თანამედროვე ბიოლოგიის სწავლება ხშირად ტრადიციული სწავლების ფორმატში მიმდინარეობს, რაც ნაკლებადაა ორიენტირებული მოსწავლეთა კვლევითი უნარების განვითარებაზე. STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) მიდგომის იშვიათად გამოყენება ინტერესის დაქვეითებას იწვევს. აღნიშნული გამოწვევების საპასუხოდ, მასწავლებლის მიზანია – სწავლებაში კვლევითი და პრაქტიკული აქტივობების წილის გაზრდა ბიოლოგიის სწავლების პროცესში.
რა არის STEM ბიოლოგიაში?
STEM მიდგომა ბიოლოგიაში მოიცავს შემდეგ კომპონენტებს:
- S (Science): ბიოლოგიური პროცესების მეცნიერული შესწავლა.
- T (Technology): ტექნოლოგიების გამოყენება, როგორიცაა სენსორები, აპლიკაციები და ვირტუალური ლაბორატორიები.
- E (Engineering): პრობლემის გადაწყვეტის მოდელირება, მაგალითად, მიკროსკოპის ნაწილების ან ბიოინჟინერიის პრინციპების მოდელირება.
- M (Mathematics): მონაცემების ანალიზი, მათ შორის გაზომვების გრაფიკები და დიაგრამები.
STEM მიდგომა აქტიურად უწყობს ხელს კვლევითი უნარების განვითარებას, რაც მოიცავს:
- ჰიპოთეზის დასმას.
- ექსპერიმენტის დაგეგმვასა და ჩატარებას.
- შედეგების აღრიცხვასა და ანალიზს.
- დასკვნების გაკეთებას.
- ჯგუფური მუშაობისა და კომუნიკაციის უნარების განვითარებას.
აღნიშნული უნარები მოსწავლეებში განვითარდა დნმ-ის გამოყოფის ექსპერიმენტის პროცესში, როდესაც მათ დამოუკიდებლად აყალიბებდნენ ვარაუდებს, აფიქსირებდნენ დაკვირვებებს და ჯგუფურად განიხილავდნენ მიღებულ შედეგებს.
STEM მიდგომის ინტეგრირება პრაქტიკაში: პროექტი „დნმ-ის აღმოჩენა ხილში“
STEM მიდგომის ინტეგრაცია პრაქტიკაში მრავალფეროვანი აქტივობებით ხორციელდება.
აღნიშნული სტატია ეფუძნება კონკრეტულ საკლასო პრაქტიკას, რომელიც განხორციელდა საბაზო საფეხურზე ბიოლოგიის გაკვეთილზე. აღწერილია რეალური პროექტი, მისი დაგეგმვის ლოგიკა, განხორციელების ეტაპები და მოსწავლეთა პრაქტიკული გამოცდილება.
პროექტის აღწერა და მიზნები:
პროექტი განხორციელდა VIII კლასში, ორი გაკვეთილის ფარგლებში. მუშაობა მიმდინარეობდა ჯგუფურ ფორმატში (3–4 მოსწავლე). პირველ გაკვეთილზე ყურადღება დაეთმო უსაფრთხოების წესებსა და ჰიპოთეზების ჩამოყალიბებას, მეორე გაკვეთილზე — ექსპერიმენტსა და ანალიზს.
პროექტის მიზანი იყო მოსწავლეებისთვის დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის (დნმ) არსებობის ჩვენება ბიოლოგიურ ორგანიზმებში – კერძოდ, ხილში. ექსპერიმენტული გზით მოხდა დნმ-ის გამოყოფა სხვადასხვა სახეობის და სხვადასხვა სიმწიფის( კარგად მწიფე,საშუალოდ მწიფე ,თითქმის მკვახე) ხილიდან (ბანანი, კივი, მარწყვი) მარტივი მეთოდით. ეს მოსწავლეებს დაეხმარა უკეთ გაეგოთ გენეტიკის საფუძვლები და თეორია პრაქტიკასთან დაეკავშირებინათ. პროექტი დაემთხვა დნმ-ის საერთაშორისო დღეს – 25 აპრილს, რაც მის განხორციელებას კიდევ უფრო სიმბოლურს ხდიდა. ეს თარიღი გენეტიკის ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი მოვლენაა – 1953 წლის 25 აპრილს პირველად გამოქვეყნდა დნმ-ის ორმაგი სპირალის სტრუქტურის მოდელი უოტსონისა და კრიკის მიერ.
პროექტის კონკრეტული მიზნები მოიცავდა:
- მოსწავლეებს განევითარებინათ ექსპერიმენტული და ანალიტიკური უნარები.
- გაეაზრებინათ დნმ-ის სტრუქტურა და ფუნქცია ცოცხალ ორგანიზმებში.
- პრაქტიკულად ეჩვენებინათ, რომ ყველა ცოცხალი უჯრედის ბირთვში არსებობს გენეტიკური კოდი.
- გაცნობოდნენ ბიოტექნოლოგიის საბაზისო პრინციპებს მარტივი ცდით.
პროექტის ფარგლებში განხორციელებული აქტივობები (სცენარიული აღწერა)
პროექტის განხორციელება დაიგეგმა ეტაპობრივად, რაც მოსწავლეებს აძლევდა შესაძლებლობას, არა მხოლოდ დაეკვირვებინათ ექსპერიმენტი, არამედ აქტიურად ჩართულიყვნენ კვლევით პროცესში.
- დნმ-ის გამოყოფა ხილიდან – ექსპერიმენტული ეტაპი
მასწავლებელმა მოსწავლეებს წინასწარ გააცნო ექსპერიმენტის მიზანი და უსაფრთხოების წესები. კლასში მოსწავლეები დაიყვნენ მცირე ჯგუფებად (3–4 წევრი). თითოეულ ჯგუფს მიეცა ინსტრუქცია და საჭირო რესურსები: სხვადასხვა სახეობის ხილი, მარილიანი წყალი, სარეცხი საშუალება და სპირტი.
მასწავლებლის მითითებების შესაბამისად, მოსწავლეებმა ხილი დააქუცმაცეს, შეურიეს მარილიან წყალსა და სარეცხ საშუალებას, შემდეგ კი ფრთხილად დაამატეს სპირტი. პროცესის მიმდინარეობისას მასწავლებელი აქტიურად უსვამდა მათ მიმართულ კითხვებს („რას ელოდებით, რომ მოხდება?“, „რატომ არის საჭირო სპირტი?“), რაც მოსწავლეებს უბიძგებდა წინასწარი ვარაუდების ჩამოყალიბებისკენ.
სპირტის დამატების შემდეგ მოსწავლეებმა თვალნათლივ დაინახეს თეთრი, ძაფისმაგვარი მასა. მასწავლებელმა ხაზი გაუსვა, რომ ეს იყო დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა (დნმ) — გენეტიკური მასალა, რომელიც ყველა ცოცხალ უჯრედშია წარმოდგენილი.
შედეგად, მოსწავლეებისთვის აბსტრაქტული ცნება გადაიქცა რეალურად დანახულ და ხელშესახებ პროცესად.
- შედარებითი ანალიზი – დაკვირვება და გააზრება
ექსპერიმენტის შემდეგ მასწავლებელმა თითოეულ ჯგუფს დაავალა სხვადასხვა ხილიდან მიღებული დნმ-ის რაოდენობისა და ვიზუალური მახასიათებლების შედარება. მოსწავლეები აკვირდებოდნენ, რომელ ხილში იყო დნმ უფრო თვალსაჩინო და როგორ განსხვავდებოდა იგი სიმწიფის მიხედვით.
მასწავლებელი წარმართავდა დისკუსიას შეკითხვებით („რომელ ხილში მიიღეთ მეტი დნმ?“, „როგორ ფიქრობთ, რატომ?“), რაც მოსწავლეებს ეხმარებოდა მიზეზ-შედეგობრივი კავშირების გააზრებაში.
შედეგად, მოსწავლეებმა განივითარეს ანალიტიკური აზროვნება და ისწავლეს დაკვირვებაზე დაფუძნებული დასკვნების გაკეთება.
- შედეგების დაფიქსირება – კვლევითი უნარების განვითარება
დასკვნით ეტაპზე მასწავლებელმა მოსწავლეებს დაავალა ცდის ოქმის შევსება. ოქმში მოსწავლეები აღწერდნენ ექსპერიმენტის ეტაპებს, აფიქსირებდნენ დაკვირვებებს და აყალიბებდნენ საკუთარ ჰიპოთეზებს მიღებული შედეგების საფუძველზე.
ჯგუფებმა წარმოადგინეს თავიანთი ჩანაწერები და მოკლედ გააცნეს კლასს მიღებული შედეგები. მასწავლებელი აქცენტს აკეთებდა არა მხოლოდ სწორ პასუხებზე, არამედ მსჯელობის პროცესზე და არგუმენტირებულ საუბარზე.
შედეგად, მოსწავლეებმა შეიძინეს კვლევითი მუშაობის საწყისი გამოცდილება: დაკვირვების აღწერა, მონაცემების ორგანიზება და საკუთარი აზრის დასაბუთება.
აქტივობების საგანმანათლებლო მნიშვნელობა
აღწერილი აქტივობები ემსახურებოდა ბიოლოგიის თეორიული შინაარსის პრაქტიკასთან დაკავშირებას და მოსწავლეთა კვლევითი აზროვნების განვითარებას. დნმ-ის გამოყოფის ექსპერიმენტმა მოსწავლეებს მისცა შესაძლებლობა, აბსტრაქტული ცნება დაენახათ რეალურ კონტექსტში, რაც მნიშვნელოვნად ზრდიდა მათ ინტერესსა და ჩართულობას.
შედარებითი ანალიზის ეტაპზე მოსწავლეებმა ისწავლეს დაკვირვებაზე დაფუძნებული მსჯელობა, მიზეზ-შედეგობრივი კავშირების გააზრება და არგუმენტირებული დასკვნების ჩამოყალიბება. სხვადასხვა ხილისა და სიმწიფის შედარებამ ხელი შეუწყო ანალიტიკური აზროვნების განვითარებას.
ცდის ოქმის შევსებამ და შედეგების წარდგენამ მოსწავლეებს ჩამოუყალიბა კვლევითი მუშაობის საწყისი უნარები: პროცესის აღწერა, მონაცემების ორგანიზება და საკუთარი მოსაზრების დასაბუთება. აღნიშნული აქტივობები აძლიერებდა მოსწავლეთა დამოუკიდებლობას და თანამშრომლობით მუშაობის უნარს.
განვიხილოთ პროექტის ძირითადი აქტივობები STEM კომპონენტების მიხედვით:
- S (Science – მეცნიერება):
ბიოლოგიური პროცესების მეცნიერული შესწავლა: პროექტის მთავარი აქცენტი იყო დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის (დნმ) არსებობის მეცნიერული გააზრება ბიოლოგიურ ორგანიზმებში. მოსწავლეებმა გაიგეს დნმ-ის სტრუქტურა და ფუნქცია ცოცხალ ორგანიზმებში , ასევე ის, რომ გენეტიკური მასალა ყველა ცოცხალი უჯრედის ნაწილია.
ჰიპოთეზის დასმა: მიუხედავად იმისა, რომ წყაროში არ არის პირდაპირ აღნიშნული ჰიპოთეზის დასმა, ექსპერიმენტული ცდის ჩატარება აუცილებლად გულისხმობს მოსწავლეების მიერ წინასწარი ვარაუდების გამოთქმას დნმ-ის არსებობასა და გამოყოფაზე. ცდის ოქმის შევსება, სადაც აღწერილი იყო „საკუთარი დაკვირვებები და ჰიპოთეზები“, ამაზე მიუთითებს.
ექსპერიმენტის დაგეგმვა და ჩატარება: მოსწავლეებმა ჯგუფურად იმუშავეს დნმ-ის გამოყოფის ცდაზე, რაც გულისხმობდა გარკვეული ნაბიჯების დაცვას (ხილის მარილიან წყალთან და სარეცხ საშუალებასთან შერევა, შემდეგ სპირტის დამატება).
შედეგების აღრიცხვა და ანალიზი: მოსწავლეებმა შეადარეს სხვადასხვა ხილიდან მიღებული დნმ-ის რაოდენობა და ხარისხი. ცდის ოქმში აღწერეს პროცესის ეტაპები და საკუთარი დაკვირვებები.
დასკვნების გაკეთება: პროექტის შედეგად მოსწავლეებმა თვალნათლივ დაინახეს დნმ-ის არსებობა და მისი როლი, რაც დასკვნების ჩამოყალიბების საფუძველი გახდა.
- T (Technology – ტექნოლოგია):
მიუხედავად იმისა, რომ პროექტში არ არის გამოყენებული ციფრული ტექნოლოგიები STEM მიდგომით,მომავალში მსგავსი პროექტები შეიძლება გამდიდრდეს ციფრული ხელსაწყოების (როგორიცაა Kahoot, Padlet, Wordwall, GeoGebra) გამოყენებით. თუნდაც შედეგების დაფიქსირება და ოქმების შევსება შეიძლება ციფრული ფორმით მოხდეს.
- E (Engineering – ინჟინერია):
პრობლემის გადაწყვეტის მოდელირება: დნმ-ის გამოყოფის პროცესი თავად წარმოადგენს “ინჟინრულ” მიდგომას ბიოლოგიური პრობლემის გადასაჭრელად – როგორ გამოვყოთ დნმ ცოცხალი უჯრედიდან მარტივი საშუალებებით. ეს არის ერთგვარი „ბიოტექნოლოგიის საბაზისო პრინციპების“ გაცნობა მარტივი ცდით. მოსწავლეები, ფაქტობრივად, მოდელებდნენ პროცესს, რომელიც რეალურ ლაბორატორიებში ხორციელდება, თუმცა უფრო მასშტაბურად.
- M (Mathematics – მათემატიკა):
მონაცემების ანალიზი: პროექტის ფარგლებში მოსწავლეებმა შეადარეს სხვადასხვა ხილიდან მიღებული დნმ-ის რაოდენობა და ხარისხი. რაოდენობრივი შედარება უკვე მოიცავს მათემატიკურ აზროვნებას. შესაძლებელია, ეს შედარებები გრაფიკების ან დიაგრამების სახითაც ყოფილიყო წარმოდგენილი, რაც მათემატიკის კომპონენტს გააძლიერებდა. ცდის ოქმში დაკვირვებების დაფიქსირებაც გარკვეულ მონაცემთა ორგანიზაციას გულისხმობს.
პროექტის შედეგად მოსწავლეებმა თვალნათლივ დაინახეს, რომ გენეტიკური მასალა ყველა ცოცხალი უჯრედის ნაწილია. მათ განივითარეს ლაბორატორიული მუშაობის უნარები და დაკვირვების სიზუსტე. გაიზარდა ინტერესი ბიოლოგიისა და გენეტიკის მიმართ , გააცნობიერეს გენეტიკის როლი თანამედროვე მეცნიერებაში – მათ შორის მედიცინაში, სოფლის მეურნეობაში და ეკოლოგიაში. მოსწავლეებისთვის განსაკუთრებით აღსანიშნავი იყო ის მომენტი, როცა ხილიდან გამოყოფილი დნმ-ის რეალური ხილვა გახდა შესაძლებელი – ეს მათთვის „სამეცნიერო ჯადოსნობა“ აღმოჩნდა. ერთ-ერთმა მოსწავლემ აღნიშნა: „ვიცოდი, რომ დნმ გვაქვს, მაგრამ არ მეგონა, რომ ხელით შევეხებოდი და თვალით შევძლებდი მის ნახვას!“
მოსწავლეთა შედეგები და ჩართულობა
STEM მიდგომის დანერგვა დადებითად აისახება მოსწავლეთა შედეგებსა და ჩართულობაზე:
- იზრდება მოსწავლეთა ჩართულობა.
- მატულობს ინტერესი პრაქტიკული სწავლების მიმართ.
- ძლიერდება გუნდური მუშაობა.
- უმჯობესდება კრიტიკული და ლოგიკური აზროვნების უნარები.
რეკომენდაციები კოლეგებისთვის – პედაგოგებს შეუძლიათ STEM მიდგომის ინტეგრირება:
- ჩართეთ STEM პროექტები თქვენი საგნების შინაარსში.
- გამოიყენეთ მარტივი ციფრული ინსტრუმენტები.
- წაახალისეთ მოსწავლეები, შეიმუშაონ საკუთარი კვლევები.
- დაგეგმეთ ერთობლივი გაკვეთილები.
STEM და კვლევითი უნარების ინტეგრაცია არამხოლოდ ზრდის სწავლების ხარისხს, არამედ ამზადებს მოსწავლეებს მომავლისთვის — დამოუკიდებლებისთვის, მკვლევრებისთვის, და მოქალაქეებისთვის. პროექტმა „დნმ-ის აღმოჩენა ხილში“ გააღრმავა მოსწავლეთა ცოდნა ბიოლოგიაში და ხელი შეუწყო მეცნიერებით დაინტერესებას. ექსპერიმენტული მეთოდი გახდა ხიდი თეორიასა და რეალურ გამოცდილებას შორის. მოსწავლეები არა მხოლოდ სწავლობდნენ, არამედ ქმნიდნენ ცოდნას თავიანთი დაკვირვებებით. ეს მიდგომა ხელს უწყობს მოქალაქეების აღზრდას, რომლებსაც შეუძლიათ აქტიური მონაწილეობა მიიღონ როგორც სამეცნიერო, ისე საზოგადოებრივ ცხოვრებაში.
