Открытые задачи на уроках биологии
методическая разработка (9 класс)

Задача биологии – объяснить мир,

а не учить отдельным фактам

ЗООПАРК ТВОРЧЕСКИХ ЗАДАЧ на уроках биологии

В школе и ВУЗе учащиеся сталкиваются в основном с "закрытыми" задачами, на производстве и в быту - с "открытыми". Противоречие это наболело и время его решения наступает. Очередной шаг за школой...

...Нельзя птицу учить летать в клетке. Нельзя выращивать "творческий мускул", не вылетев на простор заданий "открытых" - допускающих разные подходы к решению, разную степень углубления в существо проблемы, разные варианты ответов...

Откроем клетку?

Психологи различают два типа мышления: конвергентное (закрытое, нетворческое) и дивергентное (открытое, творческое). Тип личности с преобладанием конвергентного мышления называют "интеллектуальным", дивергентного - "креативным". Интеллектуал готов решать задачи, даже весьма сложные, но уже кем-то до него поставленные и имеющие известные технологии решения, - так называемые "закрытые задачи". Креатив же способен сам видеть и ставить задачи, стремится выйти за рамки узко поставленного условия...

На самом деле, каждый человек обладает как интеллектуальными, так и креативными способностями, но в различной степени. По мере взросления креативное мышление "затухает". Подавляющее число старшеклассников конформны, боятся самостоятельности, тяготеют не к оригинальной мысли, а к разложенной строго "по полочкам" информации. Неопределенность условия и вариативность решения творческой проблемы их пугает.

Богатырей не выращивают на постном винегрете… Творческое, открытое мышление не развивается на закрытых задачах. Для достижения успеха в обычной жизни кадет уже, в школьных ситуациях, необходимо готовить к открытым задачам. Но сначала попробуем разобраться, какие они бывают.

ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКАЯ ЗАДАЧА

Давайте представим себе такую ситуацию: 

Вы хотите есть. На столе перед Вами хлеб. Как быть?

Конечно. ответ очевиден, задачи пока нет. Но вот появляется дополнительное условие: возле стола - голодный лев. Он тоже - Вы угадали - хочет есть. И ждет, когда за хлебом явитесь Вы. Как быть? А вот это уже - изобретательская задача...

ИТАК: изобретательская задача ставит перед решателем вопрос: "Как быть?", когда дополнительные условия делают очевидные решения невозможными, когда грамотного применения традиционных знаний (умений, навыков...) недостаточно.

Задача: Как спасти бельков?

Активистов за сохранение природы "Зеленый мир" встревожило резкое уменьшение поголовья нерп из-за жестокого уничтожения детенышей нерп - бельков. Охотники убивали нерпят с целью добычи их шкурок, отличающихся от шкур взрослых особей своей ослепительной белизной.

Попытки "зеленых" бороться с охотниками силой не привели к успеху - силы не равны, да и закон не на их стороне... А впереди новый охотничий сезон: через месяц возобновится жуткая бойня только-только подросшего молодняка. Как быть? 

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЗАДАЧА

Задача: В середине июля в городе N резко пожелтела листва тополей. Необходимо объяснить его, выяснить причины... Ключевые вопросы: Почему это произошло? Что могло послужить причиной? Хорошо, если условие задачи предполагает целый набор ответов-гипотез.

Задача: С незапамятных времён люди заметили, что если опустить лягушку в сосуд с молоком, то оно дольше не киснет. Хозяйки так и делали: в летнюю жару в крынки с молоком опускали лягушек. Объяснение было простое: холодная лягушка охлаждает молоко. Но когда провели эксперимент и измерили температуру молока с лягушкой и без неё, то никаких различий не обнаружили. Почему же тогда молоко с лягушкой остаётся долго свежим и не киснет?

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЗАДАЧА

Этот тип задач не содержит острых противоречий и предполагает придумывание устройств под заданную цель (функцию).

Задача: Кролиководство – отрасль животноводства, занимающаяся разведением кроликов. Основная продукция кролиководства – мясо, шкурки, пух. Сконструируйте оптимальные условия для разведения «пушных» и «мясных»   пород кроликов.

ПРОГНОЗНАЯ ЗАДАЧА

Эти задачи предполагают анализ положительных и отрицательных последствий известных явлений, открытий или решений.

Задача: Как могла бы измениться эволюция человека, если бы в кайнозойскую эру не наступил ледниковый период?

ЗАДАЧИ С ДОСТРАИВАЕМЫМ УСЛОВИЕМ

Условие такой задачи допускает несколько истолкований. Учащийся анализирует и сам вводит необходимые данные и ограничения.

Разновидностью задач с достраиваемым условием будем считать и оценочные задачи.

Задача: Оцените массу водяных паров в атмосфере Земли.

Задача: Почему у позвоночных хорда заменилась  на позвоночник?

ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЮ ОТКРЫТОЙ УЧЕБНОЙ ЗАДАЧИ

Помните известную детскую задачу-загадку: висит на стене, зелёное и пищит - что это такое? Ответ - селёдка! Почему на стене? А моя селёдка - куда хочу, туда и вешаю. Почему зелёная? Моя селёдка - как хочу, так и крашу. Почему пищит? А я туда пищалку положил...

Отдадим должное детскому юмору, но нас в данном случае интересует другое: это - яркий пример задачи с недостаточным условием. Будь решающий даже семи пядей во лбу - никакими рассуждениями самостоятельно на контрольный ответ не выйдет...

Как же построить условие учебной задачи так, чтобы задача была интересна, понятна и принципиально решаема независимо от уровня ее сложности? Попробуем не только ответить на этот вопрос, но и научиться несложному искусству сочинять задачи.

Сначала перечислим три основных требования к условию учебной (изобретательской или исследовательской) задачи:

достаточность условия;

корректность вопроса;

наличие противоречия. 

А теперь рассмотрим еще одно условие.

Задача: "В плену у крокодилов".

Во время Второй Мировой наши лётчики перегоняли гидропланы из Америки. Маршрут проходил через Африку и был тщательно выверен. Но если есть правила, то обязательно находятся те, кто их нарушает... Экипаж одного гидроплана, пленённый красотой африканского озера, сделал посадку в незапланированном месте. Самолёт удачно приводнился, и тут, - о ужас! - лётчики заметили, что озеро буквально кишит крокодилами... Немедленно взлетать! - решили лётчики - но вот прямо по курсу крокодил. А кто гарантирует, что рядом с ним сейчас не всплывёт ещё один? Трагизм положения в том, что стоит одному из поплавков самолёта попасть на животное, аварии не избежать. Как быть?

Попробовать взять разгон, маневрируя между "живыми айсбергами"? Но гидроплан в воде довольно неуклюж. Подстрелить крокодила? Но тогда наверняка "сбегутся" его кровожадные сородичи, и будет ещё хуже... И всё же лётчики нашли выход из положения! Попробуйте найти его и Вы...

Решили? Если нет, подсказка: в критический момент один из членов экипажа сообразил - нужно использовать что-то такое, чего "эти звери сильно не любят" - чтобы сами разбежались...

Контрольный ответ: лётчики плеснули на поверхность воды бензина, который стал растекаться тонкой плёнкой. Крокодилы сразу "разбежались", освободив путь для разгона.

ИТАК: можно ли утверждать, что условие задачи "В ПЛЕНУ У КРОКОДИЛОВ" достаточно? На наш взгляд - да! Пусть в условии впрямую не был указан решающий ресурс, но при внимательном анализе задачи он логически выявляется - ведь самолёт не мог быть без горючего...

Вот условие ещё одной задачи: "Золото египтян".

В глубокой древности египтяне знали секрет получения золота из руды. Они обрабатывали руду расплавленным свинцом. А как получить чистое золото?

Достаточно ли это условие?

Очевидно - нет. Технология получения золота не понятна. А что кроется за словом "обрабатывали"? Не очевидно даже, что золото надо отделить от свинца...

Это условие не удовлетворяет и второму критерию: "корректность вопроса". Не ясно - требуется сообразить, как всё же получали чистое золото египтяне, или как это можно сделать в современных условиях?

Переделаем условие. Пусть теперь оно выглядит так:

Древние египтяне умели получать золото из руды. Они обрабатывали руду свинцом - в результате получалась смесь жидких золота и свинца. Египтяне смогли найти способ разделения смеси - попробуйте и Вы.

Такую задачу уже можно решать... Обычные варианты: разделить центрифугированием; подобрать вещество, адсорбирующее (впитывающее) свинец, но не золото...

Казалось бы, на этот раз с условием всё хорошо. Но вот беда - задача не интересна! Потому, что условие не соответствует третьему требованию: не содержит противоречия!

Но не беда - переформулируем условие ещё раз:

Древние египтяне - жрецы умели получать золото из руды. Они обрабатывали руду в больших сосудах свинцовым расплавом - в результате получалась смесь жидких золота и свинца. Теперь достаточно опустить в расплав вещество, которое адсорбирует (впитывает) свинец - и готово чистое золото. Конечно. жрецы тщательно охраняли свою тайну. Никто не видел, чтобы они опускали в сосуды какое-либо вещество - но тем не менее они доставали из сосудов чистое золото! Как же им это удавалось?

Вот теперь в условии есть противоречие: вещество должно быть, так как золото получается; и вещества не должно быть, так как его никто и никогда не видел. Есть противоречие - а значит есть и тайна, и задача стала интересней...

Контрольный ответ: Из вещества, впитывающего свинец, (это была костяная зола) изготовляли сами сосуды - в этом и заключался великий секрет египетских жрецов.

Теперь мы знаем, каким требованиям должно удовлетворять условие учебной задачи. Остаётся немного потренироваться, чтобы уверенно составлять задачи самостоятельно.

Пример:

У Королевской кобры (самой крупной ядовитой змеи в мире) длина ядовитых зубов достигает 3 - 4 см. От укусов погибают не только люди, но и такие крупные животные, как носороги и слоны... Такая змея запросто может прокусить мешок или корзину, в которых перевозят их обычно ловцы. Зная, что змеи могут неделями обходиться без воды, ловцы сшивают им челюсти прочными белыми нитками.

Условие «Открытой» задачи (из предложенного выше примера):

У Королевской кобры (самой крупной ядовитой змеи в мире) длина ядовитых зубов достигает 3 - 4 см. От укусов погибают не только люди, но и такие крупные животные, как носороги и слоны... Конечно, кобру можно неделями не доставать из мешка или корзины, в которых обычно перевозят их ловцы, ведь она может долго обходиться без еды и воды. Но такая змея запросто прокусит мешок или корзину, и тогда ловцу грозит смертельная опасность. Как выходят из положения ловцы? Только не надо предлагать "бронированные" корзины - их в джунглях Индии просто нет...

РОССЫПЬ ЗАДАЧ

На снимках, сделанных на цветное фото со вспышкой, зрачки глаз людей часто получаются красными. Это происходит, если их размер в момент съёмки достаточно велик. Тогда значительное количество света проникает в глазное яблоко и отражается от его насыщенных кровью внутренних тканей. Как быть? 

Рыба иглобрюх обитает на небольших глубинах Индийского океана. Тело ее усеяно многочисленными шипами - видоизмененной чешуей. Обычно иглы прижаты к телу, чтобы не мешать передвижению. Но в момент опасности рыба расставляет шипы в разные стороны. Как? Ведь мышцы иглобрюха для этого не приспособлены.

Ответ: при возникновении опасности иглобрюх устремляется к поверхности воды и, заглатывая воздух в кишечник, превращается в раздутый шар. Шипы при этом приподнимаются и торчат в разные стороны. Рыба держится у поверхности, вверх брюшком, причем часть тела выступает над водой. В таком положении иглобрюх защищен от хищников как снизу, так и сверху. Когда минует опасность, иглобрюх выпускает воздух и тело его принимает обычную форму.

Личинки жуков-щелкунов - злейшие враги растений. Ученые Эстонии предложили использовать ферромоны - концентраты запаха (половые привлекающие вещества). При испытаниях на полях оказалось, что одна ловушка, заряженная ферромоном, способна очистить от вредителя около 200 га посевов. Но что делать с жуками, попавшими в ловушку?

Ответ: ферромоном побрызгали на петуха с местной птицефабрики. Жуки стали ползти к петуху. Курам только это и надо.

Лошадь отгоняет насекомых - комаров, мошек,.. - своим хвостом. Но до головы хвостом не дотянешься. Как быть лошади? 

Ответ: лошади становятся так, чтобы отгонять своим хвостом мошек и от головы другой лошади. В коневодческой практике такие позы называют лошадиным флиртом.

Муравей тащит огрызок листа. Куда? Зачем? Это муравьи-листорезы, живущие в Южной Америке. Подземное их жилище охватывает десятки кубометров грунта - камеры, галереи, тоннели. Hаиболее мощные муравьи - "фуражиры" - вереницей лезут на дерево и обгрызают черенки листьев. Зеленый листопад покрывает землю ковром. Эти листья разрезаются на кусочки муравьями-"закройщиками". Кусочки тут же подхватываются носильщиками. Как лодочки под парусами, спускаются они друг за другом в тоннели подземного города. Работа настолько спорая, что за сутки дерево становится голым. Раньше думали: внизу, в подземелье идет пир горой - тысячи муравьев пожирают зеленый салат. Все оказалось более сложным и интересным. Листья муравьи не едят! Попробуйте выдвинуть гипотезы, объясняющие такое поведение муравьев.

Ответ: Зелень несут муравьи в подземелье, чтобы там выращивать на ней грибы, которыми они и питаются.

Известный ученый предложил гипотезу: гениальность связана с заболеванием остеохондрозом (подагрой). Основание для такого вывода - изучение биографий великих людей. Действительно, подагрой болели великий скульптор Микеланджело и великий скрипач Паганини, мы найдем жалобы на эту болезнь в воспоминаниях известнейших писателей и композиторов, художников и ученых... Попробуйте выдвинуть аргументы "за" и "против" гипотезы.