APPLICATION OF ACTIVE FORMS AND METHODS OF TEACHING IN BIOLOGY CLASSES AT A MEDICAL UNIVERSITY

• Lyudmila I. Lashhenova
• Margarita V. Postnova

Abstract

For a future doctor biology is a fundamental discipline that helps to determine the features of the human structure at different levels of organization: from molecular to organizational, to consider the mechanisms of functioning of cells, tissues, organ systems, to analyze all the options for relationships with the environment and the principles of regulation of the functions of the whole organism. Having entered the university, the student realizes that the education system and the principle of teaching in it are different from school ones, the student must master most of the material independently, the function of the teacher is often reduced to the control of knowledge on the studied material. As a result, many first-year students experience stress when adapting to the new conditions of the educational process, which leads to difficulties in mastering new sections of biology. To stimulate cognitive activity in the class room, in addition to simple listening, viewing and taking notes, it is necessary to use active forms and methods of teaching, this will contribute to improving the effectiveness of the educational process. The article describes the methodological approaches developed by the authors for teaching biology at a medical university, stimulating the cognitive activity of first-year students.

Keywords:active teaching methods; biology; medical biology; adaptation; motivation; medical student; higher education

References

1.Balahonov A.V. Biology in medical education. Biosfera. 2011; 3 (1): 59–66. (in Russian)

2.Orlov A.A., Pazukhina S.V., Yakushin A.V., Ponomareva T.M. A study of first-year students’ adaptation difficulties as the basis to promote their personal development in university education. Psychology in Russia: State of the Art. 2018; 11 (1): 71–83.

3.Gonta I., Bulgac A. The adaptation of students to the academic environment in university. Romanian Journal for Multidimensional Education/Revista Romaneasca pentru Educatie Multidimensionala. 2019; 11 (3): 34–44. DOI: https://www.doi.org/10/18662/rrem/137

4.Chumakov V.I., Shishkina E.V., Chumakov I.V. Social and communicative adaptation of first-year students at a medical university. Kardiovaskuljarnaja terapija i profilaktika [Cardiovascular therapy and prevention]. 2022; 21: 30–7 (a). DOI: https://www.doi.org/10.15829/1728-8800-2022-3497 (in Russian)

5.Church F.C. Active learning: basic science workshops, clinical science cases, and medical role-playing in an undergraduate biology course. Education Sciences. 2021; 11 (8): 370. DOI: https://www.doi.org/10.3390/educsci11080370

6.Konopka C.L., Adaime M.B., Pedro Mosele1 H. Active teaching and learning methodologies: some considerations. Creative Education. 2015; 6 (14): 1536. DOI: https://www.doi.org/10.4236/ce.2015.614154

7.McGreevy K.M., Church F.C. Active learning: subtypes, intra-exam comparison, and student survey in an undergraduate biology course. Education sciences. 2020; 10 (7): 185 –30. DOI: https://www.doi.org/10.3390/educsci10070185

8.Kopteva G.G. On the motivation of students of higher educational institutions: the problem and the search for a solution. Psihologiya i pedagogika: metodika i problemy prakticheskogo primeneniya [Psychology and pedagogy: methodology and problems of practical application]. 2016; (48): 235–46. (in Russian)

9.Barsukova N.V. The student as a responsible subject of the educational process. Izvestija Volgogradskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta [Proceedings of the Volgograd State Pedagogical University]. 2020; 3 (146): 20–3. (in Russian)

10. Kuzjoma T.B. Features of facilitation interaction in the educational process of higher education. Mir nauki, kul’tury, obrazovanija [The world of science, culture, and education]. 2023; 1 (98); 178–80. (in Russian)

11. Matthews K.E., Lorelei A.D., Turner H.J. Conceptions of students as partners. Higher Education. 2018; 76: 957–71. DOI: https://www.doi.org/10.1007/s10734-018-0257-y

12. Shishkina E.V., Artjuhina A.I., Havronina V.N., Chumakov V.I. Factors of achieving trust in the teacher-student dyad in the pedagogical process. Nauchnoe obozrenie. Pedagogicheskie nauki [Scientific Review. Pedagogical sciences]. 2020; 5; 13–9. (in Russian)

13. Chumakov V.I., Chumakov I.V. Self-development of a student – a future doctor in the educational environment of a medical university. Kardiovaskuljarnaja terapija i profilaktika [Cardiovascular therapy and prevention]. 2022; 21 (S 5): 23–9 (b). DOI: https://www.doi.org/10.15829/1728-8800-2022-3500 (in Russian)

14. Strahova G.A., Strahov A.A. Active forms and methods of teaching in modern education. Problemy pedagogiki [Problems of pedagogy]. 2017; 9 (32): 39–42. (in Russian)

15. Shamis V.A. Active methods of teaching at a university. Sibirskij torgovo-ekonomicheskij zhurnal [Siberian Trade and Economic Journal]. 2011; 14: 136–44. (in Russian)

16. Omelicheva M.Y., Avdeyeva O. Teaching with lecture or debate? Testing the effectiveness of traditional versus active learning methods of instruction. PS: Political Science & Politics. 2008; 41 (3): 603–7. DOI: https://www.doi.org/10.1017/S1049096508080815

17. Chjornaja L.V., Lazutkina E.A. Integration of various activities at the Department of Biology of Omsk State Medical University. Sovremennye naukoemkie tehnologii [Modern high-tech technologies]. 2020; 1: 85–90. (in Russian)

18. Fraser W.J., Beyleveld M., De Villiers J.J.R. The use of active learning in a private higher education institution: The lecturer’s perspective. South African Journal of Higher Education. 2019; 33 (2): 16–28. DOI: https://www.doi.org/10.20853/33-2-2804

19. Gorshkova O.V. Active teaching methods: forms and purposes of application. Koncept [Concept]. 2017; 3: 10–5. (in Russian)

20. Toledo-Pereyra L.H. Exercitatio Anatomica de motus cordis et sanguinis in animalibus surgical revolution. Journal of investigative surgery: the official journal of the Academy of Surgical Research. 2008; 21 (6): 302–10. DOI: https://www.doi.org/10.1080/08941930802511603

21. Abdixalilovna I.S., Viyaya A.S. The use of innovative teaching methods in medical biology classes. PEDAGOGS international research journal. 2022; 23 (1): 156–8. (in Russian)

22. Orljanskaja T. Ja., Volodicheva T.B., Aktushina G.A. The use of elements of business games in teaching the discipline «Fundamentals of medical Genetics» as a way to form the foundations of clinical thinking among future doctors. Sovremennye naukoemkie tehnologii [Modern high-tech technologies]. 2019; 7: 205–9. (in Russian)

23. Tishkov D.S., Brusencova A.E., Peretjagina I.N., Makarova M.V. The use of active forms of teaching students at the Department of Therapeutic Dentistry. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental’nyh issledovanij [International Journal of Applied and Fundamental Research]. 2015; 12 (part 8): 1519–21. (in Russian)

24. Karomova D.Z. The use of virtual learning technology in the teaching of biological sciences. Ekonomika i socium [Economy and society]. 2023; 3-1 (106): 353–9. (in Russian)

25. Mamet’eva O.S., Suprun N.G., Halikova D.A. Research work of university students: effectiveness and problems of organization. Sovremennye problemy nauki i obrazovanija [Modern problems of science and education]. 2018; 1: 8. (in Russian)

26. Narkevich A.N., Vinogradov K.A., Shadrin K.V. Evidence-based medicine. Krasnojarsk: KrasGMU, 2019: 132 p. (in Russian)

27. Bikmetova E.R. Research activities of students in the formation of professional competencies. Sistema menedzhmenta kachestva: opyt i perspektivy [Quality management system: experience and prospects]. 2022; (11): 28–31. (in Russian)

Аналогичным образом при изучении темы "Молекулярно-генетические основы наследственности" малым группам студентам можно дать для обсуждения следующие вопросы.

· Эксперименты по доказательству роли ДНК в клетке.

· Строение и функции молекулы ДНК.

· Строение РНК, виды РНК, отличительные особенности.

· Эволюция понятия "ген".

· Классификация генов, их роль в процессе хранения и реализации наследственной информации.

После обсуждения в микрогруппах каждая из них считается экспертом по конкретному вопросу. Далее происходит презентация результатов обсуждения, причем обучающиеся других микрогрупп могут задавать вопросы, делать замечания и предложения, приводить примеры.

Деловую игру "Симпозиум эволюционистов" можно использовать для проведения итогового занятия по разделу "Эволюционное учение". Студенты заранее делятся на 2 группы, каждая из них является делегацией некоего научно-исследовательского центра, приехавшей на симпозиум по теории эволюции.

На первом этапе им предстоит сделать презентацию своего центра, в которой необходимо осветить основные направления его деятельности. Второй этап предполагает участие в брейн-ринге на знание основных закономерностей эволюционного учения, примеры вопросов для делегаций представлены ниже.

Необратимый длительный процесс исторического развития органического мира (эволюция).

Автор научного труда "Философия зоологии" (Жан Батист Ламарк).

У видов разных живых организмов, имеющих сходные потребности, возникает (межвидовая борьба за существование).

Современная концепция эволюционного учения (синтетическая теория эволюции).

Вид отбора, поддерживающий фенотип, сформировавшийся в длительно не меняющихся условиях окружающей среды (стабилизирующий естественный отбор).

Примером чего является разнообразие видов вьюрков на Галапагосских островах (экологического видообразования)?

Эволюция таксонов высокого ранга (макроэволюция).

Органы животных, имеющие одинаковое происхождение, но отличимые внешне в связи с разнообразием выполняемых функций (гомологичные).

Проявление у современных организмов признаков их предков (атавизмы).

Возникновение процесса фотосинтеза, появление многоклеточности, развитие полового размножения, смена рогового покрова на шерстный - ​это примеры (ароморфозов).

Изменения, возникающие в процессе жизнедеятельности у конкретной особи вида и не передающиеся по наследству (модификации).

Автор закона зародышевого сходства (Карл Максимович Бэр).

Способ формирования нового подвида, а затем и вида при делении ареала на части (аллопатрическое видообразование).

Третий этап предполагает проверку знания великих ученых-эволюционистов. Студентам предлагаются неподписанные портреты ученых, им необходимо назвать фамилию, имя и вклад в науку. Примеры:

1. Жан Батист Ламарк - ​первая естественная система мира, "Философия зоологии", стремление к совершенству: движущая сила эволюции.

2. Жорж Кювье - ​теория катастроф: объяснение биологического многообразия.

3. Карл Линней - ​первая система живого мира, описал множество видов растений и животных.

4. Карл Бэр - ​автор закона зародышевого сходства.

5. Фриц Мюллер и Эрнст Геккель -​сформулировали основной биогенетический закон.

6. Владимир Иванович Вернадский - ​учение о биосфере.

7. Николай Иванович Вавилов - ​закон гомологических рядов.

8. Александр Иванович Опарин - ​теория биохимической эволюции.

9. Чарлз Дарвин - ​автор первого эволюционного учения.

На завершающем этапе каждому частнику делегации необходимо выполнить тестовые задания по теме "Движущие силы эволюции". После проверки заданий преподавателем баллы участников одной группы суммируются.

Примеры тестовых заданий:

1. Из перечисленных процессов выберите те, которые относятся к микроэволюции:

1) возникновение мутаций и рекомбинаций;

2) ароморфоз;

3) дрейф генов;

4) биологический регресс;

5) идиоадаптация;

6) популяционные волны.

2. Примерами движущей формы естественного отбора можно считать:

1) бабочки березовой пяденицы с темной морфой преобладают над светлой;

2) появление в пруду особей рыб с мутациями, которых съедают хищники;

3) сохраняются особи млекопитающих со средней плодовитостью;

4) замена пятипалой конечности лошади однопалой в ходе эволюции;

5) недоношенные детеныши погибают от недостатка кормовых ресурсов;

6) внутри колонии бактерий появляются клетки, обладающие устойчивостью к конкретному антибиотику.

Подведение итогов: побеждает в деловой игре делегация, набравшая большее количество баллов на всех этапах.

Решение ситуационных задач имитирует будущую клиническую практику. Особенно актуально при обучении студента-медика использование выдержек из истории болезни в тематическом блоке "Филогенез органов и систем человека". Например:

У пациента на рентгенограмме обнаружена правосторонняя дуга аорты. Остаток левой дуги образует дивертикул. Объясните механизм возникновения аномалии. Какой можете дать прогноз в отношении жизни и здоровья пациента?

У 20-летнего мужчины, страдающего синдромом Дауна, во время операции по поводу острой непроходимости тонкой кишки выявлено удвоение поджелудочной железы. Как можно объяснить такое строение поджелудочной с позиции эмбриологии?

На занятиях по разделу "Паразитология" ситуационные задачи также предполагают погружение в будущую профессию, активизируют мыслительный процесс, способствуя формированию целостной картины при разборе клинического случая. Примеры:

У девушки 20 лет, проживающей в деревне на востоке Сибири, рентгенологическое исследование выявило в печени опухолевидное образование с поражением легких, лимфатических узлов и почек. При сборе анамнеза выяснено, что она часто ходит в лес, собирает ягоды и ест их немытыми. Какую паразитарную инвазию можно предположить у пациентки? Почему?

К педиатру обратилась мама девочки 5 лет с жалобами на головную боль, повышенную нервную возбудимость, раздражительность, частый жидкий стул, потерю аппетита, снижение массы тела, боли в животе. При овогельминтоскопии в фекалиях были обнаружены прозрачные бесцветные яйца размером 45-50 мкм с тонкой двухконтурной оболочкой, внутри просматривался зародыш с 6 крючьями. Какой диагноз можно предположить? Какие способы заражения вы можете назвать?

Задачи такого типа помогают первокурснику почувствовать себя в роли врача на занятиях по дисциплине, не относящейся к клиническим. Это поддерживает межпредметные связи и еще раз подтверждает факт того, что биология - ​фундаментальная наука, необходимая для изучения в начале образовательного пути будущего клинициста.

В условиях учебной аудитории, казалось бы, невозможно представить жизненный цикл паразита, кроме как в виде схемы, иллюстрирующей смену хозяев и способы заражения. Однако виртуальная среда позволяет студенту расставить звенья жизненного цикла в правильном порядке, пронаблюдать в динамике, как происходит развитие паразита в теле промежуточного и окончательного хозяина, рассмотреть последовательность мероприятий, позволяющих правильно диагностировать ту или иную паразитарную инвазию.

Учеными разработан ряд методов окрашивания хромосом для установления хромосомных аномалий. В теоретическом аспекте методики окрашивания и результаты в виде фотографий изучаются в теме "Генетика человека" на занятиях биологии, однако провести само исследование в условиях учебной аудитории не представляется возможным. Виртуальная лаборатория может позволить провести все этапы дифференциального окрашивания хромосом с получением результата анализа, что, безусловно, вызовет интерес у будущего врача и подчеркнет важность теоретических знаний для последующего практического применения.

Темы научных работ участников конференции молодых исследователей и студентов в секции "Медицинская биология" могут охватывать совершенно разные области биологии: молекулярную и клеточную биологию, генетику, теорию эволюции, паразитологию. Так, например, в рамках проведения 81-й Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов "Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины" в ФГБОУ ВО "ВолгГМУ" Минздрава России весной 2023 г. при работе секции "Медицинская биология" были заслушаны 15 докладов первокурсников из разных городов России. Обучающиеся рассказывали о возможностях применения различных методов световой микроскопии в медицине и биологии, роли домашних и диких животных в распространении паразитарных заболеваний человека, потенциале микро-рРНК в диагностике онкологических заболеваний, филогенезе зубной системы человека в реальном времени и о многом другом.

Заключение

Активные методы обучения предполагают усиление мотивации студента при изучении дисциплины, способствуют раскрытию интеллектуального и когнитивного потенциала, уменьшению психологического дискомфорта в новых условиях образовательной среды вуза. Изучение биологии на I курсе медицинского университета предполагает формирование базиса для понимания строения и функционирования человеческого организма на всех уровнях организации жизни: от молекулярного до организменного, учитывая различные варианты взаимоотношений с живой и неживой природой. Именно поэтому так важно привить студенту желание активно участвовать в образовательном процессе, поощрять стремление к познанию и саморазвитию, что постепенно будет готовить его к будущей профессиональной деятельности. Помимо традиционной формы подачи материала в виде лекций, следует эффективно использовать такие активные методы преподавания предмета, как игровая деятельность, решение ситуационных задач, работа в малых группах, эксперименты в виртуальных лабораториях, вовлечение в научно-исследовательскую деятельность.

Литература

1.Балахонов А.В. Биология в медицинском образовании // Биосфера. 2011. Т. 3. № 1. С. 59-66.

2.Orlov A.A., Pazukhina S.V., Yakushin A.V., Ponomareva T.M. A study of first-year students’ adaptation difficulties as the basis to promote their personal development in university education // Psychology in Russia: State of the Art. 2018. Vol. 11, N. 1. P. 71-83.

3.Gonta I., Bulgac A. The adaptation of students to the academic environment in university // Romanian Journal for Multidimensional Education/Revista Romaneasca pentru Educatie Multidimensionala. 2019. Vol. 11. N. 3. P. 34-44. DOI: https://www.doi.org/10/18662/rrem/137

4.Чумаков В.И., Шишкина Е.В., Чумаков И.В. Социокоммуникативная адаптация студентов первого курса в медицинском ВУЗе // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2022. Т. 21. № 5. С. 30-37 (a). DOI: https://www.doi.org/10.15829/1728-8800-2022-3497

5.Church F.C. Active learning: basic science workshops, clinical science cases, and medical role-playing in an undergraduate biology course // Education Sciences. 2021. Vol. 11, N. 8. P. 370. DOI: https://www.doi.org/10.3390/educsci11080370

6.Konopka C.L., Adaime M.B., Pedro Mosele H. Active teaching and learning methodologies: some considerations // Creative Education. 2015. Vol. 6, N. 14. P. 1536. DOI: https://www.doi.org/10.4236/ce.2015.614154

7.McGreevy K.M., Church F.C. Active learning: subtypes, intra-exam comparison, and student survey in an undergraduate biology course // Education sciences. 2020. Vol. 10, N. 7. P. 185 -130. DOI: https://www.doi.org/10.3390/educsci10070185

8.Коптева Г.Г. О мотивации студентов высшего учебного заведения: проблема и поиски решения // Психология и педагогика: методика и проблемы практического применения. 2016. Т. 48. С. 235-246.

9.Барсукова Н.В. Студент как ответственный субъект образовательного процесса // Известия Волгоградского государственного педагогического университета. 2020. № 3 (146). С. 20-23.

10. Кузема Т.Б. Особенности фасилитативного взаимодействия в образовательном процессе высшей школы // Мир науки, культуры, образования. 2023. № 1 (98). С. 178-180.

11. Matthews K.E., Lorelei A.D., Turner H.J. Conceptions of students as partners // Higher Education. 2018. Vol. 76. P. 957-971. DOI: https://www.doi.org/10.1007/s10734-018-0257-y

12. Шишкина Е.В., Артюхина А.И., Хавронина В.Н., Чумаков, В.И. Факторы достижения доверия в диаде преподаватель-студент в педагогическом процессе // Научное обозрение. Педагогические науки. 2020. № 5. С. 13-19.

13. Чумаков В.И., Чумаков И.В. Саморазвитие студента-будущего врача в условиях образовательной среды медицинского ВУЗа // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2022. Т. 21. № 5. С. 23-29 (b). DOI: https://www.doi.org/10.15829/1728-8800-2022-3500

14. Страхова Г.А., Страхов А.А. Активные формы и методы преподавания в современном образовании // Проблемы педагогики. 2017. № 9 (32). С. 39-42.

15. Шамис В.А. Активные методы обучения в вузе // Сибирский торгово-экономический журнал. 2011. № 14. С. 136-144.

16. Omelicheva M.Y., Avdeyeva O. Teaching with lecture or debate? Testing the effectiveness of traditional versus active learning methods of instruction // PS: Political Science & Politics. 2008. Vol. 41, N. 3. P. 603-607. DOI: https://www.doi.org/10.1017/S1049096508080815

17. Черная Л.В., Лазуткина Е.А. Интеграция различных видов деятельности на кафедре биологии Омского государственного медицинского университета // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 1. С. 85-90.

18. Fraser W.J., Beyleveld M., De Villiers J.J.R. The use of active learning in a private higher education institution: The lecturer’s perspective // South African Journal of Higher Education. 2019. Vol. 33, N. 2. P. 16-28. DOI: https://www.doi.org/10.20853/33-2-2804

19. Горшкова О.В. Активные методы обучения: формы и цели применения // Концепт. 2017. № 3. С. 10-15.

20. Toledo-Pereyra L.H. Exercitatio anatomica de motus cordis et sanguinis in animalibus surgical revolution // Journal of investigative surgery: the official journal of the Academy of Surgical Research. 2008. Vol. 21, N. 6. P. 302-310. DOI: https://www.doi.org/10.1080/08941930802511603

21. Abdixalilovna I.S., Viyaya A.S. Применения инновационных методов обучения на занятиях медицинская биология // PEDAGOGS international research journal. 2022. Vol. 23, N 1. P. 156-158.

22. Орлянская Т.Я., Володичева Т.Б., Актушина Г.А. Использование элементов деловых игр в преподавании дисциплины "Основы медицинской генетики" как способ формирования основ клинического мышления у будущих врачей // Современные наукоемкие технологии. 2019. № 7. С. 205-209.

23. Тишков Д.С., Брусенцова А.Е., Перетягина И.Н., Макарова М.В. Использование активных форм обучения студентов на кафедре терапевтической стоматологии // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 12 (часть 8). С. 1519-1521.

24. Каромова Д.З. Использование технологии виртуального обучения в преподавании биологических наук // Экономика и социум. 2023. № 3-1 (106). С. 353-359.

25. Маметьева О.С., Супрун Н.Г., Халикова Д.А. Научно-исследовательская работа студентов вуза: результативность и проблемы организации // Современные проблемы науки и образования. 2018. № 1. С. 8.

26. Наркевич А.Н., Виноградов К.А., Шадрин К.В. Доказательная медицина. Красноярск: КрасГМУ, 2019. 132 с.

27. Бикметова Э.Р. Научно-исследовательская деятельность обучающихся в формировании профессиональных компетенций // Система менеджмента качества: опыт и перспективы. 2022. № 11. С. 28-31.

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)