Путь движения понятий

От простого специального — к сложному специальному, а от него — к общебиологическому. Это индуктивный путь, таким образом, формируются эмпирические понятия предмета «Биология». В разделе «Общая биология» общебиологические понятия развиваются как специальные (цитологические, генетические, эволюционные и др.).

Между понятиями существуют многосторонние и подвижные связи. Понятия сталкиваются, расходятся, оказываются в различных отношениях друг с другом.

Учителю необходимо знать, как происходит движение понятий из темы в тему, из курса в курс. Важно заранее отчетливо выявить, где понятия связываются и обобщаются, переходят из одного порядка в другой.

Пути движения понятий полезно представить графически в виде графологической структуры понятия или структурно-логической графической схемы (СЛГС) (рис. 6.1).

В структуре подобного типа выделяются понятия нулевого уровня (рассматриваемые понятия), а его составляющие — понятия I, II, III и т. д. уровней. Например, при описании понятия «клетка как структурная единица живого» можно выделить понятия: «клеточная мембрана», «ядро», «цитоплазма». Понятие «клетка» относится к понятию нулевого уровня; понятия «ядро, цитоплазма, клеточная мембрана» — понятия первого уровня. Составляющее понятие, например «хромосома» — понятие второго уровня, и оно является составным элементом понятия «подсистемы — ядро». Составляющее понятие «митохондрии» является также понятием второго уровня и соотносится с понятием «цитоплазма» и т. д. Разноуровневые понятия соотносятся между собой как целое и частное, общее и частное. Подробное словесное описание понятия представляет линейную структуру, оно объемно.

Рис. 6.1. Графическая структура биологического понятия.

Приведем пример структуры биологического понятия «химический состав семян» (6-й класс) (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Граф логической структуры понятия «Химический состав семян».

Опорными понятиями при формировании понятия «ферменты — регуляторы обмена веществ» на общебиологическом уровне являются физиологические понятия (8-й класс): «субстрат», «пищеварительные ферменты», «избирательность действия ферментов», «пищевые отравления», «витамины — регуляторы обмена веществ», «обмен веществ».

В классах с углубленным изучением биологии требуется более детальная систематизация известных учащимся фактов и подбор дополнительного содержания.

При формировании понятия «ферменты» на основе системного подхода прослеживаются следующие содержательные линии (основные аспекты, характеризующие ферменты как регуляторы; логические основания для характеристики понятия «ферменты») (по Ю. П. Шаркову):

• 1) химическая природа ферментов;
• 2) свойства белков-ферментов (избирательность действия, денатурация и ее последствия);
• 3) биологическая функция ферментов;
• 4) многообразие ферментов:
  • а) по строению (простые, сложные; апофермент, кофермент);
  • б) по типу катализируемых реакций (гидролазы, оксиредуктазы, синтетазы);
  • в) по избирательности действия на субстрат: пептидазы, липаза, амилаза;
• 5) механизм действия ферментов (фермент-субстратный комплекс, активный центр фермента, «запрос» энергии химической реакции при участии фермента);
• 6) скорость химической реакции и ее зависимость от температуры, наличия фермента;
• 7) отравления ферментов, следствия отравления ферментов на уровне клетки и организма. Последние обобщаются на основе известных учащимся последствий пищевого отравления, необходимо также выяснить причинно-следственные отношения, а именно блокирование активного центра у пищеварительных ферментов (адсорбционный центр) пищевыми токсинами.

При использовании химических понятий о катализаторе необходимо развести понятие «фермент-катализатор (биокатализатор)» и химическое понятие «катализатор». С этой целью используется прием сравнения. Сравнение названных предметов проводится по следующим признакам.

• 1. Химическая природа ферментов и катализаторов в неорганическом и в органическом синтезе.
• 2. Скорость химической реакции и ее зависимость на уровне клетки от наличия ферментов и концентрации субстрата. Влияние неорганического катализатора на скорость химической реакции в неорганическом синтезе.

Заброс энергии химической реакции в неорганическом катализе и в биоорганическом ферментативном синтезе.

Основная задача сравнения заключается в том, чтобы выделить особенности ферментов как биологических катализаторов, устранить возможное отождествление понятия «биокатализатор» с химическим понятием «катализатор».

Методические особенности использования живых объектов в образовании биологических понятий (по Н. В. Лукьяновой).

Процесс обучения биологии строится на основе фундаментальной методической закономерности, которая, по словам Н. М. Верзилина, «заключается в планомерном образовании и развитии понятий у учащихся», составляющих систему знаний о познаваемой окружающей действительности. Рассматривая образование понятий как процесс и результат обобщения существенных признаков биологических объектов и явлений, мы не можем оставить без внимания мыслительную деятельность учащихся. Работа по выделению существенных признаков должна строиться в ходе непосредственной практической деятельности с живыми объектами посредством элементарных приемов мыслительной деятельности: анализа, синтеза, сравнения, обобщения. Такая работа может проводиться в рамках урока биологии, экскурсии в природу, в ходе урочных и внеурочных наблюдений и опытов. При организации работы необходимо учитывать следующие моменты.

• 1. Проводить целенаправленный отбор живых объектов, обладающих ярко выраженными признаками, для раскрытия содержания того или иного понятия.
• 2. Активизировать мыслительную деятельность учащихся через знакомство с отдельными операциями и последовательностью их выполнения в составе основных приемов мыслительной деятельности (анализ, синтез и т. д.).
• 3. Строить процесс образования понятий на основе взаимосвязанной чувственно-практической деятельности учащихся с живыми объектами (с включением зрительных, осязательных, слуховых, двигательных анализаторов) и мыслительной деятельности учащихся.
• 4. Проводить специальные упражнения познавательно-практического характера с целью закрепления понятий. Так, например, при закреплении понятия об экологических группах растений учащимся предлагается следующее задание: рассмотрите светолюбивое растение сухих мест обитания — толстянку портулаковую. Среди главных признаков растений этих экологических групп найдите один лишний: листья небольшие по размерам, кожица толстая, есть толстый восковой налет, устьица на верхней стороне листа, хорошо развита механическая ткань.

Профессор Ирина Николаевна Пономарева выделяет три способа формирования биологических понятий: дедуктивный, индуктивный и традуктивный (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Способы образования понятий в обучении и научном познании.

Этапы формирования биологических понятий индуктивным путем по И. Н. Пономаревой представлены на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Этапы формирования понятий индуктивным путем.

В свою очередь, академик И. Д. Зверев выделил четыре уровня развития понятий: фактологический, операционно-доказательный, понятийный и творческий. Содержание этих уровней и этапы развития понятий представлены в табл. 6.2 и 6.3.

Уровни развития понятий (по И. Д. Звереву)

Таблица 6.2

Таблица 6.3

Этапы развития научных понятий.