Изучение биологических теорий лежит в основе формирования научного мировоззрения у обучающихся. Обучающиеся должны понимать природные процессы и уметь их объяснять с точки зрения материализма, обосновывать свои высказывания с научной точки зрения.
Теория естественного отбора – одно из основных теорий в биологии. Теория естественного Ч.Дарвина получила теоретическое и экспериментальное подтверждение, стала частью современной синтетической теории эволюции
Несмотря на математическую логичность этой теории, у обучающихся формируется неправильное представление о причинах, механизме естественного отбора и его результатах.
Причин несколько. Одна из причин – это первоначальное формирование знаний о приспособленности организмов к среде обитания. Возрастные физиологические особенности 6–7-классников не позволяют освоить достаточно сложный материал о причинах эволюции, например, наследственной изменчивости, факторах эволюции, механизм возникновении адаптаций, результатах эволюции. В 6-7 классе важно накопление фактического материала о приспособленности организмов к условиям обитания, соотнесении строения и условий окружающей среды. В 7 классе возможности физиологии головного мозга и суммарный объем знаний позволяют, без углубления в биохимию, представить процесс естественного отбора. В 9 11 классе не соотносятся генетические основы наследственности с самим процессом возникновения изменений, их исследования и отбора окружающей средой.
Вторая причина – это процесс, не материальный объект, растянутый во времени, географически может быть отдаленным, неощущаемый, как материальный объект как плод яблока.
Третья причина, естественный отбор – это процесс имеющий причину и следствие, то есть для его изучения нужно уметь выяснять и понимать причины, раскрывая механизм, объяснять последствия, то есть уметь устанавливать причинно-следственные связи.
В-четвертых, влияние мифологического мировоззрения окружающего социума – да есть какой-то естественный отбор, но выживает наиболее сильный.
Вопрос как на различных этапах обучения сформировать правильное представление о естественном отборе?
Чисто теоретическое изучение учебного материала не дает нужного результата, следовательно, необходимо смоделировать этот процесс. Для изучения естественного отбор, представляющего собой процесс, происходящий в природе, автор работы предлагает выбрать тип модели, исходя из его нематериальности. Это будет идеальная модель, основано на мыслительной аналогии. Из всех видов интуитивного моделирования – это интуитивное моделирование.
Какие задачи решаются при достижении образовательных целей:
Методологические:
А. На основе теоретической модели разработать методику изучения естественного отбора;
Б. разработать методические приемы работы с моделью естественного отбора в различных классах:
- Создание теоретической модели;
- По мере накопления знаний, усложняя схема, раскрыть влияние факторов эволюции на ее механизм и результаты;
- “Наложить” генетические знания на изучаемую схему, получить наглядное выражение достаточно сложного для изучения теоретического материала, имеющего абстрактную природу.
Этапы применения метода моделирования в биологии при изучении темы “Естественный отбор”:
А. Получение первоначальных теоретических знаний. Изучение факторов эволюции, механизма естественного отбора, результатов эволюции, микроэволюции и т.д. с помощью учителя. Основа для изучения теории - динамическая таблица “Естественный отбор по Ч.Дарвину” - <Рисунок 1>.
Б. Построение и изучение процесса на модели с использованием бланка – схемы естественного отбора. 7 класс - <Рисунок 2>, <Рисунок 3>; 9 класс – <Рисунок 4>, 11 класс - <Рисунок 5>, <Рисунок 6> и шаблонов особей, терминов - вклеек.
В. Создание множества знаний. Задания на влияние факторов эволюции и движущих сил эволюции.
Г. Перенос знаний на реальный процесс (объект). Проблемное задание.
Рассмотрим особенности изучения темы в 7, 9, 11 классах.
В 7 классе на урок – моделирование рекомендуется занять 2 урока. Акцент делается на изучение теории с применением таблицы “Динамическая модель “Естественный отбор” <Рисунок 1>. Изюминка модели – фигурки рыб F1 приклеины к кармашкам для вкладышей “Места обитания”. Меняя вкладыши – обсуждаем вопрос о выживаемости особей в данных условиях и причинах этого. Тем самым формируем представление о борьбе за существовании и результатах естественного отбора. Таблица предоставляет возможность изучить такие факторы эволюции, как наследственность, изменчивость, изоляция, борьба за существование, естественный отбор, результаты естественного отбора. Обучающиеся знакомятся с такими понятиями – факторы (условия) окружающей среды, ресурсы, конкуренция, видообразование.
Выполняя задания по создания местообитания и соответствующих им родительских парах, изменяя потомство, отбирая к условиям местообитания – обучающиеся моделирую процесс отбора особей. Работая с учебником и терминами вклейками – объяснить эволюционный процесс с научной точки зрения.
Затем рассматривая изоляцию как фактор эволюции, объяснить видообразование и его принцип.
В 9 классе первоначально изучается теория с использованием учебника, тетради на печатной основе. Затем работа с таблицей “Динамическая модель “Естественный отбор” и на следующем этапе изучения темы предлагается смоделировать процесс отбора и выживания особей, объяснить механизм эволюционного процесса. С помощью учебника, терминов – вклеек, при дальнейшем изучении темы теории эволюции в подтеме “Современная теория эволюции”, объясняется процесс возникновения новых признаков и механизм их отбора.
Тема “Эволюционное учение” в 11 классе предполагает как знакомство с историей вопроса, так и объяснением процесса на основе современных исследований и доказательств современной науки. Так изучение Ч. Дарвиным механизма искусственной эволюции основой для обоснования теории естественного отбора. Поэтому моделирование осуществляется в два этапа: первый – мастерская “Искусственный отбор”. В ходе мастерской “Учение об искусственном отборе” из предковой формы для удовлетворения потребностей человека создаются новые сорта растений или породы животных. Затем, второй этап - “Учение Ч.Дарвина о естественном отборе”. Выполнение модели и работа с ней осуществляется поэтапно в течение всего времени прохождения темы “Эволюционное учение”. В процессе моделирования не только воссоздается логика рассуждения Ч.Дарвина, объясняющая процесс возникновения и отбора особей, приспособленных к окружающей среде, процесс видообразования, причины и результаты эволюции, но и рассматриваются эти процессы с современной точки зрения, подводится генетическая доказательная база. Предлагаемая модель естественного отбора предполагает отработку на ней таких факторов эволюции как природные катастрофы, популяционные волны, дрейф генов. Полученный статистический материал однотипных особей у части класса представляет возможность рассмотреть изменение частоты генов в ходе отбора особей в ходе решения задач на законы Харди–Вайнберга.
Во всех классах этап моделирования, работы с теорией сопровождается обсуждением материала, анализируются результаты, делаются выводы.