БИОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСТЕРДІ МОДЕЛЬДЕР ЖӘНЕ ҚОЛДАНБАЛЫ ЕСЕПТЕР

Шымкент қаласы

«№19 жалпы орта білім беретін мектебі» КММ

Биология және химия пәні мұғалімі

Турдалиева Дилбар Жаксылыковна

Аңдатпа. Бұл мақалада биология сабақтарында биологиялық процестерді модельдеу арқылы оқушылардың зерттеу дағдыларын қалыптастыру жолдары қарастырылады. Модельдеу – күрделі табиғи құбылыстарды көрнекі әрі түсінікті етіп ұсынуға мүмкіндік беретін тиімді әдіс. Зерттеу барысында модельдеу тәсілінің оқушылардың бақылау, сұрақ қою, гипотеза құру, тәжірибе жүргізу және қорытынды жасау сияқты зерттеу дағдыларын дамытудағы маңызы көрсетілген. Сонымен қатар, биологиялық модельдердің түрлері, сабақта қолдану мысалдары мен олардың тиімділігі баяндалады. Бұл жұмыс биологияны оқыту сапасын арттыру мен оқушының ғылыми ойлау қабілетін дамытуға бағытталған.

Тірек сөздер:биологиялық процесс, модельдеу , зерттеу дағдылар, биологиялық модельдер, тәжірибе жасау, оқыту әдістері, ғылыми ойлау,дамыта оқыту ,бақылау ,гипотеза ,талдау және қорытынды,саралау ,құндылықтарға негізделген білім.

Қай елдің болсын өсіп-өркендеуі, ғаламдық дүниеде өзіндік орын алуы оның ұлттық білім жүйесінің деңгейіне, даму бағытына байланысты. «Ұрпағы білімді халықтың болашағы бұлыңғыр болмайды» дегендей, жас ұрпаққа сапалы, мән-мағыналы, өнегелі тәрбие мен білім беру бүгінгі күннің басты талабы. Елдің бәсекеге қабілеттілігін қамтамасыз ету үшін мектеп табалдырығынан бастап-ақ білім мен ғылымды ықпалдастырып, ғылыми ойлау қабілетін дамыту қажет. Бұл үшін мектептегі зерттеушілік және инновациялық қызметтің ауқымын кеңейту керек. Биология пәнінде бұл мақсатқа жетудің тиімді жолы – биологиялық модельдеу әдісін қолдану. Модель арқылы биологиялық процестерді түсіну жеңілдеп, оқушының зерттеу, бақылау, талдау, қорытынды жасау дағдылары дамиды.Үлгіге негізделген пайымдау немесе модельдеу оқушылар үшін пайдалы, себебі оқушылардың шығармашылық қабілеттерін арттырады. 1. Модельдеу не үшін қажет және қандай дағдылар қалыптасады

1.1. Негізгі мақсаттар

• Кешенді процестерді қарапайым элементтерге бөліп түсіну.

• Болжам жасау және олардың дұрыстығын тексеру.

• Экспериментті тиімді жоспарлау — уақыт пен ресурс үнемдеу.

• Деректерді сандық өңдеу, талдау және интерпретациялау.

1.2. Қалыптасатын зерттеу дағдылары

1. Ғылыми сұрақты нақты қою (SMART: нақты, өлшенетін, қол жеткізуге болатын, релевантты, шекті уақытпен).

2. Жүйені формализациялау — айнымалылар, параметрлер, байланыстыратын теңдеулер.

3. Математикалық/логикалық ойлау (теңдеулерді құру, аналитикалық шешімдер).

4. Бағдарламалау және симуляция жүргізу (Python/Matlab/NetLogo/COPASI).

5. Параметрлерді бағалау және калибровка (оптимизация, MCMC, регрессия).

6. Сезімталдық және сенімділік талдауы (локалдық және глобалдық).

7. Эксперименталды дизайн (model-based DOE, Fisher information).

8. Репродуктивтілік және ғылыми коммуникация (код, дерек, модель стандарттары — SBML).

9. Критикалық ойлау — модель шектеулерін бағалау, биологиялық мәнді дұрыс интерпретациялау.

Модельдеудің негізгі мақсаты- мұғалімдерге оқытудың белсенді,сенімді, әдістемесін ұсыну. Модельдеудің педагогикалық негізі бұл мұғалімнің кез – келген оқу материалдарын сыни тұрғыдан талдауға және оқуды тиімді ұйымдастыру қабілеттілігін дамытады. Модель-деу әдістерін қолдану білім беру саласындағы жетістіктерге, екінші жағынан оқу материалдарын жаңа технологиялар мен жеңіл түсінуге мүмкіндік береді. Мұғалімдер модельдеу әдісін ерекше, күрделі және қызықты тақырыптарға да қолдануға болатындығын түсінеді. Олар оқушы және мұғалім рөлдерін орындай отырып, бағытталған зерттеу және бірлескен оқыту әдістерін қолданады. Модельдер молекулалық құрылымды және атап айтқанда материалды түсінуде ерекше маңызды рөл атқарады. 1953 жылы Уотсон мен Крик ұсынған ДНҚ-ның ғылыми моделі ДНҚ-ға қатысты маңызды құбылыстар мен процестерді, мысалы, ДНҚ репликациясы мен транскрипциясын түсіндірді.

Биологиялық модельдеу — күрделі процестерді қарапайым, көрнекі, нақты формада ұсыну арқылы оқушының ғылыми түсінігін қалыптастыратын әдіс. Бұл оқушының оқу-танымдық әрекетін арттырып, зерттеу дағдыларын дамытуға мүмкіндік береді.

Биологиялық модельдеу дегеніміз не? Биологиялық модельдеу — нақты организмдер мен олардың қызметін қарапайым немесе абстрактілі формада көрсету әдісі. Бұл әдіс арқылы зерттеліп отырған жүйенің немесе процестің маңызды қасиеттері айқындалады. Биологиялық модельдеу — тірі жүйелердегі процестерді математикалық, логикалық немесе компьютерлік түрде сипаттау арқылы оларды түсіну, болжау және экспериментті жоспарлау әдісі. Модельдеу арқылы оқушы ғылыми ойлау циклының барлық сатыларын меңгереді: мәселені қою → гипотеза құру → модельдеу → симуляция → эксперимент → валидация → түзету. Биологиялық модельдеудің артықшылықтары: - Күрделі биологиялық жүйелерді жеңіл әрі түсінікті етіп ұсынады.

- Оқушылардың қызығушылығын арттырады.

- Зерттеу дағдыларын тиімді дамытады. - Топтық және жеке жұмысты ұйымдастыруға мүмкіндік береді. - Ғылыми ойлауды, логикалық және сыни талдауды қалыптастырады. Модельдердің түрлері:

- Физикалық модельдер: жасушаның 3D макеті, өкпенің шар арқылы моделі

- Символдық модельдер: диаграммалар, схемалар, графиктер

- Математикалық модельдер: биологиялық жүйелердің сандық сипаттамалары

- Виртуалды модельдер: компьютерлік симуляциялар

Зерттеу дағдыларын дамытудағы модельдеудің ролі . Зерттеу дағдылары — бақылау, сұрақ қою, гипотеза құру, тәжірибе жүргізу, мәліметтерді жинау және талдау, қорытынды шығару қабілеттері.

Модельдеу оқушыға:

-модельдерді құрау арқылы, сынаудың және қайта қараудың гипотеза арқылы ғылыми көзқарас қалыптастыруға ;

- зерттеуді нақты әрі көрнекі етіп жүргізуге,

- күрделі үрдістерді оңай түсінуге,

- өз бетімен тәжірибе жасауға мүмкіндік береді.

Биологиялық модельдеуді сабақта қолдану мысалдары:

1. Өкпенің жұмысын модельдеу

Оқушылар шар мен бөтелке арқылы өкпенің тыныс алу жұмысын модельдеп, тыныс жиілігін зерттейді.

2. Жасуша құрылымының 3D моделін жасау

Оқушылар жасушаның негізгі бөліктерін көрсететін макет жасап, микроскоппен бақылау жүргізеді.

3. Фотосинтез процесін модельдеу

Жарық пен көлеңкенің әсерін зерттеу үшін өсімдік модельдерін пайдалану.

4. Қанайналым жүйесінің моделін құрастыру

Қанның жүрек арқылы қалай айналатынын түйіндейтін қарапайым модель жасау.

5.Генетика бөлімі

Модельдердің генетика ғылымындағы маңызы өте зор, себебеі кейбір көзге көрінбейтін процестерді немесе құбылыстарды тікелей байқауға және басқаруға болмайды. Кейбіреулері тым күрделі, кейбіреулері тым үлкен немесе тым кішкентай.

Қорытынды

Ғылымдағы модельдер ғылыми теория мен практика арасындағы көпір ретінде жұмыс жасайды, себебі олар оқушыларға абстрактілі ғылыми құбылыстарды танымдық қабілеттеріне сәйкес келетін етіп үйренуге мүмкіндік береді .

Биологиялық процестерді модельдеу арқылы оқушылар зерттеу дағдыларын қалыптастырады, табиғатты зерттеуге деген ынтасы артады. Бұл әдіс арқылы оқушылар күрделі биологиялық құбылыстарды көрнекі түрде түсініп, ғылыми зерттеу әдістерін үйренеді. Сондықтан модельдеу әдісін білім беру үрдісіне енгізу – сапалы білім берудің маңызды бөлігі.

Пайдаланылған әдебиеттер

1.Атраментова Л.А. и др. Генетика человека в школьном разделе общей биологии // Биология в школе. – 1993. - № 5.

2.“Қазақ Энциклопедияcы”, II-том

3.1C: Репетитор. Биология: учебное электронное издание

4.1C: Репетитор. Биология: учебное электронное издание

5. Avila, Vernon L. Biology: investigating life on earth — Boston: Jones and Bartlett, 1995. — P. 11—18. — ISBN 0-86720-942-9.

6.Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, 1st, John Murray

7.http://bio-faq.ru/zubr/zubr053.html- био-фак.

8.http://ic.krasu.ru/pages/test/005.html -теcты по биологии.

9. http://www.kokch.kts.ru/cdo/ - теcтирование On-line по биологии для учащихcя 5-11клаccов.