Модель естественнонаучного исследования Дж. Шваба

Эта модель стала результатом многолетних разработок, которые проводились учеными-экспертами в сфере естественных наук методистами, психологами, учителями в 1950-60-е годы, в ходе создания нового поколения учебных программ по естественно­научным дисциплинам в средней, а затем и в начальной школе. В последующие 70-80-е годы эта модель утвердилась в практике преподавания под названием «модель BSCS» (по аббревиатуре курса биологии, в котором она была развернута), или «модель Дж.Шваба» (по имени ее основного автора, известного американского биолога и педагога). В настоящее время она стала одним из классических дидактических ориентиров . Важная черта модели — акцент на исследовательских методах и процедурах — делает ее общезначимой для изучения материала, отражающего основы научных знаний. Наряду с обучением естественнонаучным дисциплинам модель параллельно развивалась в рамках курса общественных наук.

В основе модели лежит ориентация на научное исследование как образец для построения обучения, идея о том, что идеи науки можно полноценно понять лишь в контексте их возникновения и обусловленных ими дальнейших исследований; соответственно в ходе обучения вся научная дисциплина предстает как исследование. Исследовательская ориентация противостоит распространенной в практике преподавания — в начальной, средней и высшей школе манере констатирующего изложения материала, которую Д.Шваб и его единомышленники назвали «риторикой утверждений».

Готовые выводы, предлагаемые для усвоения, — в учебнике или изложении учителя — создают впечатление законченности и неоспоримости знания. Экономное по времени, компактное изложение сведений опускает важнейшую черту знания — его относительный характер, подверженность пересмотру. Такое изложение не дает Учащимся почувствовать и сам процесс добывания знаний на основе данных, получаемых в специально спланированных и поставленных экспериментах. Опускается и то, что обобщения и выводы, в свою очередь, дают начало новым вопросам, постановке новых проблем. Изложение материала, письменное и устное, в рамках иссле­довательского подхода подчеркивает относительность имеющихся знаний; в изложение включена история научных открытий. В качестве заданий выступают проблемы, на которые нет ответов в тексте. Исследовательски строятся и лабораторные работы (см. табл.2.6).

Приглашения к исследованию

Учебный процесс пронизывают «Приглашения к открытию» — наряду с ведущими научными идеями они представляют собой смысловой стержень курса и ориентир для хода обучения. Их задача «показать, что интерпретация данных и даже сам их поиск строится на основе исходных представлений и предположений, которые меняются по мере развития наших знаний...» В то же время для изменения знаний имеются серьезные основания; их относитель­ность не отменяет их значения для настоящего времени. «Знания современной науки основаны на наиболее проверенных фактах и представлениях, доступных на сегодняшний день.» Каждое из таких «Приглашений» непосредственно знакомит учащихся с процессом поиска знаний, включает их в этот процесс.

Приведем пример одного из «Приглашений к исследованию». Предметная тема — «Прорастание семян». Исследовательская тема — «Ошибки в интерпретации данных». Дидактическая цель — непо­средственное знакомство учащихся с распространенным вариантом ошибочного истолкования данных и ролью, которую играет поста­новка проблемы в самом характере интерпретации исследователь­ских данных. Учащиеся получают следующую исходную информацию: «Исследователь поставил задачу выяснить условия наилуч­шего прорастания семян. Он поместил несколько зерен на влажную промокательную бумагу в двух стеклянных блюдцах. Одно из блюдец он поместил в темном помещении без доступа света, другое — в хорошо освещенной комнате. Температура в обоих помещениях была одинаковой. Четыре дня спустя исследователь осмотрел зерна и обнаружил, что они проросли на обоих блюдцах.

Вопрос: Какую интерпретацию данных этого опыта вы можете предложить? Ограничьте свои предположения только данными этого эксперимента, не привлекая никаких дополнительных сведений.»

В методических указаниях отмечается, что задача преподавателя не сводится к иллюстрации логики эксперимента, направленного на выяснение роли света в прорастании семян. Дидактические разработки подчеркивают необходимость дать ученикам возмож­ность выдвинуть самые разные предположения — например, пред­положения о том, что опыт показывает необходимость влажности или тепла для прорастания семян. Если предположения не возник­нут, преподаватель может сам выдвинуть их как возможные пути размышлений. В инструкциях преподавателям подчеркивается общая установка на побуждение учеников к любым предполо­жениям.

Моделирование или подробное описание условий исследова­тельских экспериментов сопровождается постановкой заданий, побуждающих самих учащихся к поисковой деятельности, решению проблем. Приведем сводную таблицу (табл. 2.6.) по одной из групп «Приглашений к исследованию».⁵⁵

Общая последовательность шагов в реализации этой модели такова (см. рис.2.1):

1.Ознакомление учащихся с предметной областью, содержанием

предстоящего исследования, включая сами методы познания.

2.Постановка проблемы, при которой учащиеся сталкиваются с затруднениями в проведении исследования. Затруднения могут касаться поиска данных, их интерпретации, планирования и проведения эксперимента, построения выводов и т.д.

3.Учитель побуждает учеников к поиску возможных реше­ний — так, чтобы они ясно ощутили трудности проведения исследования.

4.Учитель просит учеников наметить способы преодоления этих трудностей, пересматривая свои подходы к исследованию планирование эксперимента, поиск данных, их организацию, построение умозаключений и т.д.

Табл.2.6. Приглашения к исследованию. Группа 1. Простые исследования.

Характер и значение общих сведений, данных, экспериментов, контроля над переменными, гипотез и постановки проблем в естественнонаучном исследовании

Пригла­шение	Предметная тема	Исследовательская тема
	Ядро клетки	Интерпретация простых данных
	Ядро клетки	Интерпретация сложных данных
	Прорастание семян	Ошибочная интерпретация данных
	Физиология растений	Интерпретация сложных данных
Промежуточный вывод. Знания и опытные данные как их источник
	Измерения	Систематические и случайные ошибки
	Питание растений	Планирование эксперимента
	Питание растений	Контроль за ходом эксперимента
	Хищник — добыча: популяции в природе	Вторичные, косвенные данные
	Рост популяций	Проблема выбора
	Окружающая среда и заболевания	Понятие гипотезы
	Свет и рост растений	Построение гипотезы
	Нехватка витаминов	Анализ типа «если..., то...»
	Естественный отбор	Упражнения на построение гипотез
Промежуточный вывод. Значение гипотез

Рис.2.1. Структура модели естественнонаучного поиска Дж. Шваба

(«Приглашения к исследованию»)

Шаг 1. Учащиеся знакомятся с содержанием предстоящего исследования
Шаг 2. Учащиеся выстраивают свое понимание замысла естественнонаучного исследования
Шаг 3. Учащиеся выделяют трудности научного познания как проблему для своего исследования
Шаг 4. Учащиеся намечают и реализуют свой собственный способ построения исследовательских процедур

На протяжении всего учебного процесса учитель побуждает детей к исследованию, доброжелательно и заинтересованно реаги­рует на все высказывания, обращает особое внимание на то, чтобы фактические сведения не заслоняли собой главного — атмосферы познавательного поиска, исследования как инструмента познания мира.