Науково-методичні засади формування теоретичних знань з біології в учнів загальноосвітньої школи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора педагогічних наук

13.00.02 -- теорія та методика навчання (біологія)

Науково-методичні засади формування теоретичних знань з біології в учнів загальноосвітньої школи

Сидорович Марина Михайлівна

Київ 2010

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Національному педагогічному університеті імені М.П. Драгоманова Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант: доктор біологічних наук, професор заслужений діяч науки і техніки України Бровдій Василь Михайлович, Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова, завідувач кафедри зоології.

Офіційні опоненти:

доктор педагогічних наук, професор Степанюк Алла Василівна, Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка,

завідувач кафедри теорії та методики навчання природничих дисциплін доктор біологічних наук, професор Пилипчук Олег Ярославович, Державний економіко-технологічний університет Міністерства транспорту та зв'язку України,

завідувач кафедри екології та безпеки життєдіяльності доктор біологічних наук, професор Ісаєнко Володимир Миколайович, Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова, директор Інституту перепідготовки та підвищення кваліфікації.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради М.М. Скиба.

Анотація

знання навчання школа

Сидорович М.М. Науково-методичні засади формування теоретичних знань з біології в учнів загальноосвітньої школи. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора педагогічних наук за спеціальністю 13.00.02 - теорія та методика навчання (біологія). - Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова. - Київ, 2010.

У дисертації вперше окреслені зміст і структура теоретичних знань з біології (ТБЗ), доведена можливість конструювання шкільного курсу біології на основі типолого-атрибутного підходу виокремлення теоретичних конструкцій у біології шляхом поетапного розгортання структури теорії; обґрунтована концепція формування ТБЗ, що базуються на методології сучасного природознавства, підходах щодо організації пізнавальної діяльності учнів та їх вікових можливостях розвитку мислення. Вона складалася з системного, діяльнісного, поліпарадигмального, адаптаційного підходів, дидактичних принципів і педагогічних умов, що впливали на формування ТБЗ. На основі концепції розроблена методична система формування ТБЗ, ефективність якої доведена в процесі експериментального навчання.

Ключові слова: основні теоретичні узагальнення біології, теоретичні знання з біології в учнів, концепція формування теоретичних знань з біології, методична система.

Аннотация

Сидорович М.М. Научно-методические основы формирования теоретических знаний по биологии в учащихся общеобразовательной школы. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора педагогических наук по специальности 13.00.02 - теория и методика обучения (биология). - Национальный педагогический университет имени Н.П. Драгоманова. - Киев, 2010.

В диссертации впервые описаны структура и содержание теоретических биологических знаний (ТБЗ). На основе типолого-атрибутного подхода создания теоретических конструкций в науке о жизни в состав таких знаний включены шесть основных теоретических обобщений (ТОБ): концепция структурных уровней биосферы и основные теоретические обобщения цитологии, генетики, эволюционизма, экологии. Их полная структура предложена в качестве базиса для формирования содержательного и функционально-операционного компонентов ТБЗ у учеников общеобразовательной школы. Отмечено, что этот процесс способствует улучшению понимания учащимися биологической картины как составляющей научной картины мира и развития их теоретического мышления. Впервые выделены научные основы формирования ТБЗ: атрибутный и типологический подходы проектирования теоретических конструкций в биологии, категориально-функциональная характеристика ТБЗ, состав основных ТОБ и содержательное наполнение их структуры, закономерности теоретического биологического познания как средств реализации диалектического метода. Базисом для их выделение была методология современного естествознания относительно теоретического познания действительности.

В диссертации создана концепция формирования ТБЗ. Она включала теоретико-методологический базис, дидактические принципы и педагогические условия организации познавательной деятельности учащихся. В состав теоретико-методологического базиса вошли системный, деятельностный, полипарадигмальный и адаптационный подходы исследования педагогических явлений. Конкретизация системного подхода отразилась в выделении главных элементов открытой методической системы «формирования теоретических биологических знаний учащихся общеобразовательной школы». Разработку прогностической модели формирования ТБЗ, которая состояла из мотивационно-целевого, содержательно-процессуального и контрольно-оценочного компонентов, рассматривали как реализацию деятельностного подхода. Полипарадигмальный подход отразился в обучение биологии как внедрение одновременно традиционной, личностно ориентированной и развивающей парадигм при доминировании последней. Реализацию адаптационного подхода обеспечило проектирование биологической обучающей развивающей среды как составляющей общей среды обучения школьников естественным дисциплинам для развития теоретического мышления.

Отобранные дидактические принципы на основе теоретико-методологического базиса состояли из двух групп: те, которые обеспечивали научность, доступность, системность, целостность обучения биологии, и принципы педагогического руководства деятельностью учеников в когнитивной сфере. В исследовании к педагогическим условиям формирования ТБЗ были отнесены структурирование учебного материала на основе методологии современного естествознания, поэтапная генерализация знаний учеников на базе разворачивания полной структуры теории, целенаправленное управление их мыслительной деятельностью при обучения биологии. Второе из названных условий в исследовании было определяющим в организации познавательной деятельности учеников.

Различали конкретнобиологическую (в основной школе) и общебиологическую (в старшей школе) генерализацию, которые обеспечивали систематизации знаний учеников. Выделено три ее этапа. На них формировали три уровня усвоения ТБЗ учащимися: содержательное обобщение знаний о разновидности организма, базовые ТБЗ (закономерности организации и существования организмов на Земле) и знания об основных ТОБ. Как реализация разработанной концепции создана методическая система, которая содержала взаимосвязанные целевой, содержательный и процессуальный компоненты. Их наполнение было обеспечено созданным дидактико-методическим комплексом для внедрения методической системы в учебный процесс основной и старшей школ. Этот комплекс был непосредственно связан с ее содержательным и процессуальным компонентами. Учебная программа - главная его часть - состояла из перестроенной действующей программы по биологии для основной школы и авторской программы «Фундаментальная биология» для старшей школы. Она сконструирована на основе типового-атрибутного подхода проектирования теоретических конструкций в биологии на базе полной структуры биологической теории.

В диссертации в соответствии с психолого-педагогическими требованиями к оцениванию результатов обучения разработана комплексная диагностическая методика для определения компонентов и уровней усвоения ТБЗ, которая была использована для доказательства эффективности методической системы при обучении биологии.

Ключевые слова: основные теоретические обобщения биологии, теоретические биологические знания по биологии, концепция формирования теоретических знаний по биологии, методическая система.

Annotation

Marina Sidorovich. The Scientific Methodology Fundamentals for the Formation of the Theoretical Knowledge of the Biology among the General School Pupils. - The Manuscript.

The thesis for the acquisition of the Pedagogical Sciences Doctor degree, the specialization 13.00.02 - The Theory and Methods of the Biology Teaching. National Dragomanov Pedagogic University. Kiev, 2010.

The thesis pioneered the description and structure of the theoretical knowledge of the Biology. The attribute typology approach was described. Such approach allowed designing of the school Biology course by allocating the theoretical constructions using step-by-step deployment of the theory structure. The conception of the theoretical knowledge formation was substantiated. This conception was based on the methodology of the contemporary natural history, the approaches concerning the organization of the pupils' effective cognitive activities, their age-specific thinking capabilities. The conception comprised the system, active, poly-paradigm and adaptation approaches, the didactic principles and pedagogical conditions that influenced on the theoretical knowledge formation. The methodology system of the Biology theoretical knowledge formation was developed on the base of this conception. The system's effectiveness was proved during the process of the experimental teaching.

The key words: the fundamental Biology theoretical generalizations, the pupils' theoretical knowledge of the Biology, the concept of the theoretical Biology knowledge forming, the methodical system.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми дослідження. Сучасне реформування середньої освіти в Україні спрямоване на всебічний розвиток особистості, реалізацію її набутого освітнього потенціалу у власній життєдіяльності. Вказане зумовлює зміну загальної освітянської парадигми - з інформаційної на гуманістичну, тобто зміщення пріоритетів освітнього процесу в бік розвитку інтелектуальних, фізичних та інших сфер особистості учня замість простого накопичення знань. Її реалізація передбачає, насамперед, перегляд підходів щодо добору змісту теоретичних знань, у тому числі з біології, збільшення питомої ваги тих, що забезпечують формування рис творчої особистості. Водночас однією з головних проблем шкільної біологічної освіти залишається відсутність в учнів належного рівня сформованості вмінь застосувати свої знання для пояснення явищ живого, розкриття їх сутності. Це і спричинює недостатнє усвідомлення школярами місця людини в біосфері, розуміння необхідності її збереження.

Підвищення теоретичного рівня змісту біологічної освіти надає пріоритет теоретичним знанням й оволодінню ними на теоретичному рівні пізнання, сприяє глибшому засвоєнню основ біології і на їх базі формуванню в школярів природничо-наукової картини світу. Зміна статусу науки про життя в сучасному природознавстві, вихованні та розвитку учнів у процесі навчання, що зумовлена появою в біології сталих теоретичних конструкцій, вимагає розв'язання по-новому низки проблем стосовно конструювання змісту біологічної освіти. Виходячи з методологічної спільності природничих дисциплін (С.У. Гончаренко), основну увагу потрібно приділяти теоретичним узагальненням, що розкривають досягнення науки про життя, структурі теорії як системотвірного чинника біологічних знань, формуванню теоретичних знань в учнів основної школи.

Ідеї провідної ролі структури теорії в побудові шкільних курсів знайшли повне відображення в дослідженнях з проблем формування теоретичних знань на основі змістово-генетичної концепції формування теоретичних понять (В.В. Давидова і Д.Б. Ельконіна) під час навчання фізики (Е.Б. Будний, С.У. Гончаренко, О.І. Ляшенко, М.Т. Мартинюк) і хімії (Л.П. Величко, Н.Є. Кузнєцова, Н.Н. Чайченко). У методиці навчання біології використання теорії як чинника конструювання змісту шкільного курсу біології (ШКБ) реалізовані лише в окремих працях вітчизняних (Н.В. Лакоза, А.В Степанюк) і російських (Б.Д. Комісаров, Л.М. Сухорукова) вчених. Поодинокі дослідження вирішують окремі аспекти цієї проблеми в основній школі (О.М. Комарова, Н.Й. Міщук, С.П. Николаєнко, С.В. Токарева та ін.). Водночас питання щодо повного розгортання структури біологічної теорії («основи», «ядра», «наслідків» та «інтерпретації»), яка охоплює її положення, функції і межі застосування, використання цієї структури як провідного способу розвитку теоретичного мислення школярів під час навчання біології, що відображали б реалізацію підходів сучасного природознавства, все ще залишаються поза увагою фахівців. Отже, цілісних досліджень стосовно формування теоретичних знань з біології (ТБЗ) в учнів загальноосвітньої школи на вказаній основі у вітчизняній методиці навчання біології на сьогодні немає.

Проведений аналіз чинних програм і підручників з біології для основної і старшої шкіл, результати констатувального експерименту вказали на відсутність єдиного теоретичного стержня в змісті ШКБ, що є причиною нагромадження в ньому значної кількості фактичної інформації. Її обсяг постійно збільшується і тому потребує ущільнення та систематизації. Вказана ситуація негативно впливає на рівень засвоєння учнями знань, розвиток мислення, зокрема, теоретичного. Проте існування сталих теоретичних конструкцій у сучасній науці про життя і двох підходів щодо їх побудови - типологічного (у межах галузей біології) та атрибутного (у межах біології загалом) дозволяє проведення методичних досліджень з вирішення проблеми підвищення теоретичного рівня біологічної освіти шляхом конструювання змісту ШКБ на основі типолого-атрибутного підходу.

Невідповідність шкільного курсу біології сучасному етапу розвитку біологічної науки та вимогам сьогодення, недосконалість формування ТБЗ в учнів загострює суперечності:

між рівнем сучасних вимог суспільства до якості знань і вмінь школярів та реальною практикою вивчення живої природи в загальноосвітніх навчальних закладах;

між рівнем теоретизації сучасної науки про життя і теоретичним рівнем шкільної біологічної освіти;

між метою біологічної освіти і фактологічним характером вивчення навчального матеріалу ШКБ, що зменшує доказовість знань, ускладнює розвиток у школярів теоретичного мислення;

між описовим змістом розділів, що вивчаються в основній школі, і теоретичними основами сучасної біології, які містить чинна програма старшої школи.

Необхідність розв'язання виявлених суперечностей зумовлює актуальність теми дослідження «Науково-методичні засади формування теоретичних знань з біології в учнів загальноосвітньої школи».

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Окремі аспекти роботи є складовими наукових досліджень Інституту інформаційних технологій Херсонського державного університету з тем «Аналіз, класифікація та розробка вимог щодо структури, змісту, технологій педагогічного програмного забезпечення з дисциплін Англійська мова, Біологія та Історія для загальноосвітньої школи» (реєстраційний номер № 8/02 від 15 травня 2002 р.) і «Розроблення дистанційного курсу «Цитологія» з нормативної частини циклу дисциплін природничо-наукової підготовки майбутніх учителів біології» (реєстраційний номер № ІТ/ 501-2007 від 22 серпня 2007 р.).

Тема дисертації затверджена Вченою радою Херсонського державного університету (протокол № 9 від 07.06.2004 р.) та узгоджена в Раді з координації наукових досліджень у галузі педагогіки і психології АПН України (протокол № 9 від 23.11.2004 р.).

Мета дослідження полягає в розробці концепції та на її основі методичної системи формування теоретичних знань з біології в учнів основної і старшої шкіл.

Концепція дослідження відображає взаємозв'язок і взаємодію різних підходів щодо формування теоретичних знань про живу природу в учнів загальноосвітньої школи та ґрунтується на трьох взаємопов'язаних концептах.

Методологічний концепт втілює взаємозв'язок провідних наукових підходів до навчання. Зокрема:

гуманістичного, особисто зорієнтованого, який дозволяє розглядати формування теоретичних знань з біології, з одного боку, як процес надбання знань, необхідних для подальшого життя, становлення учня як екологічно грамотної особистості, що сприяє збереженню біосфери, з іншого - як процес розкриття його природних можливостей, насамперед, розвитку теоретичного мислення;

системного, який відображає цілісність процесу навчання біології в основній і старшій школах крізь єдині принципи конструювання змісту і проектування процесу формування ТБЗ, взаємозв'язок змістового і процесуального блоків навчання в єдине ціле; виокремлення теорії як одиниці змісту біологічної освіти і дидактичного циклу як одиниці навчання біології загалом; керування мисленнєвою діяльністю учнів впродовж вивчення шкільного курсу про живу природу для формування системи основних логічних операцій;

діяльнісного і поліпарадигмального, які забезпечують механізм отримання запланованого результату навчання, зокрема, формування змістовної та операційної складових ТБЗ учнів;

адаптаційного, який передбачає поступове створення спеціального навчального середовища з біології, що є складовою загального освітнього середовища з природничих дисциплін для формування наукового світогляду і розвитку теоретичного мислення. Провідним чинником конструювання останнього, зокрема, його інформаційно-змістової складової, є методологія сучасного природознавства.

Теоретичний концепт визначає систему філософських, біологічних, психологічних, педагогічних та методичних дефініцій, які покладені в основу розкриття сутності ТБЗ учнів, її втілення в змісті освіти, процесі їх формування під час навчання біології.

Методичний концепт передбачає розроблення методичної системи формування теоретичних біологічних знань, яка забезпечує конструювання змісту ШКБ на основі поєднання типологічного й атрибутного підходів проектування теоретичних конструкцій у біології шляхом поетапного розгортання структури теорії, дозволяє підвищити теоретичний рівень біологічної освіти і сприяє розвитку теоретичного мислення учнів.

Теоретична основа дослідження. Теоретичним підґрунтям дослідження є: методологія природознавства щодо закономірностей теоретичного пізнання дійсності (І.Д. Андрєєв, Л.Б. Баженов, М.К. Вахтомін, Д.В. Вількєєв, В.С. Вязовкин, І.В. Гейзенберг, В.Н. Голованів, С.У. Гончаренко, Б.М. Кедров, І.В. Кузнєцов, О.І. Ляшенко, М.М. Олексіїв, О.І. Пригожин, Г.І. Рузавін, О.М. Сичивица, Г.О. Югай); структура теоретичного біологічного знання (В.Г. Афанасьєв, В.І. Вернадський, В.А. Енгельгардт, К.М. Завадський, Р.С. Карпінська, Н.В. Тимофєєв-Ресовський, Л.І. Сидоренко, А.В. Степанюк, Р.Г. Таганов, К.М. Хайлов, Г.Ф. Хільми, Ф. Шеллінг, І. І. Шмальгаузен); зміст, структура і генезис основних теоретичних узагальнень біології (В.Л Биков, А.Є. Гайсинович, О.Б. Георгиєвський, С.М. Гершензон, М.А. Голубець, Н.П. Дубінін, К.Де. Дюв, С.Г. Інге-Вечтомов, М.М. Іорданський, Дж. Карери, Є. Льюін, М.О. Магомедова, Т.Г. Морган, Ю. Одум, О.С. Северцов, Ю.С. Ченцов, О.Г. Юсуфов, О.В. Яблоков); змістово-генетична теорія формування понять у навчанні (В.В. Давидов, Д.Б. Ельконін), теорія поетапного формування розумових дій (П.Я. Гальперін, Н.Ф. Тализіна); концепція формування прийомів засвоєння і застосування понять і вмінь (Д.Н. Богоявленський, Н.О. Менчинська); теорія формування змісту освіти, трактування його чотирикомпонентного складу (І.Н. Журавльов, Л.Я. Зоріна, В.В. Краєвський, В.С. Ледньов, І.Я. Лернер, В.І. Лозова, О.І. Ляшенко, С.І. Трубачева, А.В. Хуторський), дидактичні принципи побудови шкільного курсу біології (М.М. Верзілін, І.Д. Звєрев, В.М. Корсунська, І.В. Мороз, І.Н. Пономарьова).

Гіпотеза дослідження ґрунтується на припущенні, що рівень сформованості теоретичних знань з біології в учнів підвищиться, якщо проектування навчального процесу здійснювати за методичною системою, що базується на методології сучасного природознавства і передбачає реалізацію в навчанні біології взаємозв'язку типологічного та атрибутного підходів до створення теоретичних конструкцій в науці про життя шляхом поетапного розгортання структури теорії.

Відповідно до проблеми, концепції і гіпотези визначені основні завдання дослідження:

На основі аналізу стану розроблення проблеми формування теоретичних знань з біології в школярів окреслити основні напрями вдосконалення цього процесу.

Здійснити аналіз наукової літератури стосовно загальної категоріально-функціональної характеристики ТБЗ і тенденцій генезису теоретичного фундаменту біології.

Охарактеризувати теоретичні знання з біології як компонент природничо-наукової картини світу в школярів, що становить методологічний базис теоретичного узагальнення й інтеграції знань з біології.

Розробити концепцію формування теоретичних біологічних знань на основі методології сучасного природознавства.

На основі розробленої концепції створити методичну систему формування теоретичних біологічних знань школярів, модель і змістове наповнення її компонентів.

Визначити критерії, показники і рівні сформованості теоретичних знань з біології учнів основної і старшої шкіл.

Експериментально перевірити ефективність розробленої методичної системи формування теоретичних знань з біології в учнів загальноосвітньої школи.

Об'єктом дослідження є навчально-виховний процес з біології в загальноосвітній школі.

Предмет дослідження - принципи, зміст, методи і засоби формування теоретичних знань з біології в учнів основної і старшої шкіл.

З метою вивчення проблеми і проведення педагогічного експерименту використовувалися теоретичні методи дослідження: теоретичний аналіз філософської, біологічної, психолого-педагогічної літератури, дисертаційних робіт з історії біології, вивчення сучасних підходів до структурування знань, рівнів їх пізнання, до організації навчальної діяльності і процесу навчання загалом; узагальнення прогресивних ідей і виявлення недоліків у сучасному навчанні біології для розроблення засад проектування концепції формування ТБЗ в учнів; емпіричні методи дослідження: аналіз масової практики формування ТБЗ в школярів і узагальнення новацій педагогічного досвіду, спостереження, бесіди, анкетування вчителів і учнів, інтерв'ювання, тестування, аналіз письмових контрольних робіт; педагогічний експеримент, якісний і кількісний аналіз його результатів з метою діагностування рівня навчальних досягнень учнів, пошуку варіантів рішень, підтвердження чи спростування гіпотези дослідження, статистичні методи обробки результатів педагогічного експерименту.

Дослідження виконувалося 17 років (1993-2010 рр.) Експериментальною роботою було охоплено понад 820 учнів основної і старшої шкіл, 180 студентів-першокурсників. У дослідженні брали участь 10 вчителів-експериментаторів і понад 100 вчителів-експертів. Наукова новизна і теоретичне знання одержаних результатів полягає в тому, що у вітчизняній теорії та методиці навчання біології вперше:

обґрунтовано концепцію формування теоретичних знань з біології в учнів загальноосвітньої школи на основі методології сучасного природознавства; змістове наповнення структури основних теоретичних біологічних узагальнень на основі структури теорії; поетапну генералізацію знань шляхом розгортання структури теорії як провідний напрям систематизації знань під час навчання біології; формування теоретичних знань з біології як послідовність дидактичних циклів, провідним напрямом проектування якого є поліпарадигмальність навчання біології;

розроблено методичну систему формування теоретичних знань з біології, яка передбачає реалізацію в навчанні взаємозв'язку типологічного і атрибутного підходів щодо проектування теоретичних конструкцій у біології шляхом поетапного розгортання структури теорії; структурну і функціональну моделі системи проектування навчально-розвивального середовища з біології; три рівні сформованості теоретичних біологічних знань (змістове узагальнення знання про різновид організму, базові теоретичні біологічні знання, знання про основні теоретичні узагальнення біології), критерії сформованості змістової та операційної складових теоретичних знань з біології;

уведено в оббіг дефініції «теорія як одиниця змісту біологічної освіти», «теоретичні біологічні знання».

Подальшого розвитку набула проблема формування змісту шкільного курсу біології шляхом виокремлення основних теоретичних узагальнень біології (цитології, генетики, еволюціонізму, екології, концепції структурних рівнів живого), окреслення підходів щодо формування системних знань з біології у процесі розгортання основних складових структури теорії.

Практичне значення дослідження полягає в розробленні навчально-методичних комплектів для основної і старшої шкіл з метою втілення в навчальний процес методичної системи формування теоретичних знань з біології. Їх склад містить переконструйовану чинну програму з біології для основної школи; авторську програму «Фундаментальна біологія» для старшої школи з методичними рекомендаціями; навчальні і методичні посібники для втілення інноваційних технологій у навчання біології; авторський мультимедійний програмно-методичний комплекс (МПМК) «Віртуальна біологічна лабораторія, 10 клас» як комп'ютерний засіб навчання для інтерактивного виконання лабораторних і практичних робіт з основ біології; зміст цитоекологічних спецкурсів «Прості тест-системи для оцінки впливу чинників довкілля» і «Гіпоксія та периферична кров тварин» з методичними рекомендаціями для їх проведення як міні-наукових досліджень; комплекти розроблених вимог до навчальних досягнень учнів та тестові завдання для моніторингу результатів навчальної діяльності учнів на всіх етапах формування теоретичних знань з біології.

Розроблені в дослідженні теоретичні і методичні положення, засоби навчання, форма взаємодії ВНЗ - школа - ВНЗ «Методична лабораторія в школі» можуть застосовуватися на курсах перепідготовки вчителів-біологів, під час навчанні студентів і учнів.

Упорядковано, здійснено наукову редакцію і видано друком 4 збірки наукових праць «Природничі науки в школі», які відображають напрями дослідження і містять науково-методичні праці вчених, учителів і студентів природничих факультетів ВНЗ України.

Результати дослідження впроваджено в практику загальноосвітніх навчальних закладів м. Херсона (довідки № 133 від 24.06.2009 р.; № 01-14/264 від 15.10.2009 р.; № 94 від 30.09.2009 р.; № 05-09/298 від 07.12.2009 р.), Доманівської загальноосвітньої школи № 1 Миколаївської області (довідка № 173 від 08.12.2009 р.) та Вознесенської гімназії «Орієнтир» Запорізької області (довідка № 350 від 16.10.2009 р.), Мелітопольського державного педагогічного університету (довідка № 06/1844 від 16.10.2008 р.), Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова (довідка № 07-10/2125 від 05.10.2009 р.). Південноукраїнського регіонального інституту післядипломної підготовки педагогічних кадрів (довідка № 01-07/484 від 15.10.2009 р.). Особистий внесок дисертанта. У спільних працях здобувачем розроблена концепція і пояснювальна записка програми, змістова її частина для 10-го класу і спецкурси. Внесок автора в наукові статті, методичні рекомендації і посібники, що написані в співавторстві, полягає в розробленні їх концептуальних засад, змістової частини, аналізі отриманих результатів. Під час створення МПМК «Віртуальна біологічна лабораторія, 10 клас», що є результатом співпраці авторського колективу, здобувачці належить розроблення методичного апарату.

Апробація результатів дослідження відбувалась на міжнародних наукових конференціях: «Педагогічна практика та філософія освіти (Полтава, 1997); УІІІ, X, XІV Каришинські читання (Полтава, 2001, 2003, 2007); Другий міжнародний симпозіум з біоетики, присвячений пам'яті В.Р. Понтера (Київ, 2002); «Сучасні тенденції розвитку природничо-математичної освіти» (Херсон, 2002); «Методы совершенствования фундаментального образования в школах и вузах» (Севастополь, 2002); «Структура представлений о мире, обществе, человеке: в поисках новых смыслов» (Луганськ, 2003); «Наука і освіта, 2004» (Дніпропетровськ, 2004); «Психодидактика высшего и среднего образования» (Барнаул, 2004); «Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов» (Челябинськ, 2004); «Актуальные проблемы качества педагогического образования» (Новосибірськ, 2004); Перші Міжнародні Драгоманівські читання (Київ, 2005); «Інформатизація освіти України: стан, проблеми, перспективи» (Херсон, 2005); «Зміст громадської освіти і виховання: історія, реалії, перспективи» (Херсон, 2006); «New Information Technologies in Education for All» (Kiev, 2006); «Біологія XXI століття: теорія, практика, викладання» (Київ, 2007); всеукраїнських науково-практичних конференціях: «Становлення особистості вчителя біології в процесі вищої педагогічної освіти» (Київ, 1998); «Актуальні проблеми вивчення природничо-математичних дисциплін у загальноосвітніх навчальних закладах» (Київ, 1999); «Фальцфейнівські читання» (Херсон, 1999); «Природничо-наукова освіта школярів: реалії та перспективи» (Тернопіль, 2003); «Сучасні проблеми методичної та педагогічної підготовки вчителів природничих дисциплін» (Київ, 2003); «Реалізація принципу практичної спрямованості в навчанні природничо-математичних дисциплін» (Херсон, 2003); «Теорія і практика сучасного природознавства» (Херсон, 2003, 2007); «Природничі науки на межі століть» (Ніжин, 2004); «Особливості підготовки вчителів природничо-математичних дисциплін в умовах переходу школи на профільне навчання» (Херсон, 2004); «Роль довкілля у валеологічній освіті і вихованні» (Полтава, 2005); «Освітнє середовище як методична проблема» (Херсон, 2006); «Розвиток біологічної освіти в Україні» (Мелітополь, 2006); «Становлення якісного освітнього середовища як об'єкт педагогічного дослідження» (Херсон, 2006); «Наукові та методичні основи викладання біологічних дисциплін у педагогічних вищих навчальних закладах України» (Київ, 2006); «Фізико-технічна і фізична освіта в гуманітарній парадигмі» (Керч, 2007); «Уніфікація природничо-математичної освіти в контексті європейського виміру» (Херсон, 2007); «Освітні технології: філософія, психологія, педагогіка» (Суми, 2007); «Проектування освітніх середовищ як методична проблема» (Херсон, 2008); обласних науково-практичних конференціях: «Середня школа, педвуз та нова шкільна програма з біології» (Херсон, 1997); «Шляхи реалізації особистісно-орієнтовного навчання у вивченні природничо-математичних дисциплін» (Херсон, 2002); «Розвиток компетентності школярів засобами природничо-математичних дисциплін» (Херсон, 2004); «Наступність і перспективність у навчанні між початковою та середньою ланкою освіти» (Херсон, 2004); «Творчий саморозвиток змісту природничо-математичної освіти» (Херсон, 2005); курсах післядипломної освіти вчителів біології в Південноукраїнському регіональному інституті післядипломної освіти педагогічних кадрів.

Публікації. Основні результати дослідження відображені в 132 публікаціях (75 одноосібних). Серед них -- 1 монографія , 18 навчальних та методичних посібників, 3 програми, 28 статей у фахових виданнях з педагогічних наук (24 одноосібні), 39 статей у наукових журналах і збірниках наукових праць, 42 матеріали і тези конференцій Ї загальним обсягом приблизно 70 друкованих аркушів. Під час виконання дослідження одержано свідоцтво Міністерства освіти і науки України про реєстрацію авторського права на твір № 19839 на програмний продукт.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (580 найменувань) на 55 сторінках. Повний обсяг дисертації - 439 сторінок, основний текст - 384 сторінки, 26 таблиць, 32 малюнка, 13 додатків на 184 сторінках.

2. Основний зміст дісертації

У Вступі обґрунтовано актуальність і доцільність дослідження, визначено проблему, мету, концепцію і теоретичну основу дослідження, сформульовано загальну гіпотезу, окреслено завдання, об'єкт, предмет дослідження, розкрито наукову і теоретичну новизну, практичне значення виконаного дослідження, наведені відомості про апробацію і впровадження результатів дослідження.

У першому розділі «Формування теоретичних знань школярів як педагогічна проблема» представлено результати аналізу філософської, психолого-педагогічної та методичної літератури з проблеми формування ТБЗ в учнів загальноосвітньої школи. Вони окреслили психолого-педагогічні основи формування теоретичних знань (ТЗ) і разом з результатами констатувального експерименту стан розроблення даної проблеми на різних рівнях формування змісту освіти. Аналіз літературних джерел (С.У. Гончаренко, Н.Є. Кузнєцова, Н.Н. Чайченко) засвідчив, що основні теоретичні узагальнення біології (ТУзБ) складають ядро біологічної картини світу (БКС). Отже, цілеспрямоване формування знань про ці узагальнення з урахуванням інших складових БКС (методологічних принципів і філософських категорій та ідей) може виступати одним з ефективних шляхів поліпшення розуміння учнями біологічної картини світу під час вивчення ШКБ. Відповідно до існуючих двох рівнів пізнання дійсності - теоретичного і емпіричного - на яких, формуються теоретичні і емпіричні знання, школярам притаманні два аналогічні типи мислення. За умови неперервності формування ТЗ в учнів методом сходження від абстрактного до конкретного розвивається теоретичне мислення (В.В. Давидов).

У дисертаційній роботі, виходячи з філософської сутності поняття «теоретичні знання» і провідної ролі теоретичних біологічних знань у розумінні учнями біологічної картини світу, ТБЗ визначили як системні знання про основні теоретичні узагальнення біології, які є ядром біологічної картини світу, ґрунтуються на емпіричних знаннях, сприяють усвідомленню природничо-наукових закономірностей як системотвірних чинників зв'язків понять, поясненню явищ живої природи і розвитку теоретичного мислення.

Керуючись психолого-педагогічними настановами стосовно можливостей формування теоретичних знань в учнів, методологічною спільністю шкільних дисциплін природничого циклу, визначенням поняття ТБЗ та результатами констатувального експерименту, був здійснений аналіз стану розроблення проблеми формування ТБЗ в школярів у теорії та на практиці навчання біології. Він засвідчив, що проблема розв'язана на загальнотеоретичному рівні формування змісту освіти. На всіх інших рівнях вона розглядається недостатньо. Окремі аспекти процесу формування ТБЗ, що окреслені, насамперед, як підходи до систематизації знань, фахівцями були досліджені, а саме: необхідність використання структури наукової теорії та ідей генералізації знань як основи конструювання змісту ШКБ, розвитку теоретичних біологічних понять науковими, зокрема, теоретичними методами. Проте тип і складові біологічної теорії в цих працях залишаються не визначеними і тільки окремі дослідження фахівців частково ґрунтуються на методології сучасного природознавства стосовно теоретичного пізнання. Не висвітленими залишаються загальний склад і структура ТБЗ, їх провідна роль у формуванні БКС, обґрунтування критеріїв добору ТБП, підходів щодо структурування навчального матеріалу на основі структури теорії. Поза увагою дослідників залишаються принципи проектування процесу формування ТБЗ, у якому розвивальна парадигма є провідною в цілеспрямованому розвитку теоретичного мислення; а також рівні, критерії і параметри сформованості теоретичних знань з біології в учнів. Все вказане зумовлює низький рівень обізнаності вчителів у питаннях значення теоретичних біологічних знань для розуміння БКС школярами, пояснення біологічних явищ, формування продуктивної діяльності на уроці і розвитку рис творчої особистості учнів. Як результат, знання школярів про основні ТУзБ носять фактологічний характер.

Виходячи з вище вказаного, проведення дослідження з розробленням концепції та відповідно до неї методичної системи, спрямованих на підвищення теоретичного рівня біологічної освіти на основі методології сучасного природознавства, є актуальним у вітчизняній теорії та методиці навчання біології. Його психологічний орієнтир - розвиток теоретичного мислення учнів.

Проведений аналіз науково-методичної літератури дозволив окреслити напрями вдосконалення процесу формування ТБЗ в учнів загальноосвітньої школи: оновлення наукового змісту ШКБ стосовно теоретичного фундаменту біологічної науки; проектування організації вивчення ШКБ на основі методології сучасного природознавства стосовно теоретичного пізнання дійсності; розроблення методичного комплексу для втілення відповідної методичної системи з моніторингом результатів навчальної діяльності учнів.

Другий розділ «Основні теоретичні узагальнення науки про життя в шкільному курсі біології» висвітлює наукові засади формування ТБЗ, що є результатом аналізу наукової літератури з проблеми розроблення теоретичних конструкцій у науці про життя та генезису теоретичного біологічного знання. Такий аналіз був спрямований на:

виокремлення підходів розроблення теоретичних конструкцій у біології;

складання категоріально-функціональної характеристики ТБЗ;

розроблення складу основних ТУзБ;

висвітлення тенденцій генезису теоретичного фундаменту галузей науки про життя з метою змістового наповнення складових структури основних ТУзБ і виокремлення закономірностей теоретичного біологічного пізнання для використання їх як чинників структурування змісту ШКБ.

Проведений аналіз довів наявність двох підходів до проектування теоретичних конструкцій у біологічній науці: атрибутного і типологічного. Перший реалізований у дослідженнях з розроблення загальної теорії життя. Інший, завдяки наявності досконаліших конструкцій, є провідним і застосується в кожній галузі біології. Тому під час конструювання змісту шкільного курсу біології в дослідженні було здійснено об'єднання двох підходів.

Категоріально-функціональна характеристика ТБЗ, виходячи з провідної ролі типологічного підходу в біологічному пізнанні, свідчить, що логічна структура науки про життя складається з понять, закономірностей, законів, вчень, концепцій і теорій. Концепція і теорія в цій структурі є основними елементами і в своєму складі містять інші. Біологічні теорії належать до описового різновиду емпіричних теорій (Л.Я. Зоріна) і мають чотири складові («основу», «ядро», «наслідки» та «інтерпретацію»), що охоплюють змістовий і функціональний компоненти ТБЗ. У дисертаційній роботі елементи загальної структури біологічної теорії отримали змістовне наповнення (табл. 1). Так, провідним компонентом її «основи» було визнано ТБП, яке, в свою чергу, розглядали, як систему загальнобіологічних понять. До «ядра» біологічної теорії віднесли теоретичні узагальнення (закони, вчення тощо). У «наслідках» пояснювальну функцію виокремили як провідну, що зумовлено типом теорії. Склад «інтерпретації» визначали, виходячи з філософського тлумачення цієї складової теорії. Тому в дослідженні її формували основні структурні рівні живого: клітинно-організменний, популяційно-видовий, екосистемо-біосферний.

Аналіз генезису теоретичного фундаменту біологічної науки на основі типолого-атрибутного підходу довів наявність теоретичного фундаменту в кожної галузі. Виходячи з позицій наукового «інтимного внутрішньодисциплінарного синтезу» (Б.М. Кедров), цей теоретичний фундамент назвали основним теоретичним узагальненням (ТУз) галузі і виокремили п'ять таких узагальнень.

Окрім того, до них було віднесено концепцію структурних рівнів живого (КСРЖ), що нині є найдосконалішою теоретичною конструкцією загальної теорії життя. Отже, дослідження базується на шести основних ТУзБ: ТУз цитології; два ТУз генетики (закономірності спадковості і закономірності мінливості); ТУз еволюціонізму; ТУз екології і КСРЖ. Структура кожного з них має чотири компоненти подібно до структури біологічної теорії. При цьому провідною складовою їх „основ” були відповідні ТБП («клітина», «ген», «еволюція», «біосфера», «системність та ієрархічність живого»), які в різних теоретичних узагальненнях мали спільні структурні елементи. „Ядро” галузевого ТУз містило теоретичні узагальнення, які виникли в генезисі цієї галузі (табл. 2), а «ядро» КСРЖ - положення цієї концепції.

Аналіз генезису теоретичного фундаменту галузей науки про життя підтвердив його діалектичну спрямованість (Р.С. Карпінська) і дозволив:

з'ясувати, що згідно із загальною філософською концепцією про рух пізнання історичне становлення основних ТУзБ має дві фази (аналітичну і синтетичну) і здійснюється, насамперед, завдяки системному і діяльнісному підходам;

відібрати закономірності теоретичного біологічного пізнання як пізнавальні засоби реалізації цих підходів;

засвідчити наявність взаємозв'язку між основними ТУз галузей завдяки методологічним принципам, серед яких домінують історизм, доповнення і відповідність;

встановити, що історичне формування теоретичного фундаменту галузей біології здійснювалося в основному індуктивно; виняток становить генезис найсучасніших його складових, наприклад, теорії гену; при цьому „основа” структури галузевого теоретичного узагальнення перетворювалася на „ядро” завдяки систематизуючий функції ТЗ.

Виокремлення основних ТУзБ дозволило конкретизувати структуру БКС як локальної картини світу, зокрема, вказати склад основних теоретичних узагальнень біології, що посідають у ній центральне місце і пов'язані між собою методологічними принципами історизму, доповнення і відповідності.

У третьому розділі „Концепція формування теоретичних знань з біології в учнів загальноосвітньої школи” розкрито концептуальні засади проектування процесу формування ТБЗ, що розроблялися на основі наукових засад і психологічного орієнтиру дослідження, добору принципів і підходів щодо організації пізнавальної діяльності учнів на уроці. До їх складу ввійшли теоретико-методологічний базис, дидактичні принципи і педагогічні умови формування ТБЗ. Теоретико-методологічний базис становили системний, діяльнісний, поліпарадигмальний і адаптаційниий підходи. Перші два розглядали як провідні і такі, що відображали в навчанні діалектичну спрямованість генезису теоретичного фундаменту науки про життя. Конкретизація системного підходу в дослідженні мала місце, насамперед, у виокремленні основних елементів відкритої методичної системи «формування ТБЗ в учнів загальноосвітньої школи» (мети, змісту, технології навчання, вчителя, учнів). Системотвірним чинником у ній виступала мета.

Реалізація діяльнісного підходу ґрунтувалася на психологічній теорії діяльності (В.В. Давидов), яка окреслює першочергові завдання навчання, насамперед, у послідовному проведенні предметної діяльності. Проектування процесу формування ТБЗ базували на положеннях цієї теорії, і тому воно відображало різні його напрями: залучення учнів до продуктивної діяльності, суб'єктивність процесу навчання, пріоритетність суб'єкт-суб'єктних відношень у навчанні. Як реалізація діяльнісного підходу, у дослідженні розроблена прогностична модель формування ТБЗ, яка складається з трьох взаємопов'язаних компонентів: мотиваційно-цільового, змістово-процесуального і контрольно-оцінного.

У педагогічних працях впровадження діяльнісного підходу розглядають у контексті парадигмальності навчання (В.Д. Шарко). Аналіз педагогічної літератури з проблеми розроблення технологічних аспектів навчання показав, що поєднання різних парадигм є найефективнішим засобом проектування процесу формування знань (В.В. Краєвський). Вивчення шкільної практики спонукало до висновку, що в навчанні біології поширеними є традиційне, особисто орієнтоване і розвивальне навчання. Тому, враховуючи особливості поліпарадигмальності навчання, у дослідженні було втілено поєднання вказаних вище парадигм. Його психологічний орієнтир зумовив провідне місце розвивального навчання.

Адаптаційний підхід у сучасній педагогічній освіті розглядається як один з провідних методологічних принципів організації навчального процесу (М.М. Ржецький та Т.І. Шамова). Керуючись характеристиками різновидів освітнього середовища (І.М. Улановська) і психологічним орієнтиром дослідження, вважали, що під час формування ТБЗ проектується навчально-розвивальне середовище. Цей процес забезпечується його інформаційно-змістовим, матеріальним і соціальним компонентами, взаємозв'язок яких створює умови для розвитку теоретичного мислення учнів.

Організацію процесу формування ТБЗ здійснювали на основі дидактичних принципів, що відібрали, виходячи з теоретико-методологічного базису, і поділили на дві групи. До першої входили ті, що зумовлюють науковість, доступність, системність та цілісність навчання біології. До другої групи були віднесені принципи педагогічного керівництва діяльністю школярів у когнітивній сфері (Н.Н. Чайченко), що відображали формування ТБЗ, не лише як процес навчання, але й учіння, в якому учень є суб'єктом. Засвоєння при цьому виступало і результатом, і процесом діяльності.

До педагогічних умов або внутрішніх чинників, що впливають на формування ТБЗ у дослідженні віднесли структурування навчального матеріалу на основі методології сучасного природознавства; поетапну генералізацію знань (С.У. Гончаренко) на базі розгортання структури основного ТУз; цілеспрямоване керування мисленнєвою діяльністю учнів упродовж навчання біології (І.Н. Пономарьова). Провідною педагогічною умовою організації пізнавальної діяльності учнів було узагальнення і систематизація знань учнів у процесі поетапної їх генералізації на основі розгортання структури основного ТУзБ. У дослідженні виокремили конкретнобіологічну (I і II етапи), загальнобіологічну (III етап) генералізацію і закладання основ щодо загальнонаукової генералізації знань учнів (IV етап формування ТБЗ).

Перші два етапи мали місце в основній школі: на основі знань з курсу «Природознавство» (ЗУ^о) крізь формування змістових узагальнень про різновид організму (ЗУ¹, ЗУ²) здійснювали поступове формування в учнів базових ТБЗ або знань про закономірності організації та існування організмів на Землі (рис. 3). Етап III, що схематично зображений на рис. 4, здійснювали під час вивчення основ біології (цитології і біології розвитку -ТБЗ¹, генетики - ТБЗ², еволюціонізму - ТБЗ³ і екології - ТБЗ⁴) у старшій школі: виходячи з базових ТБЗ і знань про КСРЖ, в учнів поступово формували складові знань про основні ТУзБ. Призначення IV етапу - формування в учнів ПНКС з локальних картин світу.

Цілеспрямований розвиток мислення учнів під час формування ТБЗ забезпечено завдяки загальній організації навчання біології відповідно до концепції розвивального навчання «за теоретичним типом узагальнення» (В.В. Давидов, С.Д. Максименко), що передбачає одночасний розвиток усіх складових теоретичного мислення учня. Використання навчальних прийомів, які спрямовані на розвиток окремих складових цього типу мислення, застосування розробленої системи вправ та пізнавальних завдань для розвитку логічних операцій і алгоритмізація операцій порівняння також сприяли такому розвитку мислення.

У четвертому розділі «Методична системи формування теоретичних знань з біології в учнів загальноосвітньої школи», виходячи з концептуальних засад проектування процесу формування теоретичних знань з біології, висвітлено створення відповідної моделі методичної системи та її складових. Керуючись системним і адаптаційним підходами методичну систему формування ТБЗ розглядали як сукупність взаємопов'язаних елементів (цілей, змісту, методів, форм і засобів) навчання, які, впливаючи один на одного, формують навчально-розвивальне середовище з біології. Завдяки спільній діяльності вчителя і учня в ньому проектуються суб'єкт-суб'єктні і суб'єкт-об'єктні відношення, що сприяють формуванню змістової і функціонально-операційної складових ТБЗ школярів. Виходячи з концепції і наведеного визначення, в дослідженні розробили модель вказаної системи, склад якої був конкретизований. Зокрема, мета, що визначала об'єднання елементів методичної системи, спричинила існування в ній двох основних частин: змістової (зміст навчального матеріалу) і процесуальної (методи, форми і засоби навчання). Ця відкрита система знаходилася під впливом зовнішніх і внутрішніх чинників. Результатом впровадження методичної системи було формування в учнів змістової і функціонально-оперативної складових ТБЗ, що відповідало окресленій меті.

Змістова складова моделі складається з двох груп знань - основних і допоміжних. Перша група містила знання про КСРЖ і основні ТУзБ. Друга - оцінні, історичні і методологічні знання. Розроблення дидактико-методичного забезпечення спричинило дієздатність цієї складової. Це забезпечення було також і елементом процесуальної частини моделі. Його створення відображало реалізацію останнього з виокремленних напрямів удосконалення процесу навчання біології - розроблення методичного комплексу для функціонування методичної системи. Провідна складова комплексу - навчальна програма з біології, яка складалася з чинної навчальної програма для основної школи, що була переконструйована відповідно до концептуальних положень дослідження, і авторської програми «Фундаментальна біологія» для старшої школи. Її розроблення здійснювали на основі типолого-атрибутного підходу проектування теоретичних конструкцій у біології шляхом розгортання повної структури основного ТУз. Вказане конкретизували під час структурування навчального матеріалу. При цьому практичного втілення набули виокремленні закономірності теоретичного біологічного пізнання, що увійшли до складу наукових засад проектування процесу формування ТБЗ і розглядалися як пізнавальні засоби реалізації діалектичного методу в навчанні біології.

Функціонування процесуальної складової експериментальної методичної системи забезпечило матеріалізацію розробленого змісту. Цей процес розглядали як сукупність дидактичних циклів (Л.Я. Зоріна), які зумовили розгортання трьох послідовних етапів генералізації та формування ТБЗ. Так, етап I здійснювався впродовж розгортання кожного з перших трьох дидактичних (1, 2 і 3) циклів. Етап II мав місце впродовж руху навчання від 1 до 3 дидактичного циклу. III етап відбувався впродовж послідовного розгортання від 4 до 6 циклу. Матеріальним носієм кожного з дидактичних циклів був навчальний матеріал про певну біологічну систему або системи. Цілі навчання в дидактичних циклах під час формування ТБЗ подані в табл. 3. Як показано на рис. 5, всі цикли мали однакові взаємопов'язані ланки: вступно-мотиваційну, інформаційну, виконавчу і контрольно-коригуюч.

Відповідно до вказаних етапів у дослідженні були виокремленні рівні сформованості ТБЗ учнів. На етапі I формували змістове узагальнення знань про різновид організму (знання про спільні риси організації та особливості існування на Землі або рослинних, або тваринних організмів, або організмів людей) або ТБЗ першого рівня. Вони складалися з елементів п'яти ТБП, що були засвоєні учнями як змістові абстракції під час узагальнення навчального матеріалу про різновид організму. На етапі II учні набували базових ТБЗ (ТБЗ другого рівня сформованості) або знання про загальні закономірності організації та існування організмів на Землі. Їх формували традуктивно як об'єднання окремих змістових узагальнень про різновид організму. На етапі III формували знання про КСРЖ і основні ТУз галузей (ТБЗ третього рівня сформованості).