Олимпиады школьников по биологии — механизм поддержки талантливой молодежи и оценки достижений обучающихся

Предметные олимпиады не только устоявшаяся традиция российского общества, но и действенный механизм выявления талантливых и хорошо подготовленных учащихся, ориентированных на биологию как будущую область профессиональной деятельности. Современные олимпиады крайне разнообразны по содержанию, организации и адресату. Существуют олимпиады разных уровней: школьного, районного, регионального, всероссийского и др. Каждый вид олимпиад имеет свою специфику и значение, вместе с тем можно выявить общие функции, которые присущи им в целом. К ним относятся: социально-культурная, интегративная, обучающая, творчески-преобразующая, профориентационная и оценочно-результативная функции.

Социально-культурная функция направлена на сохранение и развитие научных традиций российского общества, формирование в процессе интеллектуального соревнования активной жизненной позиции, реализацию личностного потенциала участников. Исходя из этого, любая олимпиада включает два основных этапа: отборочный и заключительный. Отборочный этап выявляет школьников, имеющих интерес к биологии, и направлен на развитие у них любознательности, биологического кругозора, стремления к саморазвитию. Поэтому отборочный тур должен проводиться максимально массово, быть доступным наибольшему количеству учеников. Можно сказать, что этот этап носит мотивационно-просветительский характер. Он, с одной стороны, стимулирует достижение высоких показателей, с другой, способствует развитию общей культуры подрастающего поколения путем присвоения идеалов науки.

Заключительный этап по своей сути является элитарным, так как участники в режиме жесткого отбора должны продемонстрировать действительно высокие, выдающиеся показатели, следовательно, призеров и победителей олимпиад разного уровня, в принципе, не может быть много.

Интегративная функция позволяет установить устойчивые взаимосвязи между всеми ступенями школьного образования, а также между общим и профессиональным образованием. При проведении олимпиад она определяет включение заданий повышенного и высокого уровней сложности в содержание работ. Кроме того, интегративная функция определяет синтез теоретических и практических знаний в содержании заданий.

Обучающая функция направлена на формирование, углубление, развитие биологических знаний учащихся как в процессе подготовки к олимпиадам, так и при участии в них.

Творчески-преобразующая функция обуславливает включение заданий и вопросов исследовательского и творческого характера, развивающих логику, воображение, дивергентности мышления учащихся.

Творческая деятельность учащихся направлена на овладение творческим опытом познания, создания, преобразования, использования в новом качестве объектов культуры в процессе образовательной деятельности. Любую деятельность, в том числе и творческую, можно представить в виде выполнения определенных заданий. Задания творческого рода — отличительная особенность любой олимпиады, их «визитная карточка». Развитие творческих способностей учащихся, формирование у них умения самостоятельно приобретать и применять знания — одна из приоритетных задач современного образования. Используя специфические способы диагностики, можно осуществить выявление, а также развитие творческих наклонностей личности.

Данные формы и методы дают неоценимую информацию о творческом потенциале и таланте учащихся, о ростках интереса к изучению школьных дисциплин, к исследовательской деятельности. В результате чего происходит развитие системы знаний и умений, обеспечивающих самостоятельный поиск, освоение и преобразование необходимой информации.

Вместе с тем включение учащихся в творческую деятельность при традиционном обучении биологии по-прежнему ограничено. Поэтому, продуктивной формой активизации познавательного интереса и самостоятельности школьников, формирования и реализации опыта творческой деятельности являются предметные олимпиады.

Профориентационная функция позволяет продемонстрировать прикладное использование биологических знаний в мире современных профессий. Через выполнение заданий можно познакомить учащихся с профессиями в области экологии, медицины, строительства и др. Профориентационная функция олимпиады определяет необходимость включения заданий, направленных на определение степени развития знаний и элементарных умений, которые могут быть востребованы в той или иной области профессиональной деятельности.

Оценочно-результативная функция, в целом, позволяет дать оценку уровню биологической подготовки учащихся. Особое значение данная функция приобретает при разработке четких требований и критериев, согласно которым можно однозначно оценить выполнение любого типа заданий.

Кроме того, олимпиада воздействует на мотивационную сферу учащихся и способствует тем самым ценностному отношению к науке, к человеческому познанию вообще. Данный массовый вид соревнований характеризуется состязательностью (которая включает познавательную потребность, разнообразие мотивов и действий, направленных на успешное участие и победу), проверкой участниками своих возможностей на пике эмоционального переживания и волевого напряжения.

В отличие от конкурсов, написания рефератов или подготовки исследовательских работ олимпиады охватывают более широкий крут знаний по тому или иному школьному курсу и способствуют расширению общего кругозора учащихся.

При учете данных функций конструируются олимпиадные задания. Существуют различные формы организации олимпиады: в виде устного собеседования, письменной работы или практикума. При письменном варианте существует несколько подходов к представлению материала и структурированию олимпиадной работы: тестовая, творческая и смешанная модели.

Системообразующим фактором любой олимпиады являются олимпиадные задания, имеющие многофакторную характеристику (по И. Я. Лернеру): содержательную, процессуальную, формальную и функциональную. Причем, если содержательная и процессуальная характеристики задания учитывают деятельность обучающегося, его возможности, то функциональная и формальная характеристики связаны главным образом с деятельностью учителя, его творчеством.

Содержательная характеристика требует, чтобы задания предусматривали знание обучающимися предмета, владение умениями, в том числе творческой деятельности. Олимпиадные задания должны охватывать все аспекты содержания биологического образования.

Тесты позволяют экспертам определить уровень развития знаний и умений участников олимпиады за счет точного, простого и быстрого («автоматического») сравнения его с эталоном. Диагностичность тестовых заданий заключается в их быстром выполнении и обработке — в этом заключается достоинство тестирования, отличающее его от других способов контроля.

В то же время необходимо реально оценивать, что можно, а что нельзя выявить с помощью тестов, чтобы не подменить предмет диагностирования.

Талантливый человек мыслит нестандартно, поэтому верным должно признаваться любое корректное решение приведенной задачи, независимо от того, насколько оно совпадает с предложенным решением. В этом видится недостаток тестов (особенно «закрытого» типа), так как не на все вопросы, особенно связанные с составлением прогнозов, моделей, можно создать эталоны ответов. Следовательно, в олимпиаде должны сочетаться задания и вопросы как тестового, так и проблемнотворческого уровней.

Рассмотрим подробнее данную характеристику на примере олимпиадных заданий по биологии.

• • Задания должны опираться на научные основы биологии, категориальным аппаратом которых является комплексность, системность, дискретность, самоорганизация, историчность, глобальный эволюционизм и др.
• • Задания должны учитывать разнообразие видов биологических связей (причинно-следственные, целевые, функциональные, генетические, структурные, вероятностные, прогностические) и умения, с помощью которых они устанавливаются (выявлять истоки, сущность и пути решения проблемы, оценивать и прогнозировать биологическую ситуацию на основе биологических знаний и установления межпредметных связей).
• • Задания должны предполагать многовариантность решения поставленной проблемы.
• • Задания должны ориентировать на использование принципов системного познания мира (дискретность, системность, отражение реальности, существенность, инструментальность, возможность проверки, открытость).
• • Задания должны выявлять и развивать умение работать с различными источниками информации.
• • Задания должны стимулировать к определению и выражению ценностных отношений школьников: содержать ситуации нравственного выбора, оценки, обоснования мировоззренческих идей.

К процессуальной характеристике относится учет уровня развития познавательной самостоятельности обучающихся: от применения знаний и умений по образцу в повторяющихся учебных ситуациях — к их творческому применению в новых условиях.

Творческий процесс психологи рассматривают как единство интуитивного и логического. К интуитивному постижению и решению проблемы ведет опыт предшествующей познавательной деятельности, причем, по мнению психологов, этот опыт должен быть недостаточно глубоко осознан или полностью не осознан. Тогда интуитивное решение проблемы происходит путем «прямого ее усмотрения».

Чтобы помочь ученику в интуитивном решении проблемы, необходимо актуализировать предшествующий опыт, причем, чем многообразнее познавательная деятельность, тем большей возможностью использовать неосознаваемый продукт предшествующего опыта он обладает.

Итак, способы актуализации решения должны быть такими же, каким был получен этот неосознаваемый продукт предшествующего опыта.

Однако, как определил известный психолог Я. А. Пономарев, такой опыт мало эффективен, если он сложился в действиях, предшествующих решению задачи или проблемы — подсказка должна следовать не перед-, а за задачей^[1].

Тогда, предоставляя учащимся возможность работать с объектом приблизительно так же, как раньше (чтобы они могли использовать в качестве подсказки неосознаваемый продукт предшествующего действия), можно подтолкнуть их к самостоятельному открытию какоголибо знания.

В качестве примера можно привести серию проблемных ситуаций, связанных с необходимостью технического усовершенствования микроскопа. Учащееся хорошо знакомы как с техникой приготовления микропрепаратов, так и с работой микроскопа, причем с каждым годом происходит наращивание соответствующих знаний и совершенствование умений. В ситуации интриги, занимательности школьники будут с удовольствием переконструировать известный им с младших классов прибор.

Вопрос. Без оптики не может обойтись практически ни одна область хирургии. Реконструктивная, пластическая, нейрохирургия, гинекология и урология, операции на лимфатических сосудах, трансплантация и ретрансплантация органов и тканей — везде используют операционный микроскоп. По строению он похож на современный учебный микроскоп, но профессиональная деятельность рождает определенные проблемы.

Обычно кроме главного хирурга в операции участвуют второй хирург и медсестра, однако проблема заключается в том, что ставить еще два микроскопа не позволяют условия операционной комнаты. Как усовершенствовать хирургический микроскоп, чтобы он был доступен для одновременной работы нескольких человек?

Правильный ответ. Для усовершенствования хирургического микроскопа к нему можно присоединить дополнительные тубусы (такие приборы получили название триплоскопов).

Вопрос. Обычно микроскоп крепится к специальному устойчивому треножнику. Но при большом увеличении даже чуть заметное сотрясение исследуемого объекта или частей микроскопа может сбить всю «картинку» перед глазами, что недопустимо при условии дефицита времени, отведенного на операцию. Как сохранить надежность работы микроскопа в условиях хирургической операции?

Правильный ответ. Высокая разрешающая способность операционных микроскопов требует надежной фиксации самого прибора. Поэтому большинство моделей микроскопов крепится к потолку операционных.

Вопрос. Во время операции врачам нужно очень быстро перемещать объектив при переходе от одного участка раны к другому, но такое перемещение должно быть не только быстрым, но и точным, хотя известно, что на установление фокуса требуется немало времени. Кроме того, любые трансформации микроскопа во время операции нежелательны. Что можно было бы сделать для решения данной проблемы?

Правильный ответ. Большинство моделей хирургических микроскопов крепится к потолку операционных. Совершенно неподвижным должен быть и оперируемый. И все же, когда нежно перейти на другой участок раны, врачу приходится решать вопрос: перемещать объектив или менять положение операционного стола с зафиксированным больным? Второй вариант чаще оказывается более целесообразным, так как перефокусировка микроскопа отнимает больше времени.

Вопрос. При операции у микрохирурга заняты обе руки, но необходимо постоянно регулировать фокус и освещенность, передвигать объективы и окуляр. Каким образом хирург мог бы одновременно оперировать и работать с оптикой микроскопа?

Правильный ответ. Во время операции у микрохирурга заняты не только обе руки. Ножной педалью регулируется фокус и освещенность, захватив же зубами специальный загубник, можно передвигать объектив и окуляры, не выпуская из вида операционное поле.

Вопрос. Научный эксперимент должен давать повторяемые результаты и подтверждаться независимыми опытами других исследователей. Проводя эксперимент с микроскопическим объектом, исследователь систематически наблюдает, сравнивает промежуточные и конечные показатели его состояния, тщательно регистрирует результаты наблюдений в журнале или дневнике. Но возможность знакомства других ученых с результатами исследования ограничены: одни записи не могут дать полной картины, а микрообъект недолговечен. Как сделать доступным наблюдению многих ученых операционное поле одного экспериментатора?

Правильный ответ. Для решения данной проблемы к микроскопу присоединяют фотоили видеоаппарат, телевизионную камеру. Так удается получить порой уникальные снимки и затем без спешки, в спокойной обстановке разобрать весь ход операции, проконсультироваться с коллегами или специалистами других отраслей медицины.

Вопрос. Медицинская радиология — область медицины, изучающая как влияние радиации на организм; проблемы противолучевой защиты, так и применение ионизирующих излучений для распознавания и лечения болезней. Для изучения реакции организма на радиацию, ученые производят эксперименты путем воздействия радиоактивных веществ и излучений на живую систему. Но опыты, приводящие к гибели подопытных животных, негуманны. Поэтому сейчас разработана методика экспериментального воздействия радиоактивных и токсических веществ на отдельные клетки. Однако работа с микроскопом вынуждает экспериментатора тесно контактировать с зараженной клеткой (ставшей источником радиации), что не может не сказаться на его здоровье. Как обезопасить работу исследователей?

Правильный ответ. Используются особые машины-манипуляторы. Любое движение руки хирурга в точности, но с меньшим размахом повторяется инструментом, например, иглой, закрепленной на другом конце рычага-манипулятора. Поэтому исследователь может быть удален от излучающей радиацию клетки на безопасное расстояние.

Учет специфики вопросов и заданий является важным моментом в подготовке олимпиад. Они формулируются в разнообразных формах с учетом степени сложности и творчества: в виде задачи, вопроса, проблемной ситуации, теста, высказывания и т. д.

При выполнении олимпиадных заданий школьники 11—14 лет предпочитают вопросы игрового характера, учитывающие их творческий опыт, старшеклассникам более интересны задания оценочного характера, связанные с решением многообразных проблем научного и практического характера.

Чтобы поставить всех учащихся в равные условия, вопросы олимпиады должны быть связаны со школьной программой, т. е. соответствовать базовому уровню образования. Данное условие позволяет избежать перегрузки школьников, кроме того, чрезмерно сложные задания подрывают веру учащихся в свои силы, снижают интерес к олимпиаде. Интерес же к продолжению олимпиадной (как и любой другой) деятельности подкрепляется достигнутыми успехами.

Вместе с тем, победителем школьной олимпиады может стать только тот учащийся, который хорошо ориентируется в разных областях биологической науки. Поэтому задания должны включать вопросы из разных курсов учебного предмета или вопросы, выходящие за рамки учебной программы.

Кроме того, задания должны отличаться нестандартной формой и проблемным содержанием (вопросы истории науки, сложные вопросы биохимии, физиологии человека и животных и др.). Учащиеся должны показать умения обосновывать принятое решение, оценивать принятое решение, аргументировать выводы, прогнозировать, выявлять причинно-следственные связи и биологические закономерности и т. д.

Итак, разумное сочетание требований нестандартности и доступности достигается путем подбора комплекта из заданий разного уровня сложности и новизны.

При составлении текстов школьных олимпиад используются следующие типы задании и вопросов^[2]:

• 1. требующие мобилизации имеющейся в памяти информации;
• 2. викторинного характера;
• 3. с рисунками и схемами;
• 4. на отгадывание изображенного объекта;
• 5. типа «найди ошибку»;
• 6. на наблюдательность;
• 7. на перечисление;
• 8. на классификацию;
• 9. на моделирование биологического объекта;
• 10. на прогноз;
• 11. о функциях;
• 12. на связь строения с образом жизни;
• 13. на связь строения и функции;
• 14. о способах решения задачи;
• 15. на сопоставление;
• 16. на глобальные связи;
• 17. требующие выдвижения гипотез;
• 18. задания на моделирование эксперимента;
• 19. тестового характера и др.

Многофакторная характеристика олимпиадных заданий включает функциональную характеристику (по И. Я. Лернеру), учитывающую многообразие контроля учебной деятельности.

В олимпиадных работах приоритет отдается не столько правильности ответа, сколько полноте и корректности выполняемых действий. Это накладывает высокую ответственность на экспертов, выполняющих их контроль (то есть проверку и оценивание).

Задания олимпиады школьников по биологии содержат, как правило, вопросы и упражнения различных типов и степени сложности. Сложные вопросы олимпиады играют главную роль в отборе победителей олимпиады. Их решение требует от участников олимпиады большого напряжения сил, и с ними могут справиться лишь те учащиеся, которые находятся на достаточно высокой ступени интеллектуального развития и овладения системой биологических знаний.

Ответ на олимпиадный вопрос должен показать, в какой мере школьник может творчески использовать имеющийся у него запас знаний, насколько свободно он владеет фактами науки, навыками абстрактного мышления.

Помимо правильности олимпиадного ответа, оценка складывается из следующих критериев:

• • беглость — суммарного числа высказанных идей и предположений;
• • гибкость — решение задач, относящиеся к разным смысловым категориям; степень разнообразия ответов (отсутствие инерции в вариантах ответа);
• • оригинальность — нестандартность решения, отклонение от общепринятого, экстравагантность идей;
• • сопротивление замыканию — устойчивость к шаблонности и противодействие стремлению пойти по пути наименьшего сопротивления;
• • разработанность — степень детализации, тщательность в разработке уже придуманной идеи («отрицательный» показатель для диагностики).

Одним из важнейших критериев ответа должна быть оценка личностного подхода учащихся, наличие суждений оценочного характера.

Участники олимпиады должны знать, что решение каждой задачи должно быть выполнено максимально подробно, поскольку итоговая оценка учитывает то, какой процент приведенного решения является верным. Более подробные и полные решения оцениваются большим количеством баллов.

Характерной чертой научного мышления является комплексный и системный подходы к явлениям, предполагающие следующие действия^[3]:

• 1) адекватное активное восприятие;
• 2) ассоциативное мышление, узнавание;
• 3) вопросительная активность, преодоление непонимания;
• 4) структурирование, внутреннее связывание;
• 5) смысловая догадка (схватывание идеи, интерпретация смысла, гипотетические предположения, эвристы);
• 6) смысловое свертывание, адекватное действие.

Поэтому для целостного процесса понимания и осмысления различных явлений и процессов требуется разностороннее рассмотрение причинно-следственных связей.

Решению данной задачи (целостного понимания биологических явлений) способствует установление междисциплинарных связей:

• 1) с объектами (онтологическая междисциплинарность);
• 2) с теориями (эпистемологическая междисциплинарность);
• 3) с методами (методологическая междисциплинарность);
• 4) с проблемами^[4].

По мнению известного специалиста по философии науки М. Роко, междисциплинарность дает более общую научную картину мира, в которой разные научные дисциплины «сливаются, демонстрируя единство свойств и законов окружающей нас природы»^[5].

Поэтому при оценке ответов учащихся учитывают широту междисциплинарного переноса знаний и умений. Считаем данное положение объяснением необходимости предоставления школьникам во время олимпиады словарей, справочников, карт и др.

В ходе подготовки к олимпиадам обучающимся следует опираться на списки соответствующей литературы (преподаватель руководит ее чтением), решать и анализировать олимпиадные задания прошлых лет (выполнять их в команде), участвовать в викторинах, турнирах, конкурсах, биологических конференциях по актуальным проблемам науки, дискуссиях по различным проблемам.

Для этого не редко приглашают ученых, учителей школы, старшеклассников, победителей прошлых олимпиад. Такая работа нередко перерастает в организацию биологического клуба, кружка.

Таким образом, творческий характер олимпиадных заданий, развивающих интерес к предмету и навыки познавательной самостоятельности, обладают огромным потенциалом в выявлении наиболее талантливых, увлеченных наукой школьников, существенно расширяют их возможности в выборе профессии, связанной с биологической наукой и практикой.

Безусловно, работа по подготовке школьника к олимпиаде предполагает большую самостоятельную работу ученика с дополнительной литературой, в том числе и по поиску ответов на вопросы и задания, предлагаемые учителем. На основе анализа различного рода заданий, представленных выше, можно выделить несколько основных направлений самостоятельной деятельности школьников при подготовке к олимпиаде по биологии:

Первое направление связано с углублением программных знаний учащихся по биологии. При этом важно обращать внимание на установление общих биологических закономерностей, сходных структурах, механизмах жизнедеятельности и регуляции у представителей разных царств живой природы.

Вторым направлением подготовки к участию в олимпиаде является решение проблемно-творческих заданий, направленных на применение знаний в новой ситуации. Необходимо помнить, что биологические задания, как правило, предполагают несколько возможных ответов, поэтому желательно предложить как можно больше вариантов решения проблемы. Если необходимо, рассуждения подкрепляются конкретными примерами. Ответ должен быть сформулирован лаконично, по существу. Кроме того, приветствуется грамотное владение биологической терминологией.

Следует помнить, что в последнее время в олимпиадных работах стали встречаться особого рода творческие задания, связанные с созданием биологических моделей или рисунков.

Третьим направлением подготовки к олимпиаде является расширение биологического кругозора. Сюда относится работа по поиску учениками интересных фактов из жизни природы, сведений о необычных растениях и животных, знакомство с многообразием животного и растительного мира. Такого рода деятельность крайне важна, так как в связи с достаточно жесткой регламентацией в содержании школьных учебников отображено весьма ограниченное количество видов, представлены преимущественно типичные представители основных систематических групп.

Особую группу составляют задания, связанные с анализом живых объектов или их изображений. Как правило, они связаны с распознаванием, определением и описанием растений или животных.

Четвертым направлением подготовки является решение биологических задач по генетике, цитологии или экологии. Если решению задач по генетике уделяется существенное внимание в школьной практике, то не редко задания по цитологии разбираются поверхностно.

• [1] Пономарев, Я. А. Психология творчества. — М.: Издательство «Наука», 1976. —301 с.
• [2] Биология в вопросах и ответах: Учебное пособие / М. Б. Беркемблит, С. М. Глаголев, М В. Голубева и др. — 2-е изд. — М.: МИРОС — Междунар. отношения, 1994. — 216 с.
• [3] Ермолаева М. Г. Продуктивная самостоятельность учителя и ее сопровождение в постдипломном педагогическом образовании: монография. — СПб: СПбАППО, 2010. — 156 с. — (Научные школы Академии.
• [4] Цит. из: Аршинов В. И. Междисциплинарность как проблема рефлексии современной нано-техно-научной практики. Междисциплинарность в науках и философии[Текст] / Рос. акад. наук, Ин-т философии; Отв. ред. И. Т. Касавин. — М.: ИФ РАН, 2010. — 205 с.
• [5] Роко М. Конвергенция и интеграция // Фостер Л. Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности. М., 2008. С. 286.