Е. В. Кузнецова, М.В. Мишкорез, Е.А. Боженко | Стратегии обучения решению задач по биологии с медицинской спецификой

Кузнецова Е. В., заместитель директора, институт развития профильного обучения Государственного автономного образовательного учреждения высшего образования города Москвы «Московский городской педагогический университет», г. Москва, 109044, Российская Федерация. Е-mail: kuznecovaev@mgpu.ru

Мишкорез М.В., методист, институт развития профильного обучения Государственного автономного образовательного учреждения высшего образования города Москвы «Московский городской педагогический университет», г. Москва, 109044, Российская Федерация. Е-mail: mishkorezmv@mgpu.ru

Боженко Е.А., старший методист, институт развития профильного обучения Государственного автономного образовательного учреждения высшего образования города Москвы «Московский городской педагогический университет», г. Москва, 109044, Российская Федерация. Е-mail: bozhenkoea@mgpu.ru

В статье рассматривается применение комплексного подхода к обучению решения задач по биологии с медицинской спецификой, включающий сочетание логического приема «подведение под понятие» со стратегией ориентации в проблемном пространстве и методом восходящего и нисходящего анализа. Теоретико-методологическую базу работы формируют системно-мыследеятельностный подход Г.П. Щедровицкого, технология формирования понятийного мышления В.М. Жураковской и образовательная технология «Достижение прогнозируемых результатов» В.В. Лебедева.

Пошаговая реализация стратегий обучения решению задач по биологии с медицинской спецификой продемонстрирована на примерах двух типов задач – качественной и количественной. Предлагаемый подход направлен не только на обеспечение целенаправленной подготовки к выполнению заданий ЕГЭ по биологии базового и повышенного уровня сложности, требующих анализа биологических объектов, установления систематической принадлежности и применения логических операций, но и способствует развитию клинического мышления у обучающихся профильных медицинских классов.  

Введение

Биологические задачи с медицинской спецификой представляют собой учебные задания, интегрирующие знания в области биологии, физиологии, биохимии, генетики и медицины. Их ключевая цель формирование у обучающихся навыков анализа клинических сценариев осмысления патогенетических механизмов заболеваний, а также освоения методов генетической диагностики и интерпретации биохимических процессов, критически важных для современной медицинской практики.

Моделирование реальной деятельности специалистов в сфере здравоохранения способствует активации познавательной деятельности и формированию естественно-научной грамотности, так как требует от школьников не только воспроизведения знаний, но и умения анализировать разноплановую информацию. Однако решение подобных задач вызывает значительные трудности, связанные с отсутствием чётких стратегий работы с многокомпонентными, но взаимосвязанными условиями. Поэтому помимо традиционной передачи знаний и формирования предметных умений, педагог должен способствовать становлению у учащихся типа мышления, характерного для специалистов соответствующего профиля.

Таким образом возникает необходимость в разработке комплексной стратегии обучения решению задач с медицинской спецификой.

В настоящей статье предлагается рассмотреть на конкретных примерах обоснование и варианты реализации интегративной стратегии обучения решению задач по биологии с медицинской спецификой. Особую актуальность данный алгоритм приобретает при использовании в обучении школьников старших профильных медицинских классов [1], так как способствует переходу от учебной деятельности к квазипрофессиональной.

Мыследеятельность как основа образовательных стратегий

Предлагаемый подход к обучению решения задач медицинской направленности опирается на системно-деятельностный подход, определённый Федеральными образовательными стандартами [2]. Раскрыть внутреннюю структуру этой деятельности позволяет системно-мыследеятельностный подход Г.П. Щедровицкого: «В реальном мире общественной жизни деятельность и действие могут и должны существовать только вместе с мышлением и коммуникацией. Отсюда и само выражение «мыследеятельность», которое больше соответствует реальности и поэтому должно заменить и вытеснить выражение «деятельность» как при исследованиях, так и в практической организации» [3, с.133 – 138]. Таким образом мышление не сводится к отдельному психическому процессу, а выступает как элемент единой системы – мыследеятельности.

 

Согласно концепции Щедровицкого, основным средством развития мыслительной деятельности обучающихся служит учебная задача. Процесс решения задачи перестаёт ограничиваться индивидуальным когнитивным актом и трансформируется в комплексную деятельность. Её структурными, взаимосвязанными и взаимообусловленными компонентами выступают: оперирование понятийным аппаратом, построение схематических моделей, коллективное обсуждение проблемных ситуаций, рефлексивный анализ и формулирование практических выводов.

Понятия выполняют ключевую функцию в структуре мыследеятельности. Они не усваиваются пассивно, а возникают как инструменты решения задач в процессе организованной мыследеятельности. Понятия позволяют структурировать опыт, выделять существенные признаки и строить прогнозы. В медицине владение понятийным аппаратом – основа клинического мышления. Деятельностный взгляд на понятие, как на операциональную единицу мышления заложен в технологию формирования понятийного мышления, предложенную В.Г. Жураковской [4].

В.Г. Жураковская в рамках своего исследования, систематизирует взгляды на сущность понятия и делает заключение о необходимости целенаправленного развития понятийного мышления у обучающихся, как фундаментального компонента образовательного процесса.  Ссылаясь на позицию В. В. Давыдова, она подчёркивает: «Овладение понятием предполагает не фрагментарное знакомство с объектом, а освоение всей совокупности знаний о предметах, к которым это понятие     применимо…» [4, с.19; по Жураковской, с. 317]. Это позволяет    учащимся глубже понимать суть изучаемых объектов и оперировать ими на более высоком когнитивном уровне.

Формирование понятий у обучающихся предполагает применение разнообразных педагогических стратегий, одной из которых выступает логическая операция «подведение под понятие». Как отмечает Жураковская: «Понятие не может быть передано учащимся в готовом виде, они должны вывести его самостоятельно, взаимодействуя с предметами, относящимися к этому понятию» [4, с. 319]. Таким образом «подведение под понятие» – не формальная операция, а процесс осмысления, в ходе которого учащийся соотносит признаки объекта с содержанием понятия, выявляет противоречия и уточняет границы его применения. Последовательность действий в стратегии опирается на классический логический приём, описанный в работах Г. А. Буткина, И. А. Володарской и Н. Ф. Талызиной и обобщённый В. М. Жураковской [4, с. 319 – 321].

Содержание приёма можно представить в трёх шагах:

1. Выделение системы (или систем) необходимых и достаточных свойств объектов данного класса.
2. Установление наличия или отсутствия этих свойств у конкретного объекта.
3. Заключение о принадлежности объекта к данному понятию.

При этом следует учитывать, что «необходимые и достаточные свойства понятия – это те, которые обязательно имеются у всех предметов, принадлежащих к этому понятию, и не имеются ни у одного предмета, принадлежащего к противоположному понятию того же рода» [4, с. 319].

Для успешного усвоения понятий в процессе их формирования А.В. Усова в интерпретации В.М. Жураковской [4, с. 319] предлагает подход, включающий семь последовательных этапов:

1. чувственно‑конкретное восприятие объектов;
2. выявление их общих существенных свойств;
3. абстрагирование существенного от несущественного;
4. определение понятия через род и видовое отличие;
5. закрепление признаков в упражнениях;
6. установление связей с другими понятиями;
7. применение понятия при решении задач.

Эта последовательность обеспечивает системное освоение понятий и их интеграцию в когнитивную структуру обучающегося.

В разрабатываемой модели стратегий обучения решению задач с медицинской спецификой стратегия подведения под понятие встраивается в стратегию ориентации в проблемном пространстве (рис.1), образуя единый методический каркас.

Рис. 1. Стратегия ориентации в проблемном пространстве

Стратегия ориентации в проблемном пространстве в сочетании с методом нисходящего и восходящего анализа, разработанная В. В. Лебедевым, является практическим ядром системы стратегий. Как было отмечено выше, Федеральные государственные образовательные стандарты закрепляют системно-деятельностный подход как основу обучения. Важнейший элемент этой системы – метапредметные результаты. Они ориентированы на развитие у обучающихся универсальных учебных познавательных действий. К ним относятся базовые логические и исследовательские умения, а также навыки работы с информацией. Именно эти компетенции обеспечивают эффективность учебной деятельности на всех уровнях общего образования.

В своих исследованиях В.В. Лебедев отмечает, что эффективность формирования учебных умений «в первую очередь зависит от представления соответствующих учебных действий в виде системы операций» [5, с. 30]. Автор предлагает использовать циклическую [6, с. 43], а не линейную стратегию ориентации в проблемном пространстве (см. рис. 1) как основу организации учебно‑познавательной деятельности. Стратегия имеет исследовательскую природу и ориентирована на построение логической цепочки действий, позволяющих перевести объект или процесс из начального состояния в требуемое и достичь поставленной цели.

Комбинация стратегии с методом восходящего (движение от конкретных фактов к выявлению общих закономерностей) и нисходящего (применение общих моделей к частным случаям с проверкой их адекватности и корректировкой понимания) анализа создаёт комплексный подход к обучению решению биологических задач с медицинской спецификой. Синтез стратегий способствует формированию системного мышления и повышает результативность учебной и практической деятельности.

Активация мыслительной деятельности и формирование внутренней мотивации к исследовательской деятельности начинаются с целенаправленного выявления и чёткой постановки проблемы на начальном этапе первичного взаимодействия с обучающимися. Это создаёт когнитивный вызов и побуждает к самостоятельному поиску решений.

Рассмотрим варианты применения комплексной стратегии обучения решению биологических задач с медицинской спецификой на примерах, моделирующих реальные профессиональные ситуации.

Задача «Диагностика и профилактика паразитарной инвазии»

После трёхнедельного летнего отдыха в походе на берегу озера, рядом с фермерским хозяйством и бобровой плотиной, в инфекционное отделение районной больницы поступил пациент 13 лет с жалобами на тошноту, вздутие живота, потерю аппетита, диарею, боли в животе, общую слабость и повышение температуры. При копрологическом исследовании у больного был обнаружен объект, изображенный на изображении 1. Назовите заболевание и предложите меры его профилактики.

Цикл 1. «Что это?»

Анализ исходных данных условий задачи, включающих, микрофотографию биологического объекта, клиническую картину заболевания, требование назвать заболевание и предложить меры его профилактики, показывают, что это ситуационная задача по паразитологии.

Есть объекты – возбудитель, анамнез и жалобы пациента, название заболевания, профилактические меры. Есть проблема – «назвать заболевание и предложить меры его профилактики». Формулируем проблему в виде процесса: «Как, используя данные анамнеза, симптомов заболевания и изображение возбудителя, поставить диагноз и разработать адекватную систему профилактических мер?». «Что мы хотим?» – спроектировать последовательность учебных действий, которая позволит перейти от идентификации возбудителя к целостной картине заболевания и эпидемиологическим рекомендациям.

Учебное действие включает выявление структуры рассматриваемых объектов:

Компонент 1 – возбудитель (Нужно ответить на вопросы: на что похож объект? Как мы можем его определить? Как связан данный объект с анамнезом, жалобами пациента, названием заболевания и мерами его профилактики?).

Компонент 2 – анамнез и жалобы (Нужно ответить на вопрос: какая связь между условиями заражения и проявлениями заболевания с жизненным циклом объекта?).

Компонент 3 – название заболевания (Нужно ответить на вопрос: по какому принципу ставится диагноз и даётся название заболеванию?).

Компонент 4 – профилактика (Нужно ответить на вопрос: как связаны меры с особенностями жизненного цикла паразита, путём его проникновения и местом паразитирования в организме хозяина?).

Предполагаемые варианты ответов.

Компонент 1.

• На что похож объект?

Объект похож на одну самостоятельную клетку со жгутиками. Это одноклеточный организм. Он вызвал заболевание и был обнаружен в биоматериале для копрологического исследования человека – одноклеточный паразит человека.

• Как мы можем его определить?

Можем использовать стратегию подведения под понятие (по схеме А.В. Усовой в интерпретации В.М. Жураковской) с введением ограничений.

Этап 1. Работа с микрофотографией.

Нужно изучить и зафиксировать наблюдаемые морфологические характеристики паразита. Для удобства анализ можно проводить по четырем категориям ограничений:

1. Форма тела – постоянная, грушевидная.
2. Органоиды движения, покровы тела, особенности – четыре пары жгутиков; тело покрыто плотной оболочкой (пелликулой); присасывательный диск.
3. Специфические морфологические признаки – два ядра и парабазальное тело, хорошо заметные при окраске, придают объекту сходство с «гримасничающим лицом».
4. Место паразитирования – исходя из того, что объект обнаружен в биоматериале для копрологического исследования, а также из данных клинической картины (тошнота, вздутие живота, потеря аппетита, диарея, боли в животе), можно предположить локализацию паразита в просвете кишечника. Таким образом этот паразит – полостной, а не тканевый [9].

Подобная группировка признаков задаёт логический фильтр. Если бы на микрофотографии был представлен паразит с непостоянной или другой формой тела, или иным количеством и структурой органоидов движения, или с органоидами проникновения, или с признаками внутриклеточной локализации, то траектория анализа пошла по другой ветви (рис.2).

Рис. 2. Стратегия подведения под понятие «Лямблия кишечная»

Этап 2. Актуализация биологических понятий.

Для актуализации системы биологических понятий следует обратиться к справочным материалам (учебник [8], атлас по паразитологии [10], пособие [9]) и зафиксировать существенные признаки, общие для кишечных жгутиковых простейших.

Этап 3. Выделение существенных и несущественных признаков.

Разделение признаков на существенные и несущественные представляет собой ключевую операцию таксономической диагностики. В ходе неё выделяются консервативные характеристики, обязательные для таксона, и вариативные, подверженные изменениям. Например, линейные размеры тела могут колебаться в зависимости от внешних условий, тогда как наличие четырёх пар жгутиков и двух ядер является – устойчивый диагностический маркер для вегетативной формы Лямблии кишечной.

Этап 4. Определение понятия через род и видовое отличие.

Используя набор необходимых и достаточных диагностических признаков, формулируется определение Лямблии кишечной и устанавливается её принадлежность к группе полостных паразитов.

Здесь необходимо обратить внимание на специфику трактования терминов. В логической стратегии «родовая и видовая принадлежность объекта» не соответствует систематическим единицам зоологии – роду (существительное) и виду (существительное + прилагательное) биологического объекта. Под «родом» в контексте действия подведения под понятие понимается более широкое, родовое понятие, а под «видом» – конкретное, с уточняющими признаками.

Так, в приведённом примере:

• род объекта – одноклеточный паразит человека (широкая категория, охватывающая разных простейших);
• видовое название – идентифицируемый объект (конкретный представитель) с типичными для него признаками (грушевидная форма, четыре пары жгутиков, два ядра, присасывательный диск, локализация в тонком кишечнике).

Таким образом, следует избегать смешения логического рода с таксономическим.

На основании пройденных этапов можно сформулировать определение: «Лямблия кишечная – это одноклеточный паразит человека (родовое понятие), обитающий в просвете тонкого кишечника, имеющий грушевидную форму тела, два ядра, четыре пары жгутиков и присасывательный диск (видовые отличия)».

На основании критериев – места паразитирования (просвет тонкого кишечника) и способа питания (всасывание питательных веществ через поверхность тела) – можно сделать обоснованный вывод о том, что лямблия относится к группе полостных, а не тканевых паразитов.

Этап 5. Итоговое заключение о принадлежности объекта к понятию.

Объект обладает всеми необходимыми и достаточными признаками понятия «Лямблия кишечная» и, следовательно, он может быть достоверно идентифицирован как Лямблия кишечная.

• Как связан данный объект с анамнезом, жалобами пациента, названием заболевания и мерами его профилактики?

Лямблия кишечная – возбудитель протозойного заболевания с фекально-оральным механизмом передачи. Анамнез помогает заподозрить лямблиоз. Жалобы обусловлены поражением слизистой тонкого кишечника и интоксикацией продуктами жизнедеятельности паразита. Название заболевания устанавливается при обнаружении лямблий в организме. Меры профилактики направлены на прерывание путей передачи инвазии и укрепление защитных свойств организма потенциального хозяина.

Компонент 2.

• Как связаны условия заражения и проявления заболевания с жизненным циклом объекта (Лямблия кишечная)?

Длительное пребывание в местах, где отсутствует качественное водоснабжение и централизованная канализация и рядом с фермерскими хозяйствами или бобровыми плотинами, является фактором риска. Так как в стадии цисты (устойчивая к неблагоприятным условиям инвазионная стадия жизненного цикла) лямблия может попасть в организм через загрязнённую воду.

При попадании цисты в тонкий кишечник из неё выходят два трофозоита (вегетативная форма), которые прикрепляются присасывательным диском к ворсинкам кишечника, питаются и активно размножаются бинарным делением. Быстрое увеличение популяции трофозоитов приводит к механическим повреждениям ворсинок, нарушению всасывания питательных веществ и развитию синдрома мальабсорбции (диарея, вздутие живота, боли, потеря веса, слабость и проч.). Продукты метаболизма паразитов провоцируют интоксикацию и аллергические реакции.

Компонент 3.

• По какому принципу ставится диагноз и даётся название заболеванию?

Как уже говорилось выше, диагноз ставится на основании обнаружения цистной или вегетативной формы паразита.

Компонент 4 .

• Как связаны меры профилактики с особенностями жизненного цикла паразита, путём его проникновения и местом паразитирования в организме хозяина?

Система профилактических мероприятий определяется с учётом особенностей жизненного цикла паразита, способа его проникновения в организм и локализации в хозяине. При этом профилактика учитывает не только биологию возбудителя (устойчивость цист, механизм передачи), но и индивидуальные факторы – состояние иммунитета и наличие хронических заболеваний ЖКТ у потенциального хозяина.

Цикл 2. «Что может помешать правильно определить название заболевания и предложить меры его профилактики?»

Мы не знаем:

• принцип научной зоологической номенклатуры;
• этапы жизненного цикла паразита;
• среду его обитания (вне и внутри организма) хозяина;
• пути его передачи;
• источники заражения с учётом региональных (географических, климатических, местных традиций и образа жизни) условий.

 

Цикл 3. «Что нужно сделать, чтобы избавиться от того, что мешает?»

Спроектировать систему операций:

• Назвать заболевание.
• Перечислить и описать этапы жизненного цикла, назвать инвазионную и диагностическую стадию паразита.
• Определить среду обитания паразита вне и внутри организма хозяина.
• Выделить путь передачи инвазионной стадии.
• Назвать источник заражения и условия распространения.

Цикл 4. «Как это сделать?»

Итогом работы становится создание визуализированной деятельностной схемы– структурированного алгоритма для анализа и решения ситуационной задачи (рис.3). Визуализация позволяет чётко отобразить взаимосвязи между компонентами задачи и обеспечивает пошаговый путь к её решению.

В нашей задаче алгоритм приобретает следующую последовательную структуру:

Шаг 1. Исходный материал: микрофотография объекта.

Шаг 2. Морфологический анализ: выделение и систематизация признаков       по категориям (форма тела, органоиды движения и покровы, специфические                  морфологические черты, место паразитирования).

Шаг 3. Классификация: соотнесение с биологическим понятием («лямблия кишечная», «полостной паразит»).

Шаг 4. Клинико-патогенетический анализ: сопоставление морфологических данных с клинической симптоматикой с учётом механизмов развития заболевания.

Шаг 5. Диагностика: установление диагноза («лямблиоз»). Используя принцип, предложенный учёными К.И. Скрябиным и Р.С. Шульцем на основании научной зоологической номенклатуры, необходимо выделить корень из родового названия паразита и добавить к нему суффикс – ОЗ.

Шаг 6. Биологический анализ: изучение жизненного цикла паразита

(выделение инвазионной и диагностической стадий).

Шаг 7. Эпидемиологическая оценка: определение путей передачи и факторов риска заражения (ослабленный иммунитет, хронические заболевания ЖКТ).

Шаг 8. Профилактические рекомендации: формулирование предупреждения инвазии.

Каждый этап алгоритма сопровождается конкретными познавательными       операциями, обеспечивающими системность подхода.

Схема алгоритма представлена в контексте метода восходящего и нисходящего анализа, который позволяет осуществить переход от симптомов и микрофотографии к диагнозу, а из особенностей жизненного цикла паразита вывести адекватные меры профилактики.

Рис. 3. Деятельностная схема анализа задачи по паразитологии

Метод восходящего и нисходящего анализа как инструмент для постановки диагноза и разработки мер профилактики

Метод задаёт два вектора рассуждения: первый предполагает движение от частных данных к обобщениям, второй – от общих закономерностей к конкретным выводам. При обучении решению биологических задачах с медицинской спецификой этот метод реализуется на двух взаимосвязанных уровнях. В нашем примере восходящий анализ (от данных к гипотезе) начинается с конкретных эмпирических данных – симптомов (синдром мальабсорбции и интоксикации), результатов микроскопии (одноклеточный паразит человека), эпидемиологических сведений (контакт с водой из открытого водоёма) и ведёт к постановке диагноза.

После идентификации паразита – лямблии (полостного паразита кишечника) осуществляется переход от отдельных клинических проявлений к установлению патогенетических связей и формулированию окончательного диагноза по схеме:

1. Симптомы.
2. Патогенетические связи: механическое повреждение слизистой кишечника и нарушение всасывания питательных веществ лямблиями, проявляется характерной клинической картиной.
3. Название заболевания – лямблиоз.

Нисходящий анализ (проверка гипотезы) базируется на подтверждённом диагнозе знаниях особенностей жизненного цикла, эпидемиологии и месте локализации паразита. Это позволяет предложить адекватные меры профилактики заболевания.

1. Диагноз: лямблиоз.
2. Актуализация знаний о жизненном цикле возбудителя: лямблии существуют в вегетативной форме (диагностическая стадия) и в цисты (инвазионная и диагностическая стадия). Цисты, выделяемые с фекалиями, сохраняют жизнеспособность в водной среде несколько месяцев, а на пищевых продуктах – до нескольких суток.
3. Эпидемиологический анализ. Основной механизм передачи – фекально-оральный. Ключевую роль в распространении лямблиоза играют природные резервуары инфекции (в частности, бобры выступают источником загрязнения водоёмов цистами паразита). Пути заражения человека – водный (заглатывание цист с загрязнённой водой), пищевой (немытые овощи, фрукты, зелень), контактно-бытовой (грязные руки, предметы обихода).
4. Индивидуальные факторы риска. Благоприятные условия для прикрепления и размножения лямблий в кишечнике хозяина: ослабленный иммунитет и хронические заболевания желудочно-кишечного тракта.
5. На основании выявленных механизмов и условий заражения можно разработать меры профилактики лямблиоза, требуемые в задаче.

Ожидаемый вариант ответа: употребление только кипячёной и бутилированной воды, мытье рук, обработка продуктов питания, уборка помещений, укрепление иммунитета и контроль хронических заболеваний ЖКТ.

Таким образом сочетание восходящего и нисходящего анализа формирует у учащихся целостное видение задачи и готовит к выполнению заданий высокого уровня сложности.

Аналогичным образом такая исследовательская деятельность учащихся может осуществляться для решения расчётных биологических задач.

Рассмотрим вариант применения стратегий к расчётным биологическим задачам с медицинской спецификой на примере дозирования лекарственного препарата.

Расчёт дозы лекарственного препарата

Ибупрофен – действующее вещество лекарственных препаратов в форме таблеток, суппозиторий и суспензий, применяемых в педиатрической практике. Он обладает выраженным анальгетическим, жаропонижающим и противовоспалительным действием. Риск возникновения побочных эффектов от приема препаратов можно уменьшить, если принимать их в минимальной эффективной дозе, необходимой для устранения симптомов. В настоящее время наиболее популярной лекарственной формой для детей является суспензия для приема внутрь с содержанием действующего вещества – ибупрофена 100 мг/5 мл. В инструкции к данному лекарственному препарату написано, что максимальная разовая доза составляет 10 мг действующего вещества на 1 кг массы тела ребенка, а максимальная суточная доза не должна превышать 30 мг/кг массы тела. Сколько раз можно давать ребенку массой 18 кг суспензию с ибупрофеном в сутки, соблюдая инструкцию по применению? Сколько суспензии (лекарственного препарата) необходимо ребенку массой 18 кг для лечения в течение 5 суток?

Решение выстраивается как циклическое движение через систему из взаимосвязанных вопросов, обеспечивающих поэтапное продвижение к решению задачи.

Цикл 1. «Что это?

Изучив условия задачи, можно определить – это задача по расчёту дозировки лекарственного препарата для ребёнка.

Выделяем:

Объекты	Искомые величины «Что мы хотим?»
Дано:	Найти:
1) Концентрация суспензии: 100 мг ибупрофена в 5 мл. 2) Максимальная разовая доза: 10 мг/кг. 3) Максимальная суточная доза: 30 мг/кг. 4) Масса ребёнка: 18 кг.	1. Допустимое число приёмов суспензии ибупрофена в сутки; 2. Общий объём суспензии на 5 суток лечения.

Используя данные инструкции и сведения о массе тела ребёнка, рассчитаем безопасный режим дозирования и необходимое количество препарата.

Цикл 2. «Что может помешать решению?»

Выделяем и фиксируем препятствия:

• неизвестно, сколько действующего вещества содержится в 1 мл суспензии;
• неизвестны конкретные максимальные разовая и суточная дозы для ребёнка массой 18 кг (в инструкции они даны на 1 кг);
• требуется перейти от миллиграммов действующего вещества к миллилитрам лекарственной формы.

Цикл 3. «Что нужно сделать, чтобы избавиться от того, что мешает решению?»

Спроектировать систему операций:

• Пересчитать дозы с 1 кг на фактическую массу тела.
• Найти содержание ибупрофена в 1 мл суспензии.
• Определить разовый объём суспензии в мл.
• Рассчитать количество приёмов в сутки и общий объём на курс.

Цикл 4. «Как это сделать?»

Построить визуализированную деятельностную схему в виде последовательности взаимосвязанных вычислений, в которой каждый шаг опирается на результаты предыдущего (рис.4). Стрелки в схеме причинно-следственные и функциональные зависимости между величинами. Такой подход трансформирует традиционную практику механической подстановки значений в формуле, заменяя её построением целостной когнитивной карты вычислений. Это демонстрирует практическую реализацию идей мыследеятельности в контексте решения вычислительных задач: акцент смещается с механического выполнения действий на понимание внутренней структуры процесса.

Рис. 4. Деятельностная схема анализа расчётной задачи

Схема в развёрнутом виде (ход решения):

Шаг 1. Пересчёт доз на фактическую массу тела.

Разовая доза: 10 мг/кг х 18 кг = 180 мг.

Суточная доза: 30 мг/кг х 18 кг = 540 мг.

Шаг 2. Определение содержания ибупрофена в 1 мл суспензии.

Из инструкции: 100 мг – 5 мл, следовательно, в 1 мл содержится                        100 мг : 5 = 20 мг.

Шаг 3. Расчёт допустимого числа приёмов в сутки.

540 мг (максимально в сутки) : 180 мг (максимально за один приём) = 3 раза.

Шаг 4. Определение разового объёма суспензии в мл.

20 мг – 1 мл, следовательно, 180 мг : 20 мг/мл = 9 мл. Именно столько суспензии можно дать ребёнку однократно.

Шаг 5. Вычисление общего объёма на курс (5 суток).

Число приёмов за 5 дней: 5 х 3 = 15.

Общий объём: 9 мл х 15 = 135 мл.

Шаг 6. Запись ответов.

Ребёнку массой 18 кг можно давать суспензию не более 3 раз в сутки. На 5 суток потребуется 135 мл суспензии.

На основании примера можно вывести общий алгоритм последовательности операций для решения расчётных задач по биологии с медицинской спецификой:

1. Определить тип задачи по ключевым словам.
2. Выписать «Дано» все исходные данные: числовые показатели, нормативные соотношения, условия и специфические параметры.
3. Записать искомое, чётко сформулировав, какой показатель требуется найти.
4. Привести единицы измерения к единой системе.
5. Выявить недостающие величины, определив параметры, необходимые для расчёта, но отсутствующие в условии; найти способ их получения (вычисление или использование справочных данных).
6. Составить расчётную модель, выбрав метод решения.
7. Вычислить промежуточные величины для получения вспомогательных значений, необходимых для итогового расчёта.
8. Найти искомые величины, выполнив расчёт от известных к неизвестным данным (при необходимости построить упрощённую модель).
9. Проверить результат на соответствие биологическим и клиническим ограничениям, логическую непротиворечивость и корректность единиц измерения.
10. Записать ответ в требуемой форме.

Роль стратегий обучения решению биологических задач с медицинской спецификой в образовательном процессе

 Предложенная система стратегий обучений решению биологических задач с медицинским уклоном демонстрирует свою эффективность на двух принципиально разных типах задач – качественной и количественной. При этом каждая стратегия выполняет свою роль и имеет свою область применения. Такой подход позволяет педагогу гибко выстраивать образовательный процесс на базовом и углублённом уровнях.

Применение стратегии «подведения под понятие» адекватно в качественных задачах, где требуется распознать биологический объект и отнести его к определённой группе. На базовом уровне учащиеся осваивают эту стратегию в элементарной форме – по нескольким категориям признаков идентифицируют биологический объект. На углублённом уровне стратегия разворачивается в полноценную дифференциальную диагностику. В этом случае учащиеся не просто выделяют признаки, но и обосновывают отказ от альтернативных гипотез. В количественных задачах, подобных расчёту дозировок лекарственного препарата, эта стратегия не применяется, так как в центре внимания находятся расчётные операции и перевод одних величин в другие.

Стратегия «ориентации в проблемном пространстве» носит универсальный характер и задаёт единую методологическую рамку обучения решению различных типов биологических задач с медицинской спецификой. На базовом уровне в процессе обучения решению качественных задач данный подход способствует систематизации имеющихся данных (например, возбудителе, сведений о симптоматике и механизмах передачи заболевания), а в случае количественных – задаёт чёткую последовательность вопросов: «Что дано?», «Что препятствует решению?», «Как преодолеть препятствия?». На углублённом уровне стратегия включает анализ дополнительных параметров. В качественных задачах это – добавление биохимических маркеров и эпидемиологической информации, а в количественных – учёт вариативных условий (например, возрастные ограничения или изменения массы тела пациента).

В итоге результатом стратегии обучения решению подобных задач является переход от следования готовому алгоритму к самостоятельному управлению познавательным процессом, включающим выстраивание циклической последовательности действий, проектирование системы операций и создание визуализированной схемы деятельности, отражающей логику решения проблемы.

Метод восходящего и нисходящего анализа также применим к разным типам задач любого раздела биологии (общей биологии, генетики, экологии, паразитологии и т.д.), их содержательное наполнение имеет специфические особенности. Восходящий анализ предполагает движение от частных данных к обобщающему выводу по следующему алгоритму: сбор и систематизация исходных данных, выявление закономерностей и взаимосвязей между элементами, поэтапное обобщение информации, формулировка итогового вывода или решения в заключении. В качественных задачах он применим для выявления причинно-следственных связей, классификации объектов, постановки диагноза, определения типа процесса, а в количественных – для расчёта искомых величин на основе базовых параметров и формул. Нисходящий анализ подразумевает движение от общего положения к конкретным параметрам или действиям с опорой на известное обобщение (правило, закон, модель и т.п.) с разделением общего положения на составляющие и адаптацией общих закономерностей к конкретному случаю завершающийся разработкой конкретных решений или параметров. При обучении решению биологических задач с медицинской спецификой в случае качественных задач он применим для прогнозирования последствий, разработки мер на основе установленных закономерностей, объяснений явлений через законы биологии, а в случае количественных – для расчёта индивидуальных параметров на основе общих формул и корректировки решений с учётом условий задачи. Таким образом, обе траектории моделируют реальные профессиональные действия. В первом случае – работу исследователя, диагноста, аналитика, а во втором – клинициста, практикующего специалиста.

Применение комплексной стратегии в обучении решению биологических задач с медицинской спецификой вне зависимости от типа учебной задачи обеспечивает системное формирование клинического мышления. В качественных задачах это путь от сбора клинических данных и идентификации возбудителя к установлению патогенетических связей и обоснованию противоэпидемических мер. В количественных – переход от нормативных предписаний инструкции к индивидуализированному безопасному режиму дозирования с учётом массы тела пациента. Циклический характер стратегии ориентации в проблемном пространстве выступает значимым дидактическим инструментом в образовательном процессе. Возможность корректировать гипотезы и расчёты по мере поступления новой информации воспроизводит когнитивные механизмы клинического мышления [7] и способствует формированию соответствующих профессиональных навыков.

Заключение

Для эффективного обучения решению биологических задач с медицинской спецификой разработана комплексная стратегия, включающая стратегию подведения под понятие, стратегию ориентации в проблемном пространстве и метод восходящего и нисходящего анализа.

Апробация проведена на двух типах учебных задач: качественной (идентификация паразита, постановка диагноза, разработка мер профилактики) и количественной (расчёт дозировки лекарственного препарата) и подтверждает практическую применимость методики.

Опираясь на концепции и исследования Г.П. Щедровицкого, В.М. Жураковской и В.В. Лебедева, комплексная стратегия способствует развитию аналитических навыков, клинического мышления и универсальных учебных действий, обеспечивая соответствие требованиям ФГОС к метапредметной и личностной подготовке обучающихся.

 

Список использованных источников

1. Портал проектов предпрофессионального образования. URL: https: https://profil.mos.ru/ (дата обращения: 28.04.2026).
2. Федеральная образовательная программа среднего общего образования, утверждённая приказом Министерства Просвещения РФ№ 371 от 18.05.2023. URL: https://static.edsoo.ru/projects/fop/index.html (дата обращения: 20.05.2026).
3. Щедровицкий Г.П. Избранные труды. – М..: Школа культурной политики, 1995. – С.133 – 138.).
4. Жураковская В.М. Технологии и приёмы формирования понятийного мышления учащихся – Новокузнецк, 2012. – С. 317–326.
5. Лебедев В.В. Стратегия разработки операционной последовательности учебных действий как основа формирования метапредметных и предметных умений учащихся // Школьные технологии. – 2024 – № 2 – С. 30–36 https://wlebedev.ucoz.ru/publ/statja/1 (дата обращения: 06.05.2026).
6. Лебедев В.В.Образовательная технология «Достижение прогнозируемых результатов»: теория и практика : учебное пособие / В. В. Лебедев. – Москва : АПКиППРО, 2011. –  364 с. – ISBN 978-5-8429-0990-2.
7. Демьяненко К.Г. Методические подходы к развитию клинического мышления будущих врачей при изучении биологии // Тверской медицинский журнал. – – № 6. – С. 179–183.
8. Теремов А.В., Петросова Р.А. Биология. Биологические системы и процессы. 10 класс: учебник (углублённый уровень) / под ред. Прохоровой Е. В. – М.: Мнемозина, 2025. – 176-190 с.
9. Козлова А.Ю., Захаров В. Б., Ивченко Т.Н. [и др.]. Биология. Практикум: учебник / под ред. А. Г. Мустафина, А. Г. Ермолаева. – Москва : КНОРУС, 2024. – 464 с. (сс.276 – 303).

 

Показать постоянную ссылку ...https://izvestia-ippo.mgpu.ru/e-v-kuznetsova-m-v-mishkorez-e-a-bozhenko-strategii-obucheniya-resheniyu-zadach-po-biologii-s-meditsinskoj-spetsifikoj/