1. Bioloģijas mācību priekšmets

Rita Birziņa

Bioloģijas zinātne un mācību priekšmets

Materiāls izstrādāts
ESF Darbības programmas 2007. - 2013.gadam
„Cilvēkresursi un nodarbinātība”
prioritātes 1.2. „Izglītība un prasmes”
pasākuma 1.2.1.„Profesionālās izglītības un vispārējo prasmju attīstība”
aktivitātes 1.2.1.2. „Vispārējo zināšanu un prasmju uzlabošana”
apakšaktivitātes 1.2.1.1.2. „Profesionālajā izglītībā iesaistīto pedagogu
kompetences paaugstināšana”
Latvijas Universitātes realizētā projekta
„Profesionālajā izglītībā iesaistīto vispārizglītojošo mācību priekšmetu pedagogu
kompetences paaugstināšana”
(Vienošanās Nr.2009/0274/1DP/1.2.1.1.2/09/IPIA/VIAA/003,
LU reģistrācijas Nr.ESS2009/88) īstenošanai

Bioloģijas mācību priekšmets

Ar 24.08.2009. gada LR Izglītības un Zinātnes ministrijas rīkojumu Nr. 354 „Par vispārējās vidējās izglītības programmu paraugu apstiprināšanu” saskaņā ar Vispārējās izglītības likuma 5. panta 1. punktu ir apstiprināts „Vispārējās vidējās izglītības matemātikas, dabaszinību un tehnikas virziena programmas paraugs” (izglītības programmas kods 31013011).

Vispārējās vidējās izglītības bioloģijas programmas galvenos mērķus un uzdevumus nosaka valsts vispārējās vidējās izglītības standarts

Izglītības programmas īstenošanu nosaka mācību priekšmetu un mācību stundu plāns (1. tabula).

1. tabula. Bioloģijas priekšmeta mācību stundu plāns

Bioloģiju paredzēts apgūt 10.-12. klasē divas stundas nedēļā. Tas nozīmē, ka apmēram 70 stundas katrā klasē, kopā ~ 210 stundas.

Izglītības satura un eksaminācijas centrs (kopš 2009. gada 1. jūlija Valsts izglītības satura centrs) īstenojot Eiropas Sociālā fonda projekta „Dabaszinātnes un matemātika” (www.dzm.lv) izvirzījis mērķi:

• Pilnveidot mācību saturu dabaszinātņu un matemātikas mācību priekšmetos, akcentējot skolēnu praktiski pētniecisko darbību un prasmes lietot skolā iegūtās zināšanas reālās dzīves situācijās, sekmēt informācijas tehnoloģiju izmantošanu mācību procesā.
• Nodrošināt metodisku atbalstu skolotājiem un skolēniem dabaszinātņu un matemātikas apguvē vispārējā izglītībā – sagatavot daudzveidīgus materiālus par mācību metožu izmantošanu, skolēnu sasniegumu vērtēšanu, kā arī dažādus vizuālos materiālus skolotājiem un skolēniem drukātā un elektroniskā formātā.
• Paaugstināt dabaszinātņu un matemātikas skolotāju, arī nozares ekspertu un topošo skolotāju profesionalitāti darbā ar modernizēto mācību saturu un izstrādātajiem skolotāju atbalsta materiāliem.
• Sekmēt skolēnu interesi par dabaszinātnēm un matemātiku, organizējot daudzpusīgu sadarbību ar augstskolām, zinātnes iestādēm un uzņēmējiem.

Tātad projekts virzīts uz mācību satura izstrādi (izveidoti jauni mācību priekšmeta standarti un programmas), metodiskā atbalsta skolotājiem un skolēniem nodrošināšanu, skolotāja profesionālo pilnveidi un intereses veicināšana par dabaszinātnēs un matemātikā.

Projekts iezīmē pārmaiņas dabaszinātņu un matemātikas izglītībā, uzsverot, ka „Šodien ikvienam skolēnam jābūt iespējai apgūt dabaszinātnes un matemātiku ieinteresēti, saistībā ar reālo dzīvi, ar mūsdienīgām mācību metodēm, izmantojot elektroniskos mācību līdzekļus un e-vides sniegtās iespējas. Tāpat arī ikvienam skolotājam jākļūst par atbalstu un konsultantu, lai skolēni ar interesi un laikmetam atbilstoši mācītos ķīmiju, bioloģiju, fiziku un matemātiku”.

1.1. Kāpēc vajadzīgas pārmaiņas bioloģijas mācību priekšmeta mācīšanā?

Kāpēc vajadzīgas pārmaiņas bioloģijas mācību priekšmeta mācīšanā?

Lielākā daļa cilvēku nekļūst par zinātnieku. Piemēram, ASV veiktais pētījums parāda, vispārizglītojošā skolā ar 1000 skolēniem tikai 39 izvēlas iegūt bakalaura grādu dabaszinātnēs un inženierzinātnēs, pieci – maģistra grādu, un tikai divi - doktora grāds (Hassard, 2000). pēc Latvijas statistikas datiem 2009. gadā vidusskolu beidza aptuveni 30 000 jauniešu. No tiem fiziku LU, DU aizgāja studēt ap 50, pāris tūkstošu jauniešu iestājās RTU ar fiziku saistītās nozarēs. Pieskaitot vēl tūkstoti jauniešu līdzīga profila augstskolās, iegūstam ap 1% no skolu beidzēju skaita. Rodas jautājums, vai pārējiem 99% skolēnu skolā ir jāmācās tāpat kā l šim 1%? (Namsone, 2010)

Dace Namsone (2010), apkopojot dažādu autoru atziņas, ieskicē pašreizējā laikā periodā vērojamās problēmas dabaszinātņu priekšmetu apgūšanā:

• problēmas, kas saistītas ar mācību saturu;
• problēmas, kas saistītas ar mācību procesa norisi,
• problēmas, kas saistītas ar skolotāju darbu un skolotāju studijām augstskolā.

Dabaszinātņu mācību priekšmetu saturs ir pārslogots, statisks un maz saistīts ar reālo dzīvi. Dabas zinātņu mācību procesā uzsvars tiek likts uz mācību faktiem un jēdzieniem. Amerikāņu pētniece Rove (Rowe, 1988) apzinājusi, ka ASV vidusskolā ir jāapgūst vidēji no septiņiem līdz desmit jauni jēdzieni izskaitļojot uz vienu mācību grāmatas lapu. Sarēķinot lapu skaitu vidusskolas mācību grāmatā, viņa uzskata, ka skolēniem ir nepieciešams iemācīties no 2400 līdz 3000 terminu un jēdzienu dabas zinātņu priekšmetā. Tas nozīmē, ka apmēram divdesmit termini vai jēdzieni piecdesmit piecu minūšu laikā! Gunita Praulīte norāda, ka vienā mācību stundā, piemēram, 7.-9. kl. vecuma grupā var apgūt ne vairāk kā 3-4 jēdzienus (Praulīte, 2008:67). Liesma Āboliņa un Rudīte Hahele (2010) min piemēru no skolēna vecāku vēstules:

Citāts no vecāku vēstules:

Labdien!

Varbūt es kaut ko neizprotu, bet gribētu zināt, vai 7. klases skolniekam būtu jāzina šādi fakti bioloģijā:

- sfagnu gametofīts atgādina kukurūzas pārslas;

- ragvācelītes dzīvo simbiozē ar ciānbaktērijām;

- vadaudi ir specializējušies par floēmu un ksilēmu; utt.

Vai nav jāpārdomā un jāizstrādā cita mācību viela un mācību metodes?

Ar cieņu, skolēna mamma

Tad, protams, rodas jautājums, kāpēc bioloģijā 8. klasei tematā „Vienšūņi”ir jāapgūst šādi termini: pellikula, aksostils, paramila graudiņi, trofozīts, binārā dalīšanās, amebiāze, trihomoniāze, toksoplazmoze, balantidiāze, eikarioti, prokarioti, diflūgijas, zarnu lamblija, Bičli amēba, proteja amēba, miksotrofs, trihocista, endoplazma, kodolmateriāls, kodolaparāts, apmutes dobums, konjugācija................

Arī bioloģijas skolotāji (81%) atzīst, ka galveno uzmanību mācību procesā pievērš teoriju un jēdzienu apguvei. (MacKenzie, 2008).

Mācību procesa organizācija. Kā galvenais zināšanu ieguves veids ir lekcija, tiek īstenota „skills and drills” (dresēšanas) pieeja, laboratorijas darbi tiek veikti pēc „pavārgrāmatas”receptes utt. (Namsone, 2010)

Minētās problēmas raksturīgas ne tikai Latvijā, bet arī citās pasaules valstīs. Piemēram, palūkojoties uz periodiem dabaszinātņu apguvē Latvijā un ASV (2., 3. tabula), redzam kopīgas likumsakarības.

2. tabula. Dabaszinātņu didaktikas svarīgākie vēsturiskie fakti (Namsone, 2010)

3. tabula. Dabaszinātņu mācību periodi ASV (Hassard, 2000)

Divdesmitā gadsimta deviņdesmitajos gados pasaules valstis ir pievērsušās dabaszinātņu mācību programmu un grāmatu revīzijai, akcentējot skolēnam nozīmīgu mācīšanos.

Rove (Rowe, 1988) iesaka aplūkot dabaszinātņu apguvi kā holistisku procesu (1. attēls): saistot zinātnes faktu, teoriju un terminu zināšanas ar to integrāciju sabiedrības dzīvē, novirzīt uzsvaru no „Ko es zinu?” uz „Kas man būtu jāzina?”, lai es varētu savas zināšanas izmantot reālajā dzīvē.

1. attēls. Holistiska dabaszinātņu apguve

Tātad mācību procesam vajadzētu mainīties no tradicionālā uz mācību priekšmeta virzīta mācību procesa uz skolēna mācīšanos virzītu mācību procesu (4. tabula).

4. tabula. Mūsdienīgs mācību process dabaszinātnēs, Namsone 2010:61

1.2. Dabaszinātniskā izpratība

Dabaszinātniskā izpratība

Mūsdienu pasaulē dabaszinātņu izglītības mērķis ir dabaszinātniskās izpratības (scientific literacy) veidošana. Skolēnu dabaszinātniskā izpratība ir arī viens no izglītības kvalitātes indikatoriem, kas tiek mērīts ES. Starptautiskie salīdzinošie pētījumi dabaszinībās (Geske, 2000; Kangro & Geske, 2000) uzrāda salīdzinoši zemus Latvijas skolēnu sasniegumus dabaszinātnēs un matemātikā. Pētījuma veicēji Latvijā secina, ka skolēnu relatīvi zemie sasniegumi, salīdzinot ar OECD valstu vidējo līmeni, liecina par nepieciešamību vairāk attīstīt skolēnu spējas izmantot skolā iegūtās zināšanas un prasmes reālās dzīves situācijās. (Dabaszinātņu un matemātikas projekts).

Jēdziens dabaszinātniskā izpratība Latvijā parādījies pēc valsts neatkarības atgūšanas 1991. gadā (Lamanauskas, Gedrovics, 2005). Ar šo jēdzienu, kā norāda Kelijs (Kelly, 2007), saprot:

- skolēnu dabaszinātnisko kompetenci pamatzināšanu un pamatprasmju līmenī,

- prasmi lietot zināšanas reālās dzīves situācijās (jautājumu formulēšana, jaunu zināšanu iegūšana).

Izpratība dabaszinātnēs ir orientēta ne tik daudz uz faktu zināšanu (zināšanu apjomu) kā uz izpratni (zināšanu dziļums), uz zināšanu lietošanas un praktiskās darbības prasmēm un iemaņām, uz attieksmju veidošanos. Dabaszinātniskā izpratība ietver visu skolēnu kompetenču kopumu, kas atbilst dabaszinātņu priekšmetu izglītības mērķiem, un ir attiecināma atsevišķi uz katru vispārējās izglītības pakāpi (Cēdere,2008).

Tātad jēdziens aptver mācību priekšmeta zināšanas, prasmes un izpratni, kas saistīta ar skolēna attieksmi (2. attēls). No pedagoģiskā aspekta tā ir skolēna kompetence.

2. attēls. Jēdziena “dabaszinātniskā izpratība” struktūra (DZM projekts)

Dabaszinātnisko izpratību klasificē pēc dažādiem līmeņiem (5. tabula).

5. tabula. Dabaszinātniskās izpratības līmeņi pēc Scientific and technology literacy. Components and level of scientific literacy datiem

Tas nozīmē, ka izpratības raksturojumā ir saskatāma nepārtrauktība (kā to norāda Roth, 1992:16) attiecībā pret vides izglītību) kompetences attīstībā no “0” kompetences uz augstāku kompetences līmeni:

nominālais>funkcionālais>strukturālais>multidimensionālais.

Dagnija Cēdere un Daina Možeika (2008) atzīmē, ka “literatūrā ir sastopami arī jēdzieni bioloģijas izpratība (biological literacy) un ķīmijas izpratība (chemical literacy) (Holman, Hunt, 2002), saglabājot idejisku vienotību un par mācību galveno mērķi izvirzot prasmi izmantot zināšanas informācijas ieguvē, kritiskā izvērtēšanā un praktisku problēmu risināšanā (Forster, 2004)”.

Attiecībā bioloģijas (bioloģisko) izpratību, amerikāņu autori Uno un Beibijs (1994:554), arī iesaka izšķirt četru līmeņus (6. tabula).

6. tabula. Bioloģijas izpratības līmeņi

Mēs varam turpināt attīstīt bioloģijas izpratības jēdzienu atbilstoši katrai bioloģijas apakšnozarei, piemēram, botānikas un ekoloģijas, zooloģijas, mikrobioloģijas utt.

Dr. Silvius studiju kursā “Botānika un ekoloģija” kā kursa mērķi nosaka sekmēt bioloģijas izpratības veidošanos, konkretizējot arī apakškomponentes: botānikas un ekoloģijas izpratības attīstību.

Bioloģijas izpratība – spēja saprast bioloģijas jēdzienus, uzņemties morālu un ētisku atbildību bioloģijas jautājumu risināšanā, kā arī spēt risināt reālās dzīves problēmas.

Kā to praktiski saprast? Dr. Silvius piedāvā paraugu, kā veidot botānikas izpratību par fotosintēzi (7. tabula).

7. tabula. Botānikas izpratības par fotosintēzi līmeņi

Dabiski, ka var rasties jautājums, ar ko atšķiras jēdzieni “izpratne” un “izpratība”? Izpratne ir saistīta ar mācību priekšmeta zināšanām, bet izpratība – „topošā sabiedrības pilsoņa spēja tagad un nākotnē apgūto lietot personīgās un sabiedrības dzīves kontekstā, kad jaunajam pilsonim vajadzēs risināt darba vai privātās dzīves problēmas, pieņemt atbilstošus lēmumus”. (Namsone, 2010:33).

Veidojot mācību priekšmeta programmas un stundu tematisko plānojumu, kā mērķi vajadzētu izvirzīt dabaszinātniskās izpratības veidošanu (3. attēls), attīstot augstākā līmeņa izziņas prasmes.

3. attēls. Dabaszinību izglītības nākotnes paradigma (Toldsepp, 2000)

Tātad tā ir bioloģijas zināšanu pārnese uz personisko dzīvi, tas nozīmē, ka skolēna mācīšanās ir cieši saistīta ar viņa ikdienas dzīves pieredzes izmantošanu. Tādējādi skolotājam ir izvirzīts sarežģīts uzdevums – padarīt mācību procesu katram skolēnam personiski nozīmīgu. Dabaszinātnes ir saistītas ar izziņas procesu, un mācīšanās par dabaszinātnēm un to procesiem būs efektīvāka (mācīšanās par zinātni un kā tā darbojas vislabāk var sasniegt), ja skolēnam tiks piedāvāta iespēja pašam izzināt zinātni (Uno, 2009). Līdz ar to mainās bioloģijas izglītības mērķis, un skolotājam vajadzētu orientēties uz to, ka mainās mācību priekšmeta satura izpratne – „prasmes kļūst par mācību saturu (vienkāršoti par mācību „vielu”, kas jāapgūst”). (Namsone, 2010:29).

Tradicionāli mācību saturu nosaka mācību priekšmetu programmas, kurās tas ir iekļauts kā konkrēto tematu, apakštematu u. c. nosaukumi. Tie savukārt tālāk sīkāk ir aplūkoti tematiskajos plānos, stundu plānos utt. 20. gs. deviņdesmitajos gados Latvijā uzsākta izglītības standartu ieviešana. Būtiska atšķirībā ir tā, ka standartā norādītas prasības mācību satura apguvei – konkrēti skolēnam sasniedzamie rezultāti, t.i., kas skolēnam jāzina, jāprot, jādara u. c.).

1.3. Bioloģijas mācību priekšmeta standarts

Bioloģijas mācību priekšmeta standarts

Bioloģijas mācību priekšmeta standarta loģiskā struktūra (4. attēls) ir šāda:

4. attēls. Bioloģijas mācību priekšmeta standarts

Tātad bioloģijas standarts nosaka:

1. mācību priekšmeta mērķus,
2. uzdevumus,
3. mācību saturu,
4. prasības tā apguvei,
5. vērtēšanas formas.
6. metodiskos. paņēmienus.

Kā norādīts Bioloģijas 10.–12. klasei mācību priekšmeta programmas paraugā, tad bioloģijas mācību priekšmeta mērķis ir

padziļināt izpratni par organismu daudzveidību un vienotību, uzbūvi, procesiem un likumsakarībām dabā, pilnveidojot komunikatīvās un pētnieciskās darbības prasmes, veicinot skolēnu aktīvu līdzdalību sabiedrības ilgtspējīgā attīstībā.

Mācību priekšmeta uzdevumi

1. Pilnveidot izpratni par dzīvo sistēmu daudzveidību un vienotību, uzbūvi, dzīvības procesiem un likumsakarībām.
2. Pilnveidot pētnieciskās darbības un komunikatīvās prasmes bioloģijā, risinot problēmas, veicot pētījumus vai eksperimentus, analizējot un izvērtējot iegūto informāciju.
3. Pilnveidot izpratni par bioloģijas zinātnes un tehnoloģiju nozīmi indivīda un sabiedrības attīstībā un veicināt līdzdalību sabiedrības ilgtspējīgā attīstībā.

Programmas sadaļā “Mācību satura apguves secība un apguvei paredzētais laiks iekļauta šāda informācija:

1. Temati un to apguvei paredzētais laiks (%) no kopējā stundu skaita mācību gadā (tajā ietilpst arī nobeiguma vērtēšanas darbiem paredzētais laiks);
2. Izstrādātas prasības skolēnam sasniedzamajam rezultātam atbilstīgi mācību priekšmeta standartā noteiktajām prasībām obligātā mācību satura apguvei;
3. Mācību līdzekļi, kas nepieciešami demonstrējumu un laboratorijas darbu veikšanai;
4. Dabaszinātņu un matemātikas projektā izstrādātie uzskates līdzekļi katra temata apguvei;
5. Starppriekšmetu saikne ar citiem dabaszinātņu mācību priekšmetiem un matemātiku.

Orientējoši 6 stundas paredzētas projektu nedēļai, mācību ekskursijām.

Programmas sadaļā “Mācību sasniegumu vērtēšanas formas un metodiskie paņēmieni” aprakstīta vērtēšanas formu un metodisko paņēmienu daudzveidība, to izvēle atbilstoši vērtēšanas mērķim un vietai mācību procesā. Iekļauti ieteikumi vērtējuma atspoguļošanai. Mācību priekšmeta programmā attiecībā uz vērtēšanu aprakstīts tikai tas, ko plāno un īsteno skolotājs mācību procesā.

Programmas sadaļā “Mācību satura apguvei izmantojamie mācību līdzekļi un metodes” ievietots mācību metožu un formu apraksts, mācību līdzekļu saraksts mācību programmas īstenošanai, ko skolotājs var izmantot, plānojot jebkuru bioloģijas stundu.

Veidojot mācību programmu, jāplāno sasniedzamais rezultāts gan satura apguvē (sadaļa “Daba”), gan praktiskajā darbībā (sadaļa “Praktiskā un pētnieciskā darbība”, gan izpratnes veidošanā (sadaļa “Cilvēka, sabiedrības un vides mijiedarbība”), kā arī paredzot, kādus mācību līdzekļus (sadaļas “Laboratorijas darbu piederumi, ierīces un vielas” un “Uzskates materiāli”) mācību stundā izmantos. Noslēgumā plāno saistību ar citiem mācību priekšmetiem (sadaļa “Starppriekšmetu saikne”). Katram tematam, tiek paredzēts arī procentuālais apguves laiks – sk. 8. tabulu – piemēru tematu apguvei 10. klasei).

8. tabula. Piemērs tematu apguvei bioloģijā 10. klasei

Vidusskolas bioloģijas mācību priekšmeta obligātie struktūrkomponenti (9. tabula) ir:

9. tabula. Vidusskolas bioloģijas mācību priekšmeta obligātie struktūrkomponenti

1.4. Izmantotā literatūra

Literatūra

Āboliņa L., Hahele R. Novitātes bioloģijas mācību saturā pamatizglītībā. LU 68. Zinātniskā konference. 2010. gada 4. februāris. Sk. internetā http://priede.bf.lu.lv/grozs/Didaktika/LU_68_2010/Liesma_Abolina_Rudite_Hahele.pdf

Bioloģijas 10.–12. klasei mācību priekšmeta programmas paraugs. Sk. internetā http://www.dzm.lv/bio/bio_prog_proj.pdf

Cēdere D., Možeika D.. Pētījums par skolēnu dabaszinātniskās intereses ietekmi uz zināšanu un izpratnes līmeni ķīmijā. Study of the impact of student s’ interest in natural sciences on thelevel of knowledge and comprehension of chemistry. ATEE . Spring University, Riga, 2008 Teacher of the 21st Century: Quality Education for Quality Teaching pp 258-264

Geske A.Trešais starptautiskais matemātikas un dabaszinātņu pētījums Latvijā.Rīga, 2000.

Helmane I. Mācību stundu veidi. Konspekts Jelgavas reģionālā Pieaugušo izglītības centra ESF projektā „Informācijas un komunikāciju tehnoloģijas mācību procesā”, 2007

Kangro A., Geske A. Zināšanas un prasmes dzīvei. Latvija OECD valstu starptautiskajā skolēnu novērtēšans programmā 1998.-2001.

Praulīte, G. Bioloģijas mācību metodika Didaktika. RaKa, 2008. 223 lpp.

Ann Haley MacKenzie. What Is Taught in Biology? Why Does it Matter? American Biology Teacher, May 2008

Forster M. Higher order thinking skills. research developments. 2004, 11, p. 10–15.

Gordon E. Uno and Rodger W. Bybee. Understanding the Dimensions of Biological Literacy. BioScience, Vol. 44, No. 8 (Sep., 1994), pp. 553-557 Published by: American Institute of Biological Sciences http://www.jstor.org/stable/1312283

Gordon E. Uno. Botanical literacy: what and how should students learn about plants? American Journal of Botany 96(10): 2009.

Hassard J. 2000 Minds on Science. Sk. internetā http://www2.gsu.edu/~mstjrh/

Holman J. & Hunt A. What does it Mean to be Chemically Literate? Education in Chemistry. 2002, 39, 1, p. 12–14.

Kelly G. J. Scientific Literacy, Discourse, and Knowledge. Proceedings of the Conference “The LSL Meeting in Uppsala, Symposium for the Linnaeus Tercentenary”. Rakstu krājums. 2007. Retrieved January 30, 2008. Available: http://www-conference.slu.se/lslsymposium/speakers/KellyPO.pdf

Lamanauskas V. & Gedrovics J. Modern Natural Science Education Development Tendences in Lithuania and Latvia. Natural Science Education. 2005, 2 (13), p. 20–26.

Mary Budd Rowe, Full Science for Decision Makers, In Third Sourcebook for Science Supervisors, La Maine L. Motz and Gerry Madrazo, Jr. (Editors), 1988.

Roth CE 1992. Environmental Literacy: Its roots, evolution and directions in the 1990s. Columbus: The Ohio State University.

Scientific and technology literacy. Components and level of scientific literacy. Sk. internetā http://www.iqst.upol.cz/e-learning/m4/e-learning-m4-u1.php

Toldsepp, A. Quo vadis – science education – in the new millenium. In Science and technology in new millenium. Praha : Peres Publisher, 2000, s. 20-23.

Wiggins G. P., McTighe J. (2005) Understanding by design. Association for Supervision and Curriculum Development.