Опубликовано: Петров П.Н. Использование исследовательских подходов в преподавании спецкурса «Экология» в десятом профильном биологическом классе // Исследовательская деятельность учащихся. 2007. Научно-методический сборник в 2-х томах. Под общ. ред. А.С. Обухова. Т. 2: Практика организации. М.: Общероссийское общественное движение творческих педагогов «Исследователь». С. 393–395.

Спецкурс «Экология» в его нынешнем виде идет в биологическом профильном классе Московской гимназии на Юго-Западе № 1543 третий год. Курсы экологии есть во многих современных российских школах, но экологию обычно понимают в ее прикладном — прежде всего, природоохранном — аспекте. Наш спецкурс, напротив, представляет собой введение в фундаментальную экологию для старшеклассников, которые собираются стать биологами-профессионалами. Основная задача курса — дать школьникам начальную подготовку, которая позволит им ориентироваться в достижениях современной экологии и, быть может, самим работать в этой области или в связанных с ней областях биологии (а с экологией в той или иной степени связаны все биологические дисциплины: жизнь есть взаимодействие).

Программа спецкурса (опубликованная в сборнике «Творчество учителя как необходимое условие совершенствования учебно-воспитательного процесса: Из опыта работы учителей Московской гимназии на Юго-Западе (№ 1543)», выпуск 9) включает в углубленном виде всё, что должны усвоить из экологии ученики общеобразовательных школ в ходе курса общей биологии, а также ряд дополнительных составляющих, посвященных не вошедшим в базовый школьный курс экологическим теориям и гипотезам и методам экологических исследований.

Спецкурс обязан своим существованием курсу экологии, читаемому на биологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова профессором А.М. Гиляровым. Можно сказать, что наш спецкурс представляет собой попытку донести до старшеклассников биологического профильного класса (на доступном для них уровне) главные идеи курса А.М. Гилярова (наряду с некоторыми понятиями из области основ экологии, которые не вошли в университетский курс в связи с тем, что студенты, как предполагается, должны в них уже хорошо разбираться — хотя это далеко не всегда так).

У А.М. Гилярова заимствована, по сути, и методика контроля знаний. Она состоит в том, что в конце каждых двух часов занятий ученики получают небольшие проверочные задания (на пять–десять минут), которые они должны выполнить на раздаваемых каждому листках формата A5 или А4 с текстом вопросов и задач. При выполнении заданий ученикам разрешается пользоваться своими записями, но категорически запрещается советоваться друг с другом и списывать друг у друга. Каждые следующие два часа занятий начинаются с раздачи ученикам проверенных работ (проверенные работы с замечаниями учителя при этом остаются у них) и обсуждения правильных ответов и допущенных ошибок. По окончании каждого из трех разделов курса («Экология популяций», «Экология экосистем» и «Экология биосферы») проводится контрольная работа на один час, вопросы и задачи которой раздаются ученикам на листках формата A4; на тех же листках ученики и выполняют работу.

Ученикам, пропустившим определенные часы, выдаются распечатки конспекта пропущенных уроков. В электронном виде конспект пройденных тем выдается или посылается по электронной почте всем желающим.

И в обсуждаемых на уроках материалах, и в проверочных заданиях особое внимание уделяется методологии научных исследований в целом и экологических исследований в частности. Здесь особенно важно, на наш взгляд, помочь ученикам понять суть научного метода, представить себе его возможности и научиться работать в его русле самостоятельно. Для достижения этого в ходе уроков неоднократно обсуждаются идеологические основы научного метода, а многие из проверочных заданий предназначены, во многом, для развития навыков, необходимых в самостоятельной научной работе.

Из идеологических основ научной методологии в курсе подчеркиваются, прежде всего, следующие положения, используемые в ходе решения научных задач.

1. Мы не можем ничего подтвердить, мы можем только опровергнуть. Сколько бы мы ни нашли свидетельств в пользу некоторой гипотезы, это не означает, что эта гипотеза истинна. Если же мы получим данные, эту гипотезу опровергающие, это означает либо что гипотеза ложна, либо что мы не понимаем каких-либо нюансов этой гипотезы или каких-либо нюансов опровергающих ее данных. В любом случае подтверждение не должно заставить нас перестать сомневаться, а опровержение, напротив, должно, по крайней мере, заставить нас усомниться. Эти представления были разработаны в XX веке философом Карлом Поппером и развиты его последователями. Вместе с тем, по сути, они были известны и раньше. Иоганн Вольфганг Гете, поэт и естествоиспытатель, сказал устами Фауста: «Кто хочет правым быть и языком владеет, тот правым быть всегда сумеет» (перевод Н.А. Холодковского). — Итак, мы не можем ничего раз и навсегда подтвердить (верифицировать).
2. В связи с вышесказанным, наблюдая какое-либо явление, мы должны стремиться выдвинуть как можно больше гипотез, объясняющих его, и предложить опыты, которые бы позволили каждую из этих гипотез, в случае ее ошибочности, опровергнуть. Мы должны стремиться найти умозрительно все возможные объяснения и, по возможности, проверить каждое из них на ложность. Лишь гипотезу, которая лучше других выдержала проверку на ложность (фальсификацию в попперовском смысле слова), мы можем принять в качестве истинной, но мы должны быть готовы от нее отказаться, если новые данные заставят нас это сделать. Такая гипотеза, даже отвергнутая, была и останется хорошей научной гипотезой. Возможно, разобравшись в каких-либо нюансах, мы еще вернемся к ней в ее первоначальном или преобразованном виде. — Итак, мы должны стремиться сформулировать все возможные объяснения наблюдаемого явления и стараться всеми доступными средствами каждое из этих объяснений проверить на ложность (фальсифицировать).
3. В связи с вышесказанным, для решения научной задачи важно грамотно спланировать и последовательно осуществить эксперименты: во-первых, которые позволят выявить определенное явление, нуждающееся в объяснении, и, во-вторых, которые позволят опровергнуть или не опровергнуть выдвинутые гипотезы. Итак, удачные эксперименты — залог успеха.

Многие из проверочных заданий, предлагаемых ученикам, содержат вопросы, правильный ответ на которые предполагает понимание и использование методологического подхода, положения которого (1–3) сформулированы выше. Приведем несколько примеров.

1. «На определенной территории двести лет существует еловый лес. Как проверить, является ли он климаксным сообществом (т.е. сообществом, которое не будет меняться под действием внутренних факторов, будет возобновляться само в себе)?»
2. «В каких случаях на большом острове может быть меньше видов, чем на маленьком, находящимся недалеко от него?»
3. «Какие причины могут привести к более быстрой эвтрофикации одного из двух одинаковых по площади озер, расположенных близко друг от друга?»
4. «Как можно измерить (или оценить) валовую первичную продукцию, чистую первичную продукцию и вторичную продукцию цветочного горшка с комнатным растением? Опишите опыты, их предполагаемые результаты и ход расчетов.»

Все перечисленные вопросы в той или иной степени требуют понимания и умения применять научные методы исследований, в частности, их аспекты, перечисленные выше. На эти вопросы нет единственно правильного ответа, каждый из них предполагает возможность различных решений некоторой научной задачи. Чем больше объясняющих гипотез или удачных экспериментов предложит в своем ответе ученик, тем лучше.

Применение подобного подхода помогает ученикам освоить методологию научных исследований и стимулирует творческий подход к решению научных задач. И то, и другое важно для подготовки старшеклассников профильного биологического класса к научной работе, которой многие из них будут впоследствии заниматься профессионально.