии? Объясните на конкретном примере.
Почему при обучении общей биологии широко используются уроки-лекции, семинары, конференции и т.д.?
2. Изучите программу раздела общей биологии и определите, какие биологические теории лежат в основе содержания раздела.
3. Разработайте план на тему «Эволюционное учение»:
· выделите систему понятий темы и изобразите ее в виде схемы;
· определите образовательно-развивающие и воспитательные задачи темы;
· пользуясь программой и учебником, распределите материал темы по урокам, заполните колонку №2 формы № I
1. Закончите разработку тематического плана по установленной схеме.
2. По школьному учебнику ознакомьтесь с содержанием тем «Эволюционное учение», «Происхождение человека», «Основы экологии».
3. Изучите краткие пояснения к занятию № 35.
3; 5; 36; 38; 43; 51; 54
ТЕМА: Методика проведения лабораторных уроков по общей биологии
ФОРМИРУЕМЫЕ УМЕНИЯ: продолжать развитие умений планировать лабораторные работы (отбор изучаемых понятий, натуральных объектов, отработка техники постановки опытов и проведения наблюдений, решение организационных вопросов); планировать лабораторные уроки (определять место лабораторных «работ на уроке, органически включать их в ход урока).
Для лабораторных уроков характерно применение предметной наглядности и практических методов обучения. Слово учителя на таких уроках приобретает иную функцию – это инструкция к работе, контроль за ходом ее выполнения и проверка ее результатов. Источником знаний учащихся при этом является сама работа с объектами природы. В зависимости от дидактических задач лабораторные уроки проводятся при изучении нового материала, на контрольно-учетном уроке, при обобщении и систематизации знаний школьников.
Методика лабораторного урока имеет ряд специфических особенностей. Урок, как правило, начинается с определения темы, задач и содержания работы, объяснения учителя или беседы. Затем учитель проводит подробную устную инструкцию или объясняет, как пользоваться письменной инструкцией к лабораторной работе, знакомит со способами оформления работы, указывает на необходимость фиксации результатов, записи выводов.
Задания учащиеся выполняют индивидуально, небольшими группами или фронтально. Важно, чтобы учащиеся работали самостоятельно, а не заимствовали результаты друг у друга. Если изучается сложный материал, а учащиеся недостаточно владеют методами наблюдения, постановки опытов и т.д., лабораторная работа проводится фронтально: весь ход разделяется на операции, перед началом выполнения каждой из них учитель дает пояснения, а затем помогает учащимся. В заключение работы учитель проверяет результаты деятельности каждой группы.
На лабораторных уроках важно строить работу учащихся в плане поиска, небольшого исследования. В этих случаях перед работой необходимо поставить проблему или познавательную задачу.
В разделе «Общая биология» школьная программа рекомендует проведение ряда лабораторных работ, направленных на формирование и развитие ряда специальных и общеучебных умений. Иногда проведение лабораторных работ по общей биологии в школах затруднено из-за отсутствия натурального раздаточного материала, рекомендаций по методике их организации и проведения, а также инструкций по содержанию этих работ и порядку их выполнения в школьном учебнике биологии. Одну из этих проблем, в частности отсутствие натурального раздаточного материала, можно решить, если при школе есть хотя бы небольшой учебно-опытный участок. С этой целью, планируя работу учебно-опытного участка, составляя перечень выращиваемых на нем культур, учителю биологии необходимо предусмотреть нужды лабораторного практикума и вырастить в течение лета культурные растения, которые могут быть объектами наблюдения учащихся и постановки опытов.
1. Прочитав краткие пояснения данной инструкции, ответьте на следующие вопросы:
Каковы характерные особенности лабораторных уроков?
На каких типах уроков биологии может быть использован данный вид урока?
Какими специфическими особенностями обладает методика проведения лабораторного урока?
2. Пользуясь школьной программой, познакомьтесь с тематикой лабораторных работ по общей биологии.
Определите темы лабораторных уроков и заполните I и 2 колонки таблицы №17.
Тема лабораторной работы
Натуральный раздаточный материал
3. Пользуясь книгой (Пакулова В.М. и др. «Школьный лабораторный практикум по общей биологии», Красноярск, 1990), заполните третью колонку таблицы.
4. Проделайте лабораторную работу на тему «Изучение морфологического критерия вида на живых растениях или гербарных материалах», пользуясь методическими рекомендациями «Школьный лабораторный практикум по общей биологии».
5. Определите место данной лабораторной работы на уроке, ее характер, инструктаж учителя.
6. Составьте план лабораторного урока на тему «Критерии вида»:
а) определите понятия урока и его задачи, подберите оборудование
б) просмотрите кинофильм «Критерии вида»;
в) продумайте возможность использования кинофильма в сочетании с лабораторной работой;
г) спланируйте ход урока.
7. Проделайте лабораторную работу №3, определите ее место на уроке, характер проведения, инструктаж учителя.
8. Выполните лабораторную работу № 5 и разработайте методику ее проведения на уроке.
9. Выполните лабораторные работы №6,7,8, разработайте методику их проведения на уроке.
1. Разработайте развернутый план одного из девяти лабораторных уроков (задание на выбор), задание занятия № 36.
2. Изучите краткие пояснения к занятию № 38.
3; 24; 36; 37; 38; 42; 43; 54
ТЕМА: Методика проведения уроков-лекций
ФОРМИРУЕМЫЕ УМЕНИЯ: планировать урок-лекцию: выделение этого вида урока в системе уроков темы, системы раскрываемых понятий, составление плана лекции, опорного конспекта лекции, организация учащихся на работу с дополнительной литературой.
Вводные лекции позволяют ознакомить учащихся с основными задачами темы или раздела, а в последующем на уроках показывать пути их решения с помощью эксперимента, наблюдений, работы с литературой, в ходе которых школьники ищут ответы на поставленные в лекции по всей теме вопросы. На вводной лекции уместно порекомендовать литературу, дать задания для проведения наблюдений, постановки опытов.
На лекции, раскрывающей содержание конкретных понятий темы, освещаются основные понятия, показывается взаимосвязь и взаимозависимость между ними, делаются обобщающие выводы по данному вопросу.
продолжительностью (она занимает не менее 20-25 минут);
композицией (центром ее является главный тезис);
характером монолога и речевого оформления (ему свойственны определенная внутренняя диалогичность, свобода стиля, экспрессия, эмоциональность и главное – функция).
Лекция по своей функции призвана, давая систему знаний, формировать мировоззрение, воспитывать, направлять на определенную деятельность.
В процессе создания лекции можно выделить 4 этапа: аналитический, ориентационный, экспозиционный, редакционный.
2 этап – ориентационный – включает следующие операции:
1. Определение структуры и настроя аудитории.
2. Формулировка задач.
3. Формулировка главного тезиса лекции. Он представляет собой сжатый в единый абзац ответ на конструктивные вопросы лекции.
1. Отбор фактов и аргументов.
2. Определение плана их расположения.
3. Выбор способов, активизирующих мыслительную деятельность.
4. Нахождение средств привлечения внимания и интереса.
5. Определение их соотношения и места в лекции.
6. Разработка целостной композиции и общего плана лекции.
4 этап – редакционный – совершенствование текста лекции.
1. Вычитка текста лекции, исправление неточных слов и выражений.
2. Замена выражений и форм письменной речи формами устной
3. Разъяснение сложных терминов и понятий, их целесообразие, замена более простыми.
4. Облегчение синтаксического строя речи.
Эффективность лекции во многом зависит от организации учебной деятельности учащихся. Целесообразно использовать такие учебные приемы, как доставление плана, запись основных положений лекции в виде тезисов, конспектирование, составление опорных конспектов, подготовка ответов на некоторые вопросы и др. Все это активизирует познавательную деятельность учащихся, позволяет сосредоточить их внимание на главном и осознать содержание лекции.
В лекции каждого вида можно выделить введение, основную часть, и заключение. Цель введения – активизировать – внимание учащихся, вовлечь их в работу по усвоению знаний. Этого можно достичь приведением ярких примеров, постановкой проблем, сообщением интересных сведений, фактов из жизненного опыта учащихся и др.
Основная часть лекции посвящается изложению учебного материала в строгой логической последовательности.
В заключение подводятся итоги, делаются выводы.
1. Прочитав краткие пояснения данной инструкции, подготовьте ответы на следующие вопросы:
Чем лекция отличается от других словесных методов?
Каковы функции лекции?
В каких случаях учитель выбирает урок-лекцию?
Какие бывают виды лекций, и чем они отличаются?
Какие требования предъявляются к лекциям по общей биологии?
Дайте характеристику основных этапов подготовки к лекции.
2. Пользуясь программой и школьным учебником (темы «Эволюционное учение», «Происхождение человека», «Основы экологии»), определите темы вводной лекции, раскрывающей содержание темы и обобщающей лекции (задание по группам), выполните 1, 2, 3 этапы подготовки к лекции.
1. Напишите текст выбранной лекции и составьте опорный конспект к ней.
2. По школьному учебнику познакомьтесь с содержанием темы «Основы генетики», «Основы селекции».
3. Изучите краткие пояснения к занятию № 39.
ТЕМА: Методика проведения уроков-семинаров
ФОРМИРУЕМЫЕ УМЕНИЯ: определять тему семинара, выделять систему изучаемых понятий, формулировать вопросы и задания учащимся, составлять план проведения семинара, готовить учащихся к семинару.
Семинары играют большую роль в развитии учащихся. Они учат школьников обсуждать поставленные вопросы, самостоятельно анализировать ответы товарищей, аргументировать свою точку зрения, оперативно и четко применять свои знания. У школьников формируется умение составлять реферат, логично излагать свои мысли, подбирать факты из различных источников информации, находить убедительные примеры. Выступления учащихся на семинарах способствуют развитию монологической речи, повышают их культуру общения.
Структура семинарского занятия может быть различной: это зависит от учебно-воспитательных целей, уровня подготовленности учащихся. Наиболее распространенной является следующая структура:
1. Вводное выступление учителя, в котором он напоминает задачи семинарского занятия, знакомит с планом его проведения, ставит проблему.
2. Выступления учащихся (сообщения или доклады по заданным темам).
3. Дискуссия, обсуждение сообщений, докладов.
4. Подведение итогов (на этом заключительном этапе занятия учитель анализирует выступления учащихся, оценивает их участие в дискуссии, обобщает материал и делает выводы).
5. Домашнее задание для закрепления полученных знаний.
Эффективность семинара во многом зависит от подготовки к нему учителя и учащихся. Подготовка учителя будет заключаться в следующем:
1. Выбор темы, определение задач семинара.
2. Подготовка вопросов для обсуждения.
3. Распределение заданий и тем для докладов, сообщений.
4. Организация предварительной работы, консультации, коррекция содержания сообщений, докладов.
5. Отработка структуры семинарского занятия, выбор методов, приемов проведения семинара, подбор оборудования.
Подготовку учащихся к семинару необходимо начинать заранее, примерно за 2-3 недели. Преподаватель сообщает тему, задачи семинара, вопросы для обсуждения, распределяет доклады, рекомендует дополнительную литературу, проводит консультации.
Эффективность семинара зависит от умения учащихся готовить доклады, сообщения. Поэтому при подготовке к семинару учитель подробно объясняет, как готовить доклад, помогает составить план, подобрать примеры, наглядные пособия, сделать выводы. На консультациях он просматривает доклады, отвечает на вопросы учащихся, оказывает методическую помощь. Сообщения и доклады должны быть небольшими, рассчитанными на 3-5 минут. К семинару должны готовиться все учащиеся класса, поэтому, кроме тем для докладов, необходимо спланировать вопросы для обсуждения, подготовить содокладчиков, рецензентов или комментаторов сообщений.
1. Прочитав краткие пояснения данной инструкции, подготовьте ответы на следующие вопросы:
Каково значение семинаров в учебно-воспитательном процессе по биологии?
В чем заключается подготовка учителя к семинару?
Как нужно готовить к семинару учащихся?
Какова структура уроков-семинаров?
В каких типах уроков биологии может быть использован данный
вид урока?
2. Пользуясь программой и школьным учебником, определите тему урока-семинара по изучению нового материала. Общую тему программы подбирает преподаватель, а темы семинаров внутри выбранных тем программы определяют студенты.
3. Выделите систему понятий взятых тем для семинаров, определите их задачи (задание по группам).
4. Проанализируйте содержание семинарских занятий, подготовьте вопросы для обсуждения (задание по группам).
5. Продумайте и сформулируйте темы докладов и сообщений учащихся (задание по группам).
1. Подберите дополнительную литературу к докладам и сообщениям учащихся, составьте список по темам докладов.
2. По журналу «Биология в школе» составьте картотеку статей по проблеме урока-семинара (за пять лет).
3. Изучите краткие пояснения к занятию № 40.
ТЕМА: Становление научного мировоззрения учащихся в процессе обучения общей биологии
ФОРМИРУЕМЫЕ УМЕНИЯ: продолжить формирование умения осуществлять воспитание учащихся в ходе изучения биологии: отбирать соответствующие понятия, формулировать оценочные умения школьников, учить учащихся доказательно отстаивать свою точку зрения
Мировоззрение представляет собой систем взглядов на действительность, в которых человек выражает свое отношение к окружающей его природной и социальной среде; совокупность философских, научных, политических, правовых, нравственных, эстетических взглядов и убеждений. Это определение показывает, что для методики биологии особо важно определить систему научных знаний мировоззренческого значения, выделить методические условия и основные этапы формирования, дать характеристику системы взглядов и убеждений, которые складываются у школьников под влиянием биологических знаний, показать жизненную позицию учащихся отношении к природе и человеку.
Развитию научного мировоззрения в процессе обучения общей биологии способствуют возрастные особенности учащихся старших классов, проявляющих повышенный интерес к философским проблемам в связи с естественной потребностью осмыслить действительность в целом.
Решению данной задачи способствует содержание общей биологии. Изучение ее ведется в свете взаимосвязи трех аспектов нравственного мировоззрения: идей о материальности и материальном единстве мира; о всеобщности диалектических законов; о познаваемости природы. В процессе обучения общей биологии в единстве с развитием диалектического мышления школьников перед ними раскрываются научная картина органического мира, историчность жизни и
ее место в системе форм движения, противоречивый путь познания живой природы.
Выделяют основные условия становления мировоззрения:
1. Глубокое философское осознание учителем всей системы ведущих биологических идей, теорий и понятий, имеющих важное значение для формирования мировоззрения учащихся.
2. Последовательное определение и оценка каждого этапа учебно-воспитательного процесса (темы, урока, вида деятельности учащихся) с точки зрения его роли и возможного вклада в процесс армирования научного мировоззрения учащихся.
3. Согласование содержания мировоззренческих вопросов по биологии с содержанием других учебных предметов как естественного, так и общественно-исторического циклов (межпредметные связи).
4. Обоснование и доказательность общебиологических выводов и сообщений, которые строятся с привлечением научных фактов, использованием данных, полученных специфическими для биологии методами исследования, раскрытием связи теории с практикой.
5. Активизация познавательной деятельности учащихся, направленной на осмысление и осознание основополагающих идей и понятий, развитие стремления уяснить их важность для понимания общих закономерностей живой природы. В этих целях эффективны творческие самостоятельные работы, проблемные ситуации с элементами исследовательского поиска, познавательные задачи теоретического практического характера.
6. Систематическое изучение степени и качества понимания «1цинися мировоззренческих вопросов, а также выяснение их отменил к тем или иным фактам содержания.
7. Развитие потребностей учащихся применять общебиологические знания в учебной и практической деятельности, в которой проявляется отношение учащихся к реальной действительности, их взгляды, стойкость убеждений, правильность поступков и поведения в различных жизненных ситуациях.
Развитие мировоззрения не сводится к усвоению мировоззренческих знаний, а связано с формированием собственной внутренней позиции и отношением к реальному миру. Поэтому необходимо видеть в этом сложном и длительном процессе последовательные этапы становления мировоззрения, для которых характерны специфические виды деятельности учителя и учащихся (см. табл.18).
Соотношение деятельности учителя и учащихся на разных этапах развития мировоззрения школьников. 1
1. Постановка конкретных задач по формированию мировоззрения (на уроках или других организационных формах обучения)
1. Восприятие задачи научного объяснения явлений
2. Раскрытие ведущих идей, теорий, понятий мировоззренческого характера
2. Осмысление научных идей, теорий, понятий
3. Наблюдение за восприятием мировоззренческого материала и управление этим процессом
3. Проявление личностных отношений, уверенность в истинности научных знаний
4. Учет результатов процесса формирования мировоззрения
4. Закрепление и применение своих взглядов в деятельности
5. Постановка новых задач и характеристика уровня их достижения (обобщение)
5. Обобщение мировоззренческих взглядов на достигнутом уровне их развития
Примечание 1 : Зверев И.Д. Проблемы методики обучения биологии в средней школе. М.: Педагогика, 1978. С.147.
В процессе формирования мировоззрения учителю необходимо учитывать показатели уровня сформированности его, свойственные всем этапам развития мировоззрения школьников. Выделяют следующие три уровня.
1. Прочитать краткие пояснения данной инструкции и ответить на следующие вопросы:
Что называется мировоззрением?
Каково значение общей биологии в формировании научного мировоззрения учащихся?
Какие выделяют условия формирования мировоззрения?
Чем характеризуется деятельность учителя и учащихся на разных этапах развития мировоззрения школьников?
Какие выделяют уровни сформированности мировоззрения учащихся?
2. Пользуясь школьной программой и учебником, проанализировать содержание темы «Основы генетики и селекции» с позиции возможности формирования научного мировоззрения учащихся.
Выделите систему мировоззренческих понятий. Определите, какие законы диалектики находят свое подтверждение в содержании данной темы.
3. Определите внутрипредметные и межпредметные связи, способствующие формированию научного мировоззрения учащихся.
4. Разработайте учебные ситуации при изучении предложенной темы, в которых учащимся нужно проявить свои взгляды и убеждения, использовать научное доказательство.
1. Составьте картотеку статей ж. «Биология в школе» за два года, посвященных формированию научного мировоззрения учащихся.
2. Изучите краткие пояснения к занятию № 41.
3; 16; 31; 32; 38; 43; 46.
ТЕМА: Методика проведения экскурсий по общей биологии
ФОРМИРУЕМЫЕ УМЕНИЯ: продолжить развитие умения разрабатывать план экскурсии, формулировать задания для самостоятельной работы учащихся на экскурсии
На уроках биологии и даже лабораторном занятии учащиеся познают отдельные предметы и явления живой природы изолированно друг от друга, так как чаще всего растения и животные изучаются вне связи со средой обитания. На экскурсиях же в живую природу этот недостаток в обучении можно ликвидировать.
В связи с изучением в разделе «Общая биология» искусственного отбора, методов и успехов селекции проводятся экскурсии на производство; в научные учреждения, в процессе которых раскрываются особенности организации производства, пути использования достижений биологической науки, методы научного исследования. Они помогают учащимся проникнуться уважением к труду людей, способствуют профориентационной работе.
Содержание экскурсии учитель конкретизирует с учетом природного и производственного окружения. О времени, месте и цели проведения экскурсии учитель оповещает учащихся заблаговременно, рекомендует прочитать соответствующую литературу.
Экскурсии в природу необходимы для изучения биоценоза: форм взаимоотношений между популяциями, пищевых связей, численности популяций, закономерностей биоценозов.
Для изучения биоценоза (агроценоза) можно использовать плодовый сад, в котором хорошо выявляются пищевые связи между птицами, насекомыми и растениями.
Ведущая роль в экскурсиях на производственные предприятия и научные учреждения, в музеи принадлежит сотрудникам этих организаций. Поэтому их следует заранее информировать о целях экскурсии, о вопросах, которые необходимо ставить перед школьниками.
Экскурсии в эти учреждения имеют иллюстративный характер, ибо не следует рассчитывать на то, что учащимся разрешат самостоятельно познакомиться с аппаратурой, взять в руки объект и рассмотреть его. Большую роль играют задания, которые заставляют учащихся самостоятельно рассмотреть основные объекты, следить за рассказом экскурсовода, записывать необходимые сведения
1. Разработайте план экскурсии в природу на тему «Природные биогеоценозы, сезонные изменения в них»:
а) определите более конкретно тему экскурсии, определите ее место в системе уроков темы;
б) пользуясь программой и учебником, выделите изучаемые на экскурсии понятия;
в) определите вид экскурсии и ее задачи;
г) определите методы ведения экскурсии;
д) разработайте ход экскурсии; задания учащимся для самостоятельных наблюдений;
е) продумайте форму отчетности учащихся.
1. Разработайте план экскурсии в биогеоценозе водоема, степи, агроценозе (сад, огород, поле) – по выбору.










