Форма вопроса, как и его содержание, определяется целью, с которой этот вопрос задается. А целей может быть несколько. Одна из них — заинтересовать ребят биологией. Эта цель существенна при подготовке вопросов для школьников 5—7-х классов. Ребята приходят на олимпиаду, в кружки, в Дома детского творчества, еще не имея устойчивых интересов.
Приходят попробовать свои силы, просто так — на разведку. Для привлечения таких ребят недостаточно лишь интересного содержания задач. Они еще не могут оценить их глубину или красоту, но хорошо чувствуют интересное внешнее оформление (здесь вполне подходит пословица: «По одежке встречают, по уму провожают»). Для ребят этого возраста нужна красивая «одежка», то есть интересная формулировка вопросов и задач.
На олимпиаде внешне вопросы оформлялись по-разному. Например, в виде кроссвордов. Другой способ сделать вопрос интересным для младших школьников — сопроводить его рисунком, требующим наблюдательности и сообразительности. Например, удачным был вопрос с картинкой:
Определите, в каком направлении двигается машина времени — из прошлого в будущее или, наоборот, из будущего в прошлое.
Еще пример вопроса, требующего сообразительности. Нужно было определить, где в природе используются принципы работы обычных предметов, изображенных на рисунке.
Интересны для младших школьников задачи типа «найди ошибку». Они могут быть представлены в виде картинки (на одной из олимпиад школьникам давали рисунок, на котором неверно были изображены акула и другие рыбы) или в форме рассказа, где рассказчик допускает ряд ошибок. Рассказ может быть частью детективной истории (рассказ про майора Багоцкого). Необходимо подчеркнуть, что такая форма заданий пригодна не только для прямой проверки конкретных знаний, когда школьник должен обнаружить фактическую ошибку, но и для более серьезной проверки подготовки школьника. Например, рассказ может содержать утверждения, противоречащие каким-либо более общим биологическим закономерностям, либо логические противоречия.
Необычно и увлекательно «филологическое» или «историческое» оформление вопросов. Обыгрывание названий животных и растений в младших классах вполне уместно: у ребят еще велик интерес к словам, к их происхождению, так как идет процесс освоения словаря. Примером может служить вопрос о том, почему у разных народов те или иные животные считались священными. Интересно обсуждение свойств сказочных и мифологических существ (русалок, кентавров и т. п.).
Занимательная форма имеет значение даже в 8-м классе. Многие школьники весьма положительно отзывались о таких, например, вопросах:
Может ли в действительности существовать Ихтиандр, описанный Беляевым в «Человеке-амфибии»?
У одного ковбоя в перестрелке была пробита с двух сторон грудная клетка. Хотя легкие не были задеты, ковбой умер от удушья. Чем это объясняется?
Однако у старшеклассников уже иное отношение к такого рода формулировкам. Многие школьники, которые серьезно занимаются биологией, в 9—10-х классах уже выбрали область своих интересов, и им не нужна внешняя занимательность вопросов. Такие вопросы их даже раздражают: «Что мы, маленькие?» Это, конечно, не значит, что форма вопросов перестает иметь какое бы то ни было значение.
Вопросы для старшеклассников тоже не должны быть скучными. Однако теперь их привлекательность должна обеспечиваться прежде всего содержательной стороной. Вопрос может, например, заставить взглянуть на какую- либо проблему под новым углом зрения. Так, в физике часто рассматривают миры с измененными физическими чаконами, например мир без трения. В биологии возможно использование того же приема:
Рассмотрите все последствия, к которым привело бы
внезапное полное исчезновение насекомых.
Ясно, что этот вопрос в такой формулировке интереснее, чем в обычной: «Какую роль играют насекомые и сообществах?» В Заочной биологической школе ученикам предлагалось представить мир без мутаций и т. д.
Составляя задачи для старшеклассников, можно использовать графики, формулы, диаграммы и другие средства. Так, в задаче можно предложить проанализировать разный ход графиков (размножение бактерий, кривые выживания и др.) или дать ответ в графической форме (например, привести качественный ход графиков скорости синтеза белка в разные фазы клеточного цикла). Здесь речь идет именно о форме подачи материала, так как эти задачи или ответы могут быть даны и в другой, словесной, форме.
"ВИКТОРИННЫЕ" ВОПРОСЫ
«Викторинными» мы считаем вопросы такого типа:
Какое животное называют «царем зверей»?
Какой зверь бегает быстрее всех?
Сколько лет живет щука?
Подобные вопросы сейчас не используются в школьных Биологических олимпиадах МГУ; лишь в вариантах первых олимпиад встречались вопросы этого типа (например, «Кто такой архаромеринос? Когда, где он появился?»). Негативное отношение к «викторинным» вопросам объясняется несколькими причинами.
Во-первых, педагогически такие вопросы обладают весьма безобидным свойством, так как качество ответов на них не зависит от способности школьника к логическому рассуждению. Если школьник будет встречаться преимущественно с вопросами такого типа, то он привыкнет к скоропалительности и легковесности суждений, у него может сложиться впечатление, что в биологии думать не надо. Ведь нельзя же в самом деле серьезно рассуждать, какой зверь бегает быстрее всех, это можно только знать или не знать (возможность сравнивать абсолютные либо относительные величины не меняет дела).
Во-вторых, хотя «викторинные» вопросы могут выявить знания учащихся, они делают это очень неэффективно. Главная причина — в них не учитывается структурированность научного знания, не выделено, что главное, а что частное. В результате в одинаковых условиях оказываются школьники, умеющие и не умеющие запоминать и выделять наиболее существенное; кроме того, чтобы достоверно выявить знание фактического материала у школьника, он должен ответить на множество вопросов. Необходимо также сказать, что «викторинные» вопросы требуют подчас знаний вовсе не биологических и иногда могут некорректно подталкивать ученика к беспочвенному фантазированию и «угадыванию».
В-третьих, «викторинные» вопросы неудобны в техническом отношении: «двухбалльность» оценки за них (угадал — не угадал) требует для дифференцирования участников конкурса большого числа вопросов. Это накладывает определенное ограничение: «викторинные» вопросы обычно используются в устных соревнованиях. Видимо, они уместны только в шуточных конкурсах.
Естественно, столь пестрая, разношерстная группа вопросов не может иметь типовых подходов к решению, кроме разве что психологической настроенности на воспроизведение наиболее широко известных фактов. Это тоже может быть отнесено к недостаткам таких вопросов.
Как говорилось выше, истинно олимпиадными мы считаем задачи развивающего характера, которые стимулируют творческий подход школьников к предмету. Только такие задачи и заслуживают названия «задача» и отличие от контрольных вопросов учебника. В ряде школьных дисциплин (в математике, физике) подавляющее большинство задач носит развивающий характер, и биологические задачи для школьников должны достигнуть того же уровня.
ВОПРОСЫ «НА НАБЛЮДАТЕЛЬНОСТЬ»
В эту категорию попадают довольно разнообразные вопросы. Для ответа на некоторые из них достаточно заинтересованного внимания к обычным, широко известным явлениям или фактам.
Пример такого вопроса:
Курица и голубь начали пить одновременно. Какая из птиц дольше останется с опущенным в воду клювом? Ответ поясните.
Большинство школьников множество раз наблюдали птиц, о которых идет речь, и для ответа на такой вопрос им действительно нужна только наблюдательность. Однако некоторые достаточно подготовленные школьники способны подходить к ответу на эти вопросы иначе: они не вспоминают, как выглядит пьющий голубь, а знают, что для отряда голубей характерно всасывание воды при питье. Для таких школьников этот вопрос — не «на наблюдательность».
Данный пример показывает относительность классификации биологических задач. В зависимости от уровня подготовки школьника один и тот же вопрос может активизировать разные мыслительные процессы и поэтому может относиться к разным группам задач в нашей классификации.
Вопросы «на наблюдательность», несомненно, полезны. Они пробуждают любознательность. Если школьник не смог ответить на такой вопрос, он почти наверняка заинтересуется, как пьет голубь, и попытается это выяснить. Однако такие вопросы не лишены некоторых недостатков «викторинных»: они обычно касаются очень узкой области, часто трудно дифференцировать оценки за них.
ВОПРОСЫ ТИПА «УГАДАЙ — КТО»
Хотя вопросы этого типа близки к «викторинным», они используются в вариантах олимпиад МГУ для младших классов достаточно регулярно. Их использование оправдано по нескольким причинам. Во-первых, часто требуется угадать малоизвестное растение или животное (например, узнать по рисунку личинок циклопа, офиуры, мухи-львинки).
Обычно один вопрос охватывает нескольких животных или растений, что снижает вероятность случайных ошибок и позволяет дифференцировать оценку. Хорошо ответить на такой вопрос может лишь школьник, специально интересовавшийся ботаникой или зоологией и имеющий достаточно обширные знания. Кроме того, иногда на рисунках (на основе которых обычно построены вопросы этого типа) изображаются растений или животные не целиком, а какие-то их части, что требует от отвечающего большей наблюдательности.
Как правило, такие вопросы используются не в чистом виде. Школьник должен не только назвать изображенных животных, но и указать некоторые их свойства: например, в какой местности или среде они обитают, к какому классу или типу относятся, как питаются или передвигаются. В таком виде эти вопросы уже заметно отличиются от «викторинных» и приближаются к вопросам других типов, поскольку требуют от школьника мобилизации имеющихся у него знаний.
ВОПРОСЫ "НА СОПОСТАВЛЕНИЕ"
Вопросы этого типа требуют сравнить признаки разных животных или растений и прокомментировать с той или иной точки зрения их сходство или различие. Чисто вопросы задаются в форме задачи «на преимущества».
Какие преимущества дает насекомым умение летать?
Какие черты сходства между осьминогом и человеком Вы можете указать?
Эти вопросы позволяют школьнику установить связи между разными биологическими объектами, развивают умение выделять нужные признаки сравниваемых объектов и находить сходство или различие, то есть прививают навыки аналитического мышления.
ВОПРОСЫ «НА УСТАНОВЛЕНИЕ СВЯЗЕЙ»
Существует ряд основополагающих биологических понятий: образ жизни, условия среды, приспособления организмов, функции органов и др. В рассматриваемой группе задач ученики должны устанавливать разнообразные и возможно более полные связи между этими понятиями, но не в общей форме, а на конкретных примерах.
Задачи такого рода наиболее важны для учеников младших классов, так как они позволяют им подготовиться к изучению экологии и эволюционной теории. Однако они полезны и для учеников более старших классов. Например, вопрос «Какие приспособления к жизни в пустыне существуют у верблюда?» позволяет привлечь сведения и из анатомии, и из физиологии, и из биохимии.
При решении этих задач школьник вынужден мобилизовать свои знания, порыться в памяти (или в книгах по окончании олимпиады). В результате у него формируется более сложная система структурированных знаний, чем до размышления над такого рода вопросами.
ВОПРОСЫ «НА ГЛОБАЛЬНЫЕ СВЯЗИ»
Если задачи предыдущей статьи устанавливают локальные связи типа «орган — функция», «свойство — группа организмов» и т. д., то задачи «на глобальные связи» устанавливают отношения между объектами и понятиями разных разделов биологии или даже между биологией и другими науками. Дело в том, что у школьников знания по ботанике и зоологии или знания по генетике и теории эволюции часто оторваны друг от друга, хотя в современной науке они взаимосвязаны так же, как и объекты этих наук в реальном мире.
Мы не будем приводить подробную классификацию этой группы задач, а ограничимся некоторыми примерами. Вот примеры вопросов, которые «перекидывают мостик» между растениями и животными:
Какие сходные приспособления возникли у растений и животных в связи с выходом на сушу?
В чем схожи и чем отличаются транспортные системы животных и растений?
В качестве примера вопроса, охватывающего и генетику, и эволюционную теорию, приведем следующий:
Можно ли ожидать исчезновения из популяции рецессивного аллеля, обусловливающего генетическое заболевание, если люди, страдающие этой болезнью, не оставляют потомства?
К этой же группе «на глобальные связи» можно отнести те биологические задачи, при решении которых школьник должен использовать свои знания по физике, химии или математике. При решении задач этой группы
Школьник должен уметь сравнивать сильно различающиеся объекты, использовать аналогии, в некоторых уметь проводить достаточно серьезный логический или тематический анализ.
Все задачи, разобранные выше, рассмотрены с одной точки зрения: в какой мере они создают у школьников представление о биологии как о единой системе взаимосвязанных понятий и фактов, другими словами — правильно организуют хранение знаний в памяти. Если говорить на языке компьютеризации, то речь идет об организации базы данных.
Однако к тем же задачам можно подойти совсем с другой стороны (биологические задачи нельзя линейно упорядочить по единому критерию). Школьник должен не только приобрести систему знаний, но и научиться этими знаниями работать.
Система знаний и умение рассуждать развиваются в тесной взаимной связи. Нельзя продуктивно думать, не имея необходимого запаса знаний. Но нельзя и построить разумную базу данных, в которой были бы верно выделены более или менее существенные связи, если с этими данными не велась активная работа, если они не организованы, не классифицированы.
Процесс организации памяти и умение творчески мыслить могут развиваться только совместно, параллельно, одно не существует без другого; это развитие невозможно без соответствующей системы упражнений по решению творческих задач (неважно, формулируются ли они для школьника как вопросы, задачи, задания и т. п.).
Вернемся к классификации вопросов по характеру умственных действий. Среди них могут быть выделены вопросы, развивающие логические и комбинаторные способности,— для их решения школьник не должен рыться в памяти или пользоваться дополнительными сведениями из книг. Все необходимые данные он получает из условия задачи и опирается при этом на небольшое число заданных исходных положений (подобных аксиомам геометрии). В биологии есть две наиболее яркие группы задач, которые могут быть построены по этому принципу. Во-первых, это задачи на нейронные сети. Школьнику задаются свойства нейронов и принципы взаимодействия между ними. Это позволяет решать большое количество достаточно содержательных задач. Во-вторых, это задачи классической генетики, для решения которых достаточно знаний о законах Менделя и о и взаимодействии генов.
Специальную группу составляют вопросы, в которых требуется выдвинуть гипотезу для объяснения какой-либо совокупности данных. Естественно, сложность таких задач зависит от того, какая предлагается совокупность исходных данных.
Сюда же примыкают вопросы «диалогового» типа. Школьнику предлагается выдвинуть аргументы «за» и «против» какой-либо гипотезы или утверждения. Например:
Одни ученые утверждают, что обитатели наиболее глубоких участков дна океана — эволюционно молодые виды, а другие — что это виды эволюционно древние. Приведите аргументы «за» и «против» каждой из этих гипотез.
Ответ на вопрос такого типа может быть оформлен в виде диалога. Эти задачи очень полезны для преодоления догматизма мышления и выработки умения вести дискуссию.
Еще одна группа — вопросы, требующие системного мышления. Мы имеем в виду задачи о системах с числом связей, которые могут меняться во времени. При ответе на эти вопросы надо верно учитывать роль отдельных связей и уметь сообразить, какие последствияможет вызвать в системе то или иное но действие. Как правило, задачи этой группы связаны с анализом процессов в целом организме или в экологических системах. Вернемся, например, к задаче «К каким последствиям приведет полное внезапное исчезновение насекомых?» При ее решении надо учесть пищевые цени, насекомых-паразитов и паразитов насекомых, опыление растений, подумать, к чему приведет вымирание насекомоядных животных или их переход на другую пищу, и т. д.
К задачам такого же рода принадлежат некоторые задачи «на эксперимент». В этих задачах нужно либо придумать эксперимент, либо интерпретировать эксперимент, описанный в вопросе. Для придумывания эксперимента надо представить себе, например, связи в организме и какие последствия вызовет то или иное экспериментальное воздействие. При решении задач «на эксперимент» школьник должен овладеть рядом специфических умственных приемов (выдвижение гипотез, понимание возможности неоднозначной интерпретации результатов эксперимента и роли «контроля», придумывание критических экспериментов для проверки гипотез и др.). Иными словами, он должен освоить систему тех или иных приемов, которые использует ученый при работе над научной проблемой. Недаром формулировки многих задач «на эксперимент», приведенных в сборнике, начинаются словами: «Представьте себе, что Вы ученый, которому требуется выяснить...»
КОМУ ПОЛЕЗЕН ЭТОТ РАЗДЕЛ-ЗАДАЧНИК И КАК ИМ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ
Любому школьнику,
интересующемуся биологией. Надо читать задачи из соответствующего раздела и пробовать решить их самостоятельно. После решения или после того, как решить задачу не удалось, читать ответ, подготовленный составителями, а затем переходить к следующей задаче. Школьникам задачник может быть полезен для самообразования и для подготовки к участию в олимпиадах (мы надеемся, что со временем на всех биологических олимпиадах основное место будут занимать развивающие задачи).
Школьным учителям.
В младших классах предлагаемые задачи могут быть использованы для развития интереса к биологии. В старших классах вопросы задачника могут быть использованы в качестве «затравки» на проблемных уроках, для систематизации материала, для связи нового материала с давно пройденным. Творчески работающий учитель несомненно найдет и другое применение этому задачнику.
Нам представляется, что в таком качестве наш задачник особенно полезен учителям, работающим в спецклассах и спецшколах с углубленным изучением биологии.
Организаторам олимпиад,
которые могут использовать предлагаемые здесь задачи (на которые не даны ответы), а также могут воспользоваться предлагаемыми здесь образцами, чтобы придумать новые задачи.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВОПРОСАМ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОЛИМПИАД