METODA OBSERVĂRII INDEPENDENTE ŞI SISTEMATICE

Observarea independentă reprezintă urmărirea sistematică de către elevi a obiectelor, fenomenelor şi proceselor biologice caracteristice, reprezentative pentru tema didactică studiată, în scopul surprinderii însuşirilor semnificative ale acestora.

Prin această metodă elevii percep activ şi selectiv sistemele biologice prin activitate independentă şi sistematică, individual sau pe grupe; metoda reprezintă una dintre căile specifice de predare-învăţare a biologiei, cu o valoare deosebită în explorarea şi descoperirea de către elevi a lumii vii

Clasificare :Formele observării independente pot fi clasificate după criteriile locului, modului şi duratei observărilor.1.Din punctul de vedere al locului în care se efectuează observările independente, acestea se pot desfăşura:a. în şcoală: în cadrul lecţiei de biologie, la colţul biologic, în laborator sau în cadrul cercului tinerilor biologi (de exemplu observarea diversităţii insectelor dintr-un insectar);b. în afara şcolii: cu ocazia unor excursii, pe terenul experimental şcolar, într-o vizită la o fermă zootehnică, un muzeu şcolar, o grădină botanică.

2.După modul de efectuare a observărilor, acestea pot fi:a. macroscopice, organisme vii sau conservate, diferite procese în desfăşurarea lor, relaţii între procese şi fenomene biologiceb. efectuate cu ajutorul tehnicilor şi aparaturii specifice ştiinţelor biologice, determinând formarea unor deprinderi practice de lucru şi dezvoltarea spiritului de observaţie şi cercetare; din această categorie fac parte:- observarea pe bază de disecţie , care ajută cunoaşterea prin acţiune a anatomiei unor organe şi sisteme de organe, a planului de organizare a diferitelor animale, a evoluţiei sistemelor de organe (disecţia pe globul ocular de mamifer, disecţia inimii, a rinichiului la mamifere, disecţia unui peşte etc.);- observarea cu ajutorul lupei care permite elevilor descoperirea informaţiilor privind alcătuirea unor organisme sau părţi ale acestora (observarea papilelor gustative de la nivelul limbii, observarea indivizilor de Drosophila melanogaster de tip sălbatic şi mutant etc.);- observarea la microscop a unor preparate proaspete şi fixe, a unor frotiuri, care fac posibilă cunoaşterea structurii celulei, a ţesuturilor si organelor, determinând înţelegerea principiului corelaţiei dintre structură şi funcţie (preparate fixe cu ţesut muscular neted, striat şi cardiac, frotiuri de sânge, frotiuri din culturi microbiene).

3.După durată se deosebesc:a) observări de scurtă durată, care nu depăşesc intervalul unei ore de clasă (45-50 min.), în care se încadrează majoritatea formelor de mai sus ( de exemplu observarea hidrelor, melcilor de apă ,a peştilor dintr-un acvariu);

b) observări de lungă durată ( de exemplu observarea metamorfozei fluturelui de mătase Bombyx mori sau a dezvoltării unei plante de fasole de la însămânţare până la fructificare);c) observări repetate, pentru verificarea unei ipoteze din cadrul unui experiment ( de exemplu observarea repetată a experimentului de evidenţiere a fotosintezei prin metoda bulelor).

Observarea ca cercetare organizată şi sistematicăDupă I. Cerghit ( 163-164) pentru a imprima observării un caracter activ de cercetare este necesar ca ea să fie organizată după rigorile observării ştiinţifice, desfăşurându-se în mai multe etape, care vor fi prezentate în cele ce urmează:

1. Punerea problemei : se ia ca punct de pornire o problemă care s-a ridicat în cadrul activităţii didactice; de exemplu, în predarea lecţiei ,,Albina”, la clasa a VI-a: care sunt adaptările morfo-fiziologice ale castelor de albine şi, respectiv, ale albinelor lucrătoare care fac posibilă viaţa stupului?2. Discutarea problemei – obiective şi sarcini:- se dezbate problema cu elevii până când aceasta devine clară; - se precizează abordările şi sarcinile concrete ale elevilor, aceştia conştientizând ceea ce cercetează şi cu ce mijloace vor realiza studiul;3. Cercetarea observativă realizată de elevi pe grupe sau individual; în exemplul dat, cu ajutorul lupelor, a materialului biologic conservat, fişelor de lucru, planşelor distributive cu cele trei caste de albine şi cu detalii morfologice ale albinei lucrătoare, elevii, pe grupe, vor observa caracterele specifice anatomo-morfologice ale capului, toracelui şi abdomenului; de exemplu vor analiza şi compara dimensiunile şi caracteristicile celor trei caste, corelând diferenţele cu rolul fiecăreia în viaţa stupului; vor descoperi: mecanismul de frână al aripilor, perechea de picioare anterioare cu prezenţa pieptenului, perechea de picioare posterioare cu coşuleţe şi periuţe, precum şi rolul acestora;4. Consemnarea datelor – datele observate sunt consemnate de elevi în caiete sau fişe de observaţie;5. Analiza şi prelucrarea rezultatelor – aspectele descoperite sunt prezentate de către fiecare grupă în scris (pe foi de flip-chart) sau oral, însoţite de desene şi scheme; rezultatele sunt dezbătute şi se ajunge la rezolvarea problemei. În cazul exemplului nostru se ajunge la caracterizarea morfo-fiziologică a albinei lucrătoare, mătcii şi trântorului, în corelaţie cu rolul fiecăruia în viaţa stupului;6. Conturarea concluziilor finale . Se stabilesc caracterele genberale ale grupului Hymenoptera, asemănările şi deosebirile dintre albine şi alte insecte studiate. Se subliniază importanţa conceptelor biologice: unitatea şi diversitatea lumii vii, corelaţia între structură şi funcţie, adaptarea la mediu a organismelor.

Importanţa aplicării observării independente Din analiza aspectelor prezentate reiese rolul deosebit al acestei metode în dezvoltarea gîndirii şi a spiritului de observare şi cercetare, aspecte ce vor fi subliniate în cele ce urmează:În universul de cunoştinţe alelevului care studiază biologia, observarea nemijlocită, a sistemelor biologice în starea lor naturală, de existenţă şi manifestare constituie nu numai o sursă de informaţie directă, ci şi un exerciţiu veritabil de gândire analitică şi sintetică de formare a unor deprinderi de investigaţie inductivă, de gândire cauzală, independentă, de cultivare şi menţinere a gustului pentru observare, de suscitare a interesului, inclusiv pentru activităţi experimentale. Observarea independentă dezvoltă la elevi obiectivitatea, spiritul de rigoare şi de precizie, elemente componente ale spiritului ştiinţific, cultivă capacitatea de a judeca maximă profund realitatea înconjurătoare, de a investiga procesele şi fenomenele biologice cu ochi de cercetător, adică de a le privi din unghiuri diferite de vedere, de a-şi pune întrebări şi probleme şi de a încerca să răspundă la ele prin căutări de soluţii, interpretînd rezultatele independent şi creator. Observarea face posibilă o percepţie polimodală, obţinută prin canale multisenzoriale; datele obţinute sunt supuse reflecţiei personale, elevul nemaifiind obligat să urmeze neapărat cursul gândirii adultului. Astfel, prin proprie experienţăde cunoaştere, el afla „citind” direct din marea „Carte a naturii” (nu numai din manuale) că adevărurile sunt rodul unui proces de cercetare laborios, că ştiinţa însăşi se dezvoltă, că cei care o slujesc nu fac decât să se apropie de „adevărul căutat”, acesta nefiind definitiv.Observarea organismelor, a proceselor şi fenomenelor biologice, reprezintă deseori premise ale punerii de probleme şi ale rezolvării acestora de către elevi, în corelaţie cu învăţarea prin descoperire şi problematizarea.Metoda observării independente, verigă esenţială în cunoaşterea prin acţiune a lumii vii, se află în strânsă corelaţie cu alte metode, pe prim plan cu experimentul şi lucrările de laborator, care nu pot fi aplicate decât cu ajutorul observării independente, ce devine, astfel, procedeu al experimentului sau lucrărilor de laborator.

Fişa de lucru În realizarea observării independente, a experimentului şi lucrărilor de laborator, asigurarea individualizării muncii elevilor se face cu ajutorul fişei de lucru, care reprezintă un mijloc deosebit de eficient în investigarea proceselor şi fenomenelor biologice şi care face posibilă, totodată, aplicarea problematizării, a învăţării prin descoperire, a modelării, algoritmizării.

Fişa de lucru este concepută de profesor în mod logic, fiind multiplicată pentru toţi elevii, scrisă pe tablă sau proiectată. Fişa cuprinde mai multe sarcini de lucru motrice şi/sau intelectuale şi permite descoperirea sau aprofundarea de către elevi a informaţiilor biologice, precum şi formarea (fixarea) unor deprinderi de lucru.

În fişă sunt incluse sarcini de lucru, indicaţii, explicaţii, lămuriri, întrebări, probleme, care trebuie să facă în aşa fel încât să asigure asimilarea corectă a cunoştinţelor şi dezvoltarea operaţiilor gândirii logice.

EXPERIMENTUL DE LABORATOR

Conceptul de experiment

Experimentul reprezintă o observare provocată în scopul cercetării unui proces sau fenomen biologic (Claude Bernard) , în condiţii determinate, impuse de ipoteza de lucru; este o acţiunede căutare a legităţilor specifice viului, o provocare intenţionată a unui proces sau/şi fenomen biologic, în scopul descoperirii esenţei acestuia, pentru cercetarea raporturilor de cauzalitate specifice.

Aplicarea experimentului de laborator în învăţământul biologic nu se reduce numai la utilizarea unor instrumente şi tehnici de lucru, ci presupune o intervenţie activă din partea elevilor pentru modificarea condiţiilor de de manifestare a proceselor şi fenomenelor studiate, pentru a se ajunge pe aceată cale la descoperirea unor informaţii cuprinse în lecţia sau activitatea didactică respectivă, la date noi care concretizează procesul sau fenomenul biologic cercetat.Experimentul apropie activitatea elevilor de specificul actului de cercetare experimentală specific ştiinţelor biologice, elevii realizând investigarea procesualităţii lumii vii şi descoperirea trăsăturilor sistemelor biologice, a principiilor şi caracteristicilor specifice viului. Metoda experimentală aplicată în învăţământul preuniversitar de biologie familiarizează elevii cu metodologia experimentului ştiinţific. Funcţiile experimentului de laborator

Funcţiile experimentului sunt multiple:1. experimentul permite cercetarea sistemelor biologice şi descoperirea trăsăturilor definitorii, speciifce ale unor procese şi fenomene;2. accentuează caracterul formator al învăţământului biologic şi educă elevii în spiritul ştiinţei prin dezvoltarea spiritului de observaţie şi a celui de investigaţie, a gândirii creative, fluide, flexibile, originale;3. determină formarea, aprofundarea şi evaluarea unor abilităţi şi competenţede lucru cu tehnici şi aparatură specifice ştiinţelor biologice;4. contribuie la realizarea unei legături mai strânse a teoriei cu practica, accentuând caracterul aplicativ al învăţământului biologic, imprimându-i o mai mare valoare formativ – educativă;5. determină transformarea cunoştinţelor în convingeri fundamentale.

Aceste funcţii se realizează, de regulă, într-o strânsă interdependenţă, prin împletirea armonioasă a operaţiilor obiectuale (materiale) – operaţii asupra sistemelor biologice- cu cele mentale, intelectuale.

Astfel, în cadrul unor activităţi cu caracter observativ, experimental şi de cercetare realizate în scopul descoperirii pe cale inductivă de către elevi ale caracterelor generale ale protistelor ciliate (Parameciul, clasa a VI-a, două ore) elevii realizează următoarele operaţii :

a. pregătesc şi cercetează pe cale independentă preparate microscopice din infuzia de fân; aplică şi consolidează tehnica efectuării preparatelor între lamă şi lamelă;b. observă şi analizează preparatele şi palnşele vacuumate, descoperind alcătuirea parameciului;c. compară preparatele din infuzia de fân cu preparate fixe şi planşe vacuumate distributive reprezentând euglena verde şi amiba;d. interpretează observaţiile, stabilind caracterele de superioritate ale parameciului faţă de celalalte protiste învăţate;e. clasifică în grupul organismelor înrudite cu parameciul alte ciliate observate la microscop dintr-o picătură de apă de baltă (Vorticella, Colpidium etc.);f. descoperă relaţii între acţiunea unor factori de mediu şi reacţia ciliatului ( aruncarea bastonaşelor urzicătoare în afară în prezenţa unei picături de cerneală diluată; depalsarea parameciului de la o concentraţie mare de NaCl spre o concentraţie mai mică – excitabilitatea);g. interpretează procesele fiziologice observate (înglobarea în vacuolele digestive a particulelor solide de roşu de Congo şi schimbarea culorii vacuolelor în albastru datorită unor procese biochimice care au loc la nivelul vacuolei (colorantul roşu de Congo este roşu la pH neutru şi bazic, devenind albastru la pH acid);h. emit şi verifică ipoteze (dispunerea indivizilor de parameci într-un număr mare în jurul unei bule de aer, pe lamă, şi de jur împrejurul lamelei se datorează oxigenofiliei lor.

Se poate constata din aceste exemple corelarea între activităţile observative (observare independentă), experimentul cu scop de cercetare şi descoperire şi învăţarea prin decoperire de tip inductiv, corelare specifică învăţării particiaptive a disciplinelor experimentale şi, respectiv a Biologiei.

Tipuri de experimente

După criteriul obiectivului didactic principal urmărit, principalele experimente descrise în literatura actuală de specialitate sunt :1. experimentul cu caracter de investigare şi descoperire;2. experimentul demonstrativ;3. experimentul cu scop de aplicare (aplicativ);4. experimentul destinat formării abilităţilor (deprinderilor) motrice;5. experimentul cu scop de evaluare.

Experimentul cu caracter de investigare şi descoperire În cadrul acestui experiment, elevii sunt puşi în situaţia de a concepe ei înşişi şi a pune în practică o serie de aplicaţii cum ar fi observarea, provocarea şi studiul unor procese şi fenomene biologice, evalaurea unor rezultate, ceea ce va determina dobândirea de noi achiziţii cognitive şi operaţionale.

Etapele experimentului cu scop de investigare Aplicarea experimentului de tip investigativ în învăţământul biologic preuniversitar presupune parcurgerea unei suite de etape, (Cerghit) de acţiuni şi operaţii prezentate în cele ce urmează:

a. crearea unei justificări (motivaţii) sau pregătirea punerii unei probleme;b. punerea (prezentarea) problemei şi discutarea ei până ce este înţeleasă de către elevi;c. enunţarea de ipoteze, discutarea şi analiza acestora;d. elaborarea unei strategii experimentale ţinând cont de mijloacele de învăţământ disponibile; discutarea procedeelor utilizate; e. desfăşurarea propriu-zisă a experimentului, efectuarea observaţiilor şi notarea lor; f. prelucrarea datelor înregistrate şi elaborarea rezultatelor;g. verificarea rezultatelor ( de exemplu prin aplicare practică);h. prezentarea concluziilor şi aprecierea validităţii şi importanţei acestora.

Experimentul demonstrativ, spre deosebire de demonstrarea unei experienţe presupune aspectul investigativ sau / şi problematizat al activităţii de studiere a unui proces sau fenomen biologic.Astfel experienţa simplă cu ajutorul căreia se studiază la clasa a V-a necesitatea prezenţei CO2 pentru producerea de bule de O2 (deci în realizarea fotosintezei) poate fi a. demonstrată şi explicată de către profesor (metoda demonstraţiei);b. experiment demonstrativ, dacă implică acţiuni şi operaţii de tip investigativ, cum ar fi: emiterea de ipoteze, imaginarea unui model de verificare a ipotezei, experimentarea acestuia de către unul sau mai mulţi elevi etc. În exemplul dat, înlocuirea apei de conductă cu apă fiartă şi răcită în eprubeta ţinută în aceleaşi condiţii ca în cele în care s-a urmărit degajarea de bule de oxigen duce la încetarea producerii fotosintezei (deci a producerii de bule de oxigen); această observaţie provocată (datorită înlocuirii apei de conductă cu apă fiartă şi răcită reprezintă o situaţie problemă; se cere explicarea fenomenului; elevii emit ipoteze ( de exemplu cea că lipsa CO2 ar putea determina imposibilitatea desfăşurării fenomenului de fotosinteză; se stabileşte verificarea acestora (de exemplu suflarea aerului expirat cu o pipetă în eprubetă); este confirmată de către elevi ipoteza şi se subliniază necesitatea prezenţei CO 2

pentru realizarea fotosintezei de către plante.

Experimentul cu scop de aplicare (aplicativ) este utilizat pentru a pune elevii în situaţia de a aplica în practică unele aspecte teoretice însuşite anterior; de exemplu, studiul fotosintezei prin metoda bulelor şi a intensităţii diferite a acestui proces în funcţie de intensitatea luminii se face în acest caz ca aplicare, fixare şi aprofundare a cunoştinţelor deja însuşite privind fotosinteza ( de exemplu în etapa de fixare a cunoştinţelor lecţiei ,,Fotosinteza”).De semnalat că , după unii autori ( Anca Ciolac-Russu în: Maria Ciurchea, Anca Ciolac-Russu, Ion Iordache, ,,Metodica predării ştinţelor biologice” , E.D.P. Bucureşti 1983 ), această modalitate de lucru desfăşurată pe grupe sau individual poate fi încadrată mai curînd ca lucrare de laborator bazată pe experienţe cu rol recapitulativ şi de aplicare (vezi pag ... ). Acesta, deoarece, în acest caz participarea elevilor este minimă; aceştia nu formulează probleme şi nici ipoteze, nu imaginează procedee de experimentare, nu cercetează şi nu descoperă date noi necunoscute de ei privin dsistemele biologice, ci doar confirmă şi verifică date expuse de-a gata de către profesor. (Leroy, G., citat de Cerghit .. ).

Experimentul destinat formării şi fixării abilităţilor (deprinderilor) motrice are ca scop formarea şi fixare unor competenţe privind mânuirea aparatelor şi ustensilelor de laborator, aplicarea de metode şi tehnici specifice biologiei.Este vorba de activităţi specifice biologiei cum ar fi abilitatea de lucru cu microscopul şi de observare la microscop a unor procese în derulare (de exemplu studiul fotosintezei prin metoda Engelmann), mânuirea unor aparate utilizate în sudiul unor procese fiziologice caracteristice organismelor vii. Şi în acest caz unii autori (ACR ... ) consideră această modalitate de lucru mai curând ca fiind încadrată în categoria lucrărilor de laborator cu scop de formare şi fixare de abilităţi şi deprinderi practice din aceleaşi considerente cu cele prezentate mai sus în cazul experimentului cu scop de aplicare.

Experimentul cu rol de evaluare a cunoştinţelor, abilităţilor şi dezvoltării spiritului investigativ. De curând, în unele lucrări de specialitate destinate evaluării ( SNEE, ,,Ghid de evaluare şi examinare la biologie”, Bucureşti 2001) este prezentată investigarea de către elevi prin experiment ca modalitate de evaluare a unor procese şi fenomene biologice. Desigur, acest tip de experiment poate fi organizat şi aplicat atât în scopul evaluării dezvoltării spiritului de observare şi de investigare, a capacităţilor de experimentare, practice, ale elevilor cât şi în evaluarea abilităţilor şi competenţelor de lucru cu metode şi tehnici specifice biologiei.De exemplu: a. evaluarea modului de investigare prin care elevii evidenţiază acţiunea unui factor (ales de ei) asupra structurii unei biocenoze din apropierea şcolii;b. evaluarea capacităţii de experimentare a influenţei unor factori abiotici asupra comportamentului animalelor ( de exemplu observarea comportamentului râmei faţă de hrană, (...pag...) lumină, umiditate, temperatură;c. evaluarea descoperirii de către elevi a unui experiment pentru evidentierea rolului vaselor lemnoase în conducerea sevei brute (...pag...), etc.

Totuşi, merită deremarcat şi de subliniat faptul că, aşa cum se arată în numeroase tratate şi cărţi de specialitate, investigarea, ca şi experimentul bazat pe cercetare şi descoperire reprezintă în primul rând strategii de tip euristic, cu rol deosebit în studiul şi în descoperirea trăsăturilor sistemelor biologice care, desigur, pot fi încadrate secundar ca metode complementare de evaluare.

LUCRĂRILE PRACTICE DE LABORATOR

Se caracterizează prin efectuarea de către elevi, în mod independent, personal sau pe grupe, de regulă în laboratorul de biologie, a unor activităţi de cunoaştere în general nemijlocită a sistemelor biologice prin aplicarea unor experienţe de fiziologie vegetală şi animală, analiză, comparare şi cercetare macroscopică, lucrări de microscopie şi de disecţiie, sub conducerea profesorului de biologie.

După Cerghit, I., (....) ca modalităţi de învăţare, lucrările practice ocupă un loc dominant în sistemul metodelor didactice . Cu atât mai mult astăzi, dobândesc o importanţă covârşitore, o extindere şi o diversificare din ce în ce mai mare impusă de o legitimă accentuare a caracterului aplicativ al învăţământului, de cerinţele instruirii practice şi ale pregătirii tehnico-profesionale. Spre deosebire de experiment, care imprimă învăţării un pronunţat caracter de investigare, se consideră că metoda lucrărilor practice constă în executarea de către elevi (sub conducerea profesorului) a diferitelor sarcini în scopul aplicării cunoştinţelor la soluţionarea unor probleme practice, al dobândirii unor deprinderi motrice, al formării unor priceperi şi deprinderi, şi de aplicare a teoriei în practică.

În studiul biologiei în învăţământul preuniversitar lucrările practice de laborator se desfăşoară prin aplicarea observării independente, a experimentului de laborator şi a experienţelor, a învăţării prin descoperire şi a modelării.

Clasificarea lucrărilor practice de laborator

Clasificarea lucrărilor practice de laborator se face în funcţie de mai multe criterii:

1.După genul de activitate care predomină, distingem:a. lucrări de laborator de analiză, de comparare şi de cercetare, în care latura descriptivă de prezentare făcută într-o lecţie tradiţională de profesor, este înlocuită cu observarea si cercetarea materialului biologic, distribuit elevilor individual sau pe grupe;b. lucrări de laborator de microscopie care prezintă o valoare deosebită pentru cunoaşterea structurii microorganismelor, plantelor, animalelor şi omului; asimilarea cunoştinţelor de biologie umană se face mai eficient prin studiul microscopic al: celulei şi ţesuturilor, structurii scoarţei cerebrale si a retinei, elementelor figurate ale sângelui, nefronului, gameţilor la om etc.;c. lucrări de disecţie care dau elevilor posibilitatea să descopere complexitatea structurală şi funcţională a organelor (de ex.: disecţia pe globul ocular de mamifer, disecţia rinichiului de porc, a inimii de mamifer etc.);d. lucrările bazate pe experienţe realizate independent de către elevi asigură asimilarea şi aprofundarea cunoştinţelor de fiziologie animală şi umană.

Experienţele de fiziologie animală şi umană (unele dintre acestea din urmă realizate pe modele biologice), permit elevilor să înveţe modul de funcţionare a diferitelor structuri, organe si sisteme de organe la animale şi la om, desfăşurarea funcţiilor de relaţie, nutriţie si reproducere, corelaţia dintre acestea pentru înţelegerea organismului ca un tot unitar.Astfel, la clasa a VII-a se pot organiza lucrări bazate pe experienţe referitoare la cercetarea compoziţiei chimice a oaselor, studiul digestiei amidonului sub acţiunea salivei, cercetarea automatismului cardiac etc..

2.După obiectivul didactic urmărit, lucrările de laborator pot fi :a. lucrări cu scop de investigare şi descoperire ;b. lucrări cu scop recapitulativ, de fixare şi aprofundare a cunoştinţelor şi abilităţilor;c. lucrări cu scop evaluativ.

Lucrările de laborator cu scop de investigare şi cercetare sunt bazate pe observare de tip investigativ şi pe experiment cu scop de cercetare; pun elevii in situaţia de a explora nemijlocit lumea vie, ajutându-i să înveţe prin acţiune caracteristicile diferitelor grupe de plante si animale, precum şi pe cele ale proceselor si fenomenelor specifice acestora.Lecţia de biologie care se realizează pe baza lucrărilor de laborator cu scop de cercetare îşi modifică structura şi devine lecţie de descoperire.

Principalele etape ale lucrărilor de laborator cu scop de investigare (cercetare) sunt aceleaşi cu ale observării de tip investigativ şi ale experimentului cu scop de cercetare şi au fost descrise anterior. O astfel de activitate observativă şi experimentală este descrisă în cele ce urmează în studiul unui ecosostem acvatic poluat ( Ecologie clasa a VIII-a – cerc de ecologie).

Etapele desfăşurării unei lucrări de cercetare a biocenozelor unui râu/lac poluat:1. actualizarea unor cunoştinţe şi stimularea interesului elevilor prin prezentarea unor date noi despre: poluarea apelor, surse de impuriifcare, clasificarea apelor din punct de vedere al gradului de poluare; aspecte ale metodologiei cercetării;2. punerea problemei care incită la cercetare: râul (lacul) din apropierea şcolii este poluat, conţinând cantităţi foarte mari de substanţe organice şi având o concentraţie foarte mică de O2. Este posibilă viaţa ?3. enunţarea şi discutarea ipotezei: în această apă pot trăi organisme heterotrofe adaptate la astfel de condiţii;4. discutarea modalităţilor de verificare a ipotezei şi a procedeelor practice, experimentale;5. verificarea ipotezei prin cercetarea organismelor din râul poluat şi a adaptărilor lor la mediu. a. pe teren – cercetarea condiţiilor abiotice şi biotice ; colectarea unor probe de apă şi mâl prin aplicarea unor metode speciifce ecologiei;b. în laborator cu ajutorul fişelor de lucru: cercetarea şi determinarea organismelor microscopice – adaptări; cercetarea şi determinarea organismelor macroscopice – adaptări, mod de viaţă;6. evaluarea rezultatelor: se discută cu elevii rezultatele obţinute independent şi notate în fişele de lucru (cu ajutorul unor desene distributive);7. activităţi de întărire, adâncire şi aplicare a cunoştinţelor; elevii stabilesc reţeaua trofică dintre diferitele populaţii de organisme din acel râu sau lac poluat; se discută alegerea metodelor specifice de epurare în funcţie de populaţiile identificate.

Fişa de lucru pentru această activitate de cercetare Sarcini de lucru şi probleme:1. Observarea şi cercetarea organismelor microscopice:- Agitaţi conţinutul probelor A (apă concentrată) şi B (mâl); efectuaşi din cele două probe câte un preparat microscopic între lamă şi lamelă; Ce observaţi? Comparaţi microorganismele pe care le vedeţi la microscop cu cele desenate în fişa de lucru; desenaţi şi determinaţi acele organisme; stabiliţi grupele mari sitematice din care fac parte.- Pe mese aveţi material cu colonii macroscopice formate din bacterii filamentoase pe care le-aţi observat pe teren. Efectuaţi un preparat lamă-lamelă şi examinaţi-l la microscop. Ce observaţi? Stabiliţi numele bacteriei. Examinaţi frotiurile de pe masă cu acelaţi microorganism. Ce observaţi?- Explicaţi numărul mare de bacterii şi protiste ciliate care predomină în probele voastre.2. Obsevarea organismelor macroscopice:- Cu ajutorul pensei luaţi din proba de mâl un exemplar din organismele macroscopice (viermii roşii de nămol) şi examinaţi-l cu lupa.- Din ce grup sistematic face parte? Motivaţi răspunsul.- Ce adaptări morfo-funcţionale prezintă?- Care este modul de viaţă al acestor organisme?- Calculaţi densitatea lor pe m2 ştiind că suprafaţa sondei a fost de 8cm2 şi fiecare dintre probele voastre reprezintă 1/8 di ncantitatea de mâl scoasă cu sonda.3. Stabiliţi reţeaua trofică dintre diferitele specii identificate din apa poluată. Cum explicaţi prezenţa lor, în ciuda condiţiilor de mediu în care trăiesc?4. Ce importanţă prezintă studiul biocenozelor unor ape poluate?

Se constată că lucrările de laborator cu scop de cercetare şi caracter observativ şi experimental tind în esenţă aşa cum arată Cergit I., (...) ,,să apropie activitatea elevilor de specificul actului de cercetare experimentală, de descoperire a adevărului”, faţă de majoritatea celorlalte tipuri de lucrări practice orientate în primul rând pe aplicarea cunoştinţelor şi formarea de abilităţi practice, fixare şi aprofundare a competenţelor deja formate.

Aplicarea lucrărilor de laborator are un rol deosebit şi în:b.fixarea si aprofundarea cunoştinţelor si deprinderilor de către elevi (lucrări de recapitulare a principalelor grupe de plante angiosperme -clasa a V-a );c.verificarea si evaluarea de către profesor şi elevi a dezvoltării spiritului de observare şi experimentare.Astfel de lucrări de laborator pot fi aplicate şi în etapa de fixare sau evaluare din cadrul unei lecţii cu toate verigile ei sau pot să predomine în întreaga lecţie de recapitulare sau evaluare.

3.După modalităţile de organizare, deosebim activitate:a. individuală, ceea ce impune ca fiecare elev să aibă materiale, substanţe şi aparatura necesare desfăşurării experimentului, elevii lucrând in ritmul lor propriu cu ajutorul fişei de lucru;b. pe grupe cu sarcini comune sau diferenţiate; grupele alcătuite din 2-3 elevi sunt, în general, heterogene, formate din elevi mai bine sau mai slab pregătiţi, elevi mai interesaţi sau mai puţin interesaţi în studiul biologiei; in cadrul acestor “echipe” elevii lucrează pe rând şi colaborează în găsirea soluţiilor si realizarea sarcinilor înscrise în fişa, în desprinderea concluziilor.

Observarea independentă, experimentul de laborator, ca şi metoda lucrărilor de laborator utilizate în dobândirea noilor cunoştinţe si deprinderi constituie veritabile puncte nodale ale corelării dintre metodele clasice si cele moderne în învăţarea disciplinelor biologice, deoarece oferă posibilităţi multiple de aplicare a unor modalităţi de lucru noi, cum ar fi algoritmizarea, problematizarea si, mai ales, învăţarea prin descoperire.

Această conexiune dintre metodele clasice şi cele noi, moderne, determină o eficienţă mult sporită a procesului de învăţământ, afirmată pe linia dezvoltării creativităţii gândirii şi a legării învăţământului de cercetare şi practică, sarcini de căpetenie ale modernizării învăţământului biologic.

ÎNVĂŢAREA PRIN DESCOPERIRE

Onsiderată principiu, metodă, strategie de tip euristic, care determină elevii ca, prin activitate independentă, individuală, pe grupe sau colectivă să descopere trăsături ale sistemelor biologice necunoscute până atunci, prin reactualizarea unor cunoştinţe însuşite deja. Elevii sunt puşi să (re)descopere adevărul ştiinţific, refăcând drumul elaborării cunoştinţelor prin descoperire dirijată.

Dirijarea se face prin întrebări care solicită din partea elevilor...

Întrebarea Ce solicită din partea elevilorCe ? Identificare, clasificareUnde, când ? Ordonarea sistemlor, fenomenelor, descoperirilor în spaţiu şi timpDin ce cauză, în ce scop ? Oferirea de explicaţii, identificarea cauzaşităţii Cum ? Descrierea proceselor, mecanismelor fiziologice Cât? Mai mult sau mai puţin ? Evaluări, estimări, comparaţii

În funcţie de specificul problemei abordate, de particularităţile clasei se folosesc următoarele tipuri de învăţare prin descoperire:

- inductivă (bazată pe raţionamente de tip inductiv, de la particular la general – ex. La clasele mici, studiul broaştei de lac ca reprezentant al amfibienilor);

- deductivă (bazată pe raţionamente de tip deductiv, de la general la particular – la clasele mari – prezentarea caracterelor generale ale amfibienilor );

- transductivă sau prin analogie – de la un caz particular la alt caz particular (ex: studiul tulpinii prin analogie cu rădăcina).

Învăţarea prin descoperire asigură condiţiile necesare unei activităţi intelectuale intense, contribuie la însuşirea unor metode de lucru specifice biologiei, iar dirijarea ei permite menţinerea sub control a progresului învăţării, asigurând transmiterea de informaţii între profesor şi elevi. Rezulatele ei se concretizează în achiziţii trainice care contribuie la asigurarea unei motivaţii intrinseci pentru învăţare.

DESCOPERIREA INDUCTIVĂ Aplicată în special la clasele gimnaziale, decoperirea inductivă permite elevilor ca, pornind de la observarea şi cercetarea particularului, concretului – sisteme şi procese fiziologice - să se ajungă la descoperirea generalului, a esenţialului.Eficienţa metodei creşte dacă este asociată cu observarea independentă şi cu experimentul de laborator, caz în care se asigură participarea concretă a elevilor la procesul descoperirii. Întregul material didactic poate fi folosit ca punct de plecare pentru descoperire.De solicitat exemple de material didactic pentru o lecţie (ex: amfibienii ) şi de identificat paşii de parcurs)- prin compararea broaştei de lac cu alţi reprezentanţi – tritonul, salamandra – identificarea caracterelor generale de grup ale amfibienilor.Etapele lecţiei bazate peînvăţare prin descoperire de tip inductiv :

- pregătirea punerii problemei prin actualizarea cunoştinţelor, uneori prin prezentarea unor noi date de către profesor, moment care stimulează interesul elevilor pentru lecţie;

- formularea problemei, care dă elevilor perspectiva de lucru, de cercetare;- emiterea ipotezelor (facultativ);- rezolvarea problemei prin descoperire dirijată, etapa pricipală a lecţiei; - evaluarea rezultatelor şi stabilirea concluziilor;- adâncirea şi aplicarea cunoştinţelor descoperite (facultativ).

DESCOPERIREA DEDUCTIVĂAplicată , în general la clasele mari, poate fi folosită şi la gimnaziu, dacă nivelul elevilor permite.Se porenşte de la general, de la esenţial (ex: caracterele generale ale unui grup de organisme), iar elevii sunt puşi în situaţia de a descoperi vlabilitatea elementelor de generalitate prin observarea, analiza, cercetarea şi compararea unor cazuri concrete. Etapele lecţiei bazate peînvăţare prin descoperire de tip deductiv :

- enunţarea legii, conceptului, caracterelor generale;- formularea problemei, care dă elevilor perspectiva de lucru, de cercetare;- descoperirea argumentelor care susţin legea – pe baza observării unui material

didactic corespunzător;- discutarea observaţiilor făcute de elevi şi confirmarea/infirmarea valabilităţii

concluziilor lor. Exemple:

- legea biogentică fundamentală - fotosinteza: pornind de la formulă, cum se paote demonstra? – exp. de id. F

Eficienţa metodei creşte dacă este asociată cu observarea independentă şi cu experimentul de laborator, caz în care se asigură participarea concretă a elevilor la procesul descoperirii.

DESCOPERIREA TRANSDUCTIVĂ / PRIN ANALOGIESe bazează pe asemănarea care există între diferite sisteme sau elemente ale acestora, ceea ce dă elevilor posibilitatea să formuleze şi să verifice ipoteza de lucru pe baza cunoaşterii fenomenelor analoage.Se aplică în predarea comparativă a noţiunilor referitoarela sisteme cu structuri şi funcţii asemănătoare (alcătuirea corpului uman pe baza noţiunilor despre alcătuirea corpului unui mamifer, celula animală pe baza celulei vegetale, tulpina – rădăcina, reglajul genetic represibil – inductibil etc. ).Descoperirea transductivă, pe baza analogiilor utilizate duce la formarea de algoritmi mentali pentru studiul sistemelor şi fenomenelor naturale.

ALGORITMIZAREA

ALGORITM = succesiune de operaţii care, aplicate într-o anumită ordine duc la rezolvarea problemelor de acelaşi tip. Algoritmizarea se bazează pe însuşirea conştientă a logicii operaţiilor realizate, înţelegerea acestei logici ducând la economie de efort şi de timp; astfel, eforturile

intelectuale ale elevilor sunt orientate spre rezolvarea celor mai importante probleme şi sarcini de lucru. Tipuri de algoritmi:

- de legare, de asamblare şi dezasamblare: în înţelegerea structurii şi funcţiilor materialului genetic;

- de explorare şi cercetare;- de identificare şi determinare: în studiul taxonomiei şi sistematicii.

PROBLEMATIZAREA

PROBLEMĂ = dificultate = exerciţiu, aplicare / verificare a unei reguli învăţate anterior

SITUAŢIA – PROBLEMĂ = interacţiune cognitivă între elev şi obiectul cunoaşterii, interacţiune cu următoarele caracteristici:

- există anumite lacune în sistemul cognitiv al elevului, determinând incertitudine, uimire, nedumerire;

- apare un conflict între ceea ce elevii ştiu deja şi ceea ce ei urmează să descopere;- activitatea desfăşurată de elev are drept scop înlăturarea zonei de incertitudine, de

necunoscut şi descoperirea unor cunoştinţe şi proocedee de acţiune pentru rezolvarea situaţiei – problemă.

Problematizarea este o metodă / strategie euristică ce presupune folosirea în predarea / învăţarea biologiei de situaţii problemă; cel mai important lucru este stabilirea acelor lecţii sau fragmente de lecţii care pot fi asimilate sau aprofundate cu ajutorul înscenării unor situaţii conflictuale între cunoştinţele însuşite deja de elevi şi informaţiile noi care urmează a fi descoperite.

Spre deosebire de metodele explicativ – exemplificative şi alături de învăţarea prin descoperire problematizarea urmăreşte dezvoltarea gândirii independente şi productive; din punct de vedere psihologic, problematizarea dezvoltă schemele operatori ale gândirii divergente, antrenează aptitudinile creatoare şi asigură motivarea intrinsecă a învăţării.

Aplicarea problematizării, ca şi a învăţării prin descoperire, se realizează în mare măsură cu ajutorul materialului didactic, desenului la tablă, filmului, experienţelor, acestea fiind o bază de lansare a unor situaţii problemă care pot fi rezolvate prin cercetare independentă sa udezbatere colectivă.Problematizarea este o medodă care pune accentul pe activitatea elevului care, coordonat de către profesor, este pus în situaţia de a elabora ipoteze, de a găsi şi verifica soluţii, de a aplica în situaţii noi cunoştinţele dobândite.

Practica didactică arată că problemele din viaţa de zi cu zi sau referirile la activităţile profesionale pot trezi spontan interesul elevilor. Profesorul trebuie să asigure resursele necesare rezolvării problemei care nu trebuie să fie nici prea uşoară, pentru a stârni interesul elevilor, nici prea grea , pentru a nu-i descuraja.

Etapele lecţiei bazate pe învăţarea prin problematizare (similare cu ale învăţării prin descoperire):

- pregătirea punerii problemei prin actualizarea cunoştinţelor, uneori prin prezentarea unor noi date de către profesor, moment care stimulează interesul elevilor pentru lecţie;

- formularea problemei, care dă elevilor perspectiva de lucru, de cercetare;- emiterea ipotezelor (facultativ);- rezolvarea problemei, etapa pricipală a lecţiei; - evaluarea rezultatelor şi stabilirea concluziilor;- adâncirea şi aplicarea cunoştinţelor descoperite (facultativ).

Exemplu: (anexa 12 manual – respiraţia amfibienilor)Mijloace de învăţământ:

- pentru întreaga clasă – 3 vase cu experienţele montate de către profesor, A şi B pregătite înainte de lecţie, C în timpul lecţiei; planşă cu organizarea internă a broaştei, schelet de iepure;

- pentru fiecare grupă de lucru: o broască vie, trusă de disecţie, schelet de broască.

1. pregătirea punerii problemei: observarea vaselor A şi B 2. problema 1 : explicarea morţii celor două broaşte3. rezolvarea problemei 1: disecţie, observarea tegumentuluii şi plămânilor,

descoperrea dublei respiraţii4. situaţia – problemă: observarea experienţei C5. problema 2 : explicarea morţii broaştei6. rezolvarea problemei 2 şi stabilirea concluziilor : comparaţie între scheletul de

amfibian şi cel de mamifer, descoperirea rolului cavităţii buco-faringiene şi a planşeului bucal în respiraţia pulmonară.

Exemple (manual) – de structurat etapele lecţiei:- proprietăţile leucocitelor (descoperirea diapedezei, fagocitozei)- funcţia de centru reflex a măduvei spinării (studiul reflexului rotulian)- lichenii (vezi anexa 11)

MODELAREA

Este o metodă didactică / strategie euristică ce asigură studiul originalului prin analogie cu ajutorul modelelor; asigură reprezentarea materială, ideală, logică şi matematică a unor sisteme biologice sau trăsături ale acestora, urmărind surprinderea elementelor lor esenţiale.MODELUL = analog simplificat şi abstractizat al sistemului biologic studiat, care evidenţiază laturile esenţiale ale acestuia sau pe cele importante / de interes la un moment dat. Studiul unui model se impune atunci când sistemul studiat este foarte complex, iar studiul lui nemijlocit este imposibil.

Orientări actuale în aplicarea modelării:

- accentuarea laturii euristice – descoperirea caracterelor sistemului de către elevi cu ajutorul modelului;

- înlocuirea modelelor statice cu cele decompozabile care permit elevilor să acţioneze asupra lor ;

- trecerea în cadrul studiului aceluiaşi sistem / proces / fenomen prin mai multe categorii de modele.

PRINCIPALELE TIPURI DE MODELE:

1. biologice / naturale - organisme vii, pe cît posibil în mediul lor de viaţă - organisme naturalizate.

Aceste modele au avut şi au un rol important în dezvoltarea ştiinţelor biologice şi medicale, fiind indispensabile progresului cunoaşterii.Studiul modelului presupune identificarea caracteristicilor lui particulare şi generalizarea lor pentru a descrie caractere generale ale unui grup sau legi biologice.Exemple : iepurele (organizarea generală a unui mamifer), cîinele (RC), mazărea (genetica mendeliană) Drosophila melanogaster (citogenetică), E. coli (celuala bacteriana), broasca (...)

2. similare (izomorfe, fizice, obiectuale)- modele care redau sistemul originar în formă asemănătoare, la o scară diferită de

mărimeCele mai importante sunt mulajele decompozabile, cele secţionate longitudinal şi transversal, modelele funcţionale cum ar fi schemele electrice cu becuri.

3. modele analogice - se caracterizează printr-o reprezentare simplificată, schematizată şi stilizată a

sistemului biologic studiat; studiul lor duce la înţelegerea mecanismelor funcţionale ale sistemului.

Ex: modelul structurii fizico-chimice a macromoleculei de ADN sub formă de mulaj, planşă, desen schematic, desenele reprezentând diferite etape ale diviziunii celulare, diagramele florale.

4. modele ideale (conceptuale, teoretice, logice , abstracte)- se caracterizează prin absenţa formei de concretizare materială a sistemului

studiat, necesitînd detaşarea de sistemul sau fenomenul biologic concret prin abstractizarea maximă a acestuia.

Exemple:- modele ideale figurate : animale ipotetice, arbori genealogici, cicluri evolutive;- modele ideale simbolice: formule florale, formule chimice;- modele grafice ;- modele grafico-logice - modelul piramidei trofice (permite descoperirea

modalităţilor de reglare la nivelul biocenozei);- modele cibernetice – scheme de organizare şi autoreglare a funcţionătii unui

sistem, permit înţelegerea interacţiunii dintre sistem şi mediu;

- modele matematice – grad înalt de generalizare şi abstractizare, evidenţiind în termeni matematici raporturi, legităţi, procese specifice ale vieţii; permit dezvoltarea unei gândiri interdisciplinare (principiul lui Voltera – anexa 14, legile statistice în genetica populaţiilor)

Cerinţe privind aplicarea modelării:- ideal ar fi să se pornească de la original şi să se treacă apoi la cunoaşterea,

conceperea unor modele, la analiza lor şi apoi să se facă transferul cunoştinţelor asimilate de pe model înapoi pe original;

- lafel de important este şi procesul invers – pornind de la model - transfer cu ajutorul materialului biologic;

- o valoare deosebită o capătă modelele atunci când elevii sunt puşi în situaţia de a le concepe sau de a le modifica pentru a evidenţia anumite trăsături ale originalului .

JOCUL DE ROL Ajută elevii să înveţe nu numai din experienţa directă, ci şi din cea simulată, interpretând personaje cu puncte de vedere, interese, preocupări şi motivaţii diferite . Rolul poate să fie :

- prescris, dat prin scenariu – participanţii la joc primesc cazul şi descrierea rolurilor şi le interpretează ca atare;

- improvizat, creat de cel care interpretează; se porneşte de la o situaţie dată şi fiecare participant trebuie să-şi dezvolte rolul.

În timpul interpretării rolurilor, profesorul poate întrerupe interpretarea într-un anumit punct pentru a cere elevilor să reflecteze la ceea ce se petrece, astfel încât ei să conştientizeze jocul ca o experienţă de învăţare .

STUDIUL DE CAZ Este o metodă bazată pe cercetarea şi soluţionarea unei situaţii din viaţa reală sau foarte asemănătoare cu cele din viaţa reală . Pentru ca situaţia să fie ,,un caz”, ea trebuie să fie autentică, să suscite interesul, să fie legată de preocupările grupului şi să conţină toate datele necesare pentru a fi soluţionată. Elevii trebuie să dea o soluţie la cazul cercetat; nu este obligatoriu ca soluţia găsită de ei să fie cea oficială . Analizând cazul şi soluţia găsită se trag concluzii cu valabilitate şi în alte situaţii de viaţă .