Опыты, наблюдения и самонаблюдения в курсе анатомии, физиологии и гигиены человека средней школы

Содержание опытов, наблюдений и самонаблюдений в курсе анатомии, физиологии и гигиены человека средней школы

В школьном курсе анатомии, физиологии и гигиены человека учебные опыты и наблюдения стали проводиться в начале нынешнего века. Начиная с работ Б. Е. Райкова создавалась система демонстраций и лабораторно-практических работ, делавшая акцент на препаровочные методы исследования, острые опыты на лягушке, микроскопирование, а также на физические и химические опыты, позволяющие показать осмотические явления, ферментативную активность пищеварительных соков и другие процессы. Эта система разрабатывалась и совершенствовалась много лет. Большой вклад в ее развитие внесли В. В. Левченко, В. А. Герд, Г. Н. Сорохтин, А. Н. Кабанов, К. П. Ягодовский, несколько позже И. В. Козырь, П. И. Суворова, О. С. Яковлева, О. В. Казакова, Е. А. Соколова, Е. П. Бруновт, И. Д. Зверев, П. М. Левитский и др.

Однако в последнее время, после того как из усовершенствованной программы были исключены как обязательные опыты над лягушками, требовавшие живосечения, и лабораторные работы, связанные с препаровкой органов млекопитающих животных-глаза, сердца, почки и др., количество демонстраций и лабораторно-практических работ резко сократилось. Эти изменения в программе были вызваны природоохранительными соображениями и бережливым отношением к продуктам питания и ценному природному сырью (глаза животных используются для изготовления медицинских препаратов, почки, сердце и другие органы сельскохозяйственных животных - продукты питания).

Сокращение экспериментальной части курса нарушило сформировавшийся баланс между теоретическими знаниями и практическими умениями, усвоения которых требует программа. Чтобы восполнить пробел, образовавшийся после исключения из курса анатомии, физиологии и гигиены человека опытов и демонстраций, связанных с живосечением и препаровкой, возникла необходимость в разработке новых опытов, основанных на других методах исследований, применяемых в анатомии и физиологии. С этой целью были проанализированы методы исследований этих наук, представляющие интерес для школы, и предпринята попытка отыскать неиспользованные резервы. (О наличии таких резервов говорили работы И. Д. Зверева, П. М. Левитского, А. А. Троицкого и других авторов.) Поскольку методы научного исследования, изучаемые на уроках биологии в средней школе, являются частью содержания учебного предмета, при отборе опытов и наблюдений для школы надо было выяснить, на каких из них можно остановиться. При решении этого вопроса мы исходили прежде всего из программных требований, а также учитывали значение, которое имел отбираемый нами метод в истории науки, насколько он важен для общего и политехнического образования, для воспитания и развития психических способностей личности и, наконец, насколько воспроизведение данного метода научного исследования возможно в школьных условиях. Учитывалось и его значение в профориентации учащихся на биологические, сельскохозяйственные, медицинские и другие специальности.

Круг отбираемых опытов в основном ограничивался теми понятиями, которые были предусмотрены программой для курса анатомии, физиологии и гигиены человека, однако в некоторых сравнительно немногих случаях учитывались и программы факультативных курсов, связанных с вопросами физиологии и охраны здоровья.

Анатомия, физиология и гигиена человека - самостоятельные науки, имеющие четко очерченные объекты и методы исследования, поэтому каждую из них целесообразно рассмотреть отдельно. Начнем с методов цитологии и гистологии, которые в школьном курсе дополняют сведения по анатомии человека. Появление обеих наук обязано микроскопу. Микроскопирование как метод научного исследования сыграло огромную роль в истории науки. Не менее важно оно и в учебном процессе. Работа со световым микроскопом в школе развивает у учащихся пространственное воображение, наблюдательность, критическое мышление, воспитывает точность и аккуратность. Микроскопирование применяется не только в биологии, но и в металлургии, химии, кристаллографии, медицине, сельском хозяйстве, ветеринарии. Поэтому овладение этим методом исследования содействует политехническому образованию и профориентации школьников на широкий круг специальностей. Доступность микроскопирования позволила включить работы с микроскопом в лабораторный практикум. Однако в курсе анатомии, физиологии и гигиены человека школьники в основном работают с готовыми препаратами, поэтому возникает необходимость средствами кино показать, как делают такие препараты. Большое значение имеет приготовление водных препаратов самими учащимися, которые могут быть использованы как на уроке, так и на факультативных занятиях.

Методы анатомии, как известно, подразделяются на препаровочные и беспрепаровочные. Первые предполагают вскрытие мертвого тела или его отдельных органов, вторые направлены на изучение неповрежденного живого организма. До последнего времени акцент делался на препаровочные методы исследования, игравшие большую роль в развитии науки. Разрешение вскрывать трупы внесло существенный вклад в развитие анатомии и медицины. Однако в воспитательном отношении препаровочные методы исследования наталкиваются в школьной практике на ряд осложнений. Вскрытие животных и даже отдельных органов нередко сопровождается отрицательными эмоциями, брезгливостью и т. д. Приходится вести разъяснительную работу, предусматривать специальные мероприятия, предупреждающие развитие жестокости у подростков по отношению к животным. Адаптация к вскрытым органам животных происходит значительно быстрее, когда объект демонстрируется в виде влажного препарата, а не как раздаточный материал. С точки зрения политехнического образования и трудового воспитания препаровка органов дает известный положительный эффект: учащиеся приучаются к кропотливой, тонкой работе. Однако эти же качества легко можно развить на уроках труда (штопка, вышивание, монтаж радиоаппаратуры). Препаровка органов животных и постановка острых физиологических опытов скорее необходимы для специального обучения и профориентации лиц на медицинские профессии, чем для общего образования, однако полный отказ от демонстрации вскрытых животных и вскрытых органов в средней школе все же нерационален, так как в этом случае может нарушиться принцип наглядности обучения. Заметим также, что организация практических работ и демонстраций на основе препаровочных методов исследования наталкивается на ряд трудностей из-за нехватки природного материала.

Беспрепаровочные методы исследования в значительной степени лишены перечисленных недостатков. Они доступны любой школе, так как не требуют сложного оборудования. На их основе могут быть составлены многочисленные задачи, требующие получения ответов по косвенным данным, что чрезвычайно важно для развития мышления школьников. Эти методы можно использовать для демонстрации некоторых статистических закономерностей, для разъяснения закона единства формы и функции. Однако во многих случаях эти методы используются не для получения ответа, а для постановки проблемы, решение которой возможно лишь на основе демонстрации вскрытых органов, т. е. связано с применением препаровочных методов.

Самым древним из беспрепаровочных методов исследования является соматоскопия. Она включает визуальный осмотр тела и его частей (головы, туловища, конечностей, кожных покровов), выявление различных нарушений осанки, плоскостопия, определение уровня развития мускулатуры по внешнему рельефу. Другой метод - соматометрия - основан на измерении частей тела, нахождении числовых зависимостей между ними, изучении пропорций человека в зависимости от возраста, пола и других факторов. Значимость этих методов в истории науки достаточно высока, поскольку они являются одними из ведущих методов в антропологии. Использование этих методов науки для школьного обучения дает возможность на доступном и интересном для учащихся материале разъяснить суть статистических закономерностей: дать понятие о средних величинах и вариациях, лежащих в пределах нормы, о корреляции органов, а также поднять ряд важных вопросов, интересных в воспитательном плане. Учащимся на фактах можно будет разъяснить, что социальная ценность человека определяется не расовыми, национальными или индивидуальными признаками, которые в норме могут варьировать и для общества безразличны, а тем вкладом, который человек вносит своим трудом в общее дело, идущее на благо общественному развитию. С другой стороны, эти данные помогут усвоению некоторых правил личной гигиены, будут содействовать самоконтролю. Применение этих методов исследования в учебном процессе будет содействовать политехническому образованию и профориентации учащихся на ряд специальностей широкого профиля. Они позволят учащимся понять, как знания анатомии могут быть использованы, например, в швейной промышленности.

К беспрепаровочным методам науки относится и метод проекций, заключающийся в нахождении на поверхности тела тех областей, под которыми размещаются сердце, легкие, печень, желудок, желчный пузырь, почки и другие органы. Овладение методом проекций даст возможность учащимся лучше узнать свой организм, более четко формулировать свои жалобы в беседе с врачом, наконец, более точно представить диагностически значимые признаки часто встречающихся заболевании и грамотнее проводить лечебные процедуры, назначенные врачом в домашних условиях. (Например, при заболевании среднего уха компресс ставить на область сосцевидного отростка, а не на ушную раковину, как нередко бывает.)

К методам беспрепаровочного исследования относятся также перкуссия (выстукивание), аускультация (выслушивание), рентгеноскопия и кинорентгеноскопия. До сих пор эти методы научного исследования считались клиническими методами и в курсе средней школы не изучались. Однако интересные исследования сотрудников Курганского пединститута Л. М. Сойбельмана и В. А. Сатина показали, что рентгенограммы могут быть с успехом использованы в преподавании ряда тем школьного курса анатомии, физиологии и гигиены человека.

В школьном курсе биологии всегда большое внимание уделялось сравнительно-анатомическим методам. Применение этих методов позволяет не только научить учащихся сравнивать объекты, что само по себе является важным, но и проследить филогенетические связи человека с другими организмами. С этой целью необходимо, чтобы учащиеся умели отбирать гомологичные органы для сравнения, знали бы, при каких условиях выбранные объекты могут быть сопоставлены друг с другом, а при каких нет.

Арсенал методов физиологии чрезвычайно широк, поэтому к обсуждению будут привлечены не все методы физиологического исследования, а лишь те, которые традиционно изучались в школе и наиболее перспективны с точки зрения разработки учебных опытов и наблюдений.

Первая группа методов научного исследования связана с изучением функции отдельных органов. Далеко не всегда функция органа может быть обнаружена путем непосредственного наблюдения. Часто она выявляется косвенно, например с помощью экстирпации. Суть этого метода состоит в том, что у экспериментального животного уничтожается исследуемый орган и по выпадению функции устанавливаются его отправления. Наряду с методом экстирпации применяют методы прямого и косвенного раздражения. Они позволяют определить реакцию исследуемого органа, а в иных случаях и всего организма в целом, на те или иные воздействия. Закономерности в работе органа и гуморальные влияния на нее часто изучаются с помощью метода изолированных органов. Исследуемый орган изучают вне организма в специальных условиях, искусственно поддерживающих его жизнедеятельность и работоспособность. Такие опыты получили название острых, так как связаны с живосечением и гибелью экспериментального животного.

Вторая группа методов научного исследования связана с изучением целостного организма. Принципиально важное значение имеет ознакомление учащихся с методами хронического эксперимента, в частности с фистульной методикой, развитой и значительно усовершенствованной И. П. Павловым. Сопоставление результатов острых и хронических опытов дает возможность наглядно показать, как продвинулись наши знания о функциях организма благодаря внедрению этих методов научного исследования, позволяющих изучать функции органов в неповрежденном организме. В школе такие опыты обычно демонстрируются на экране, однако через учебные фильмы не всегда удается детально показать технику наложения фистул, что важно для понимания метода. Поэтому во многих случаях показ фильмов целесообразно дополнить изготовлением моделей, демонстрирующих наложение фистулы слюнной железы и желудка.

Среди физиологических методов исследования получил общее признание и стал классическим разработанный И. П. Павловым метод условных рефлексов. С его помощью исследователи получили возможность изучать анализаторы животных, аналитико-синтетическую деятельность центральной нервной системы, закономерности высшей нервной деятельности человека и животных. В условиях школы условные рефлексы могут быть продемонстрированы как на животных, так и на учащихся, взятых в качестве испытуемых.

До сих пор мы рассматривали классические методы физиологии. В современной науке наряду с ними большое значение приобретают также инструментальные методы исследования. Они позволяют определять физиологические константы человеческого организма и следить за изменениями, вызванными внешними и внутренними воздействиями на организм человека. Измерение артериального кровяного давления, электрической активности сердца, мозга, мышц с успехом применяется в современных физиологических лабораториях. К сожалению, показать эти методы в школьном курсе пока еще затруднительно, так как для регистрации электрических явлений нужна соответствующая сложная аппаратура, усиливающая слабые (50-80 мВ) электрические потенциалы. Однако типовое школьное оборудование физических кабинетов дает возможность уже теперь обнаруживать и демонстрировать биоэлектрические явления. Так, чувствительность школьного зеркального гальванометра вполне достаточна для регистрации биотоков, возникающих при работе мышц предплечья.

Одна из задач современного школьного курса анатомии, физиологии и гигиены человека состоит в том, чтобы показать, как осуществляется в организме принцип автоматического регулирования работы органов и систем, обеспечивающих постоянство внутренней среды человеческого тела, гомеостаз. Для демонстрации этих закономерностей используются функциональные пробы. Некоторые из них не требуют сложного оборудования и вполне доступны для школы. Под функциональной пробой понимают дозированное воздействие на организм человека в стандартных условиях с целью наблюдения компенсаторных реакций, возникающих на основе автоматического регулирования. Применение функциональных проб позволит значительно расширить самонаблюдения и включить в курс не вредные для здоровья опыты на человеке, взятом в качестве испытуемого. С этой целью можно показать реакцию человека на нагрузку, на задержку дыхания, на наложение различных перетяжек па конечности, на неустойчивую позу.

На основе функциональных проб можно формулировать экспериментальные задачи, решение которых будет содействовать развитию умственных способностей учащихся, мобилизации знаний из различных разделов курса, а также привлечению знаний, полученных при изучении других предметов.

В процессе изучения физиологических закономерностей довольно часто приходится сталкиваться с методами исследования, применяемыми в других учебных дисциплинах, - физике, химии, математике. Наибольшее распространение из них получили методы химии, позволяющие с помощью качественных реакций обнаруживать белки, жиры и углеводы, регистрировать ферментативную активность, выявлять условия, при которых действуют ферменты. Многие из перечисленных опытов являются традиционными. Однако форма их проведения может быть значительно модифицирована и упрощена. Ценность этих опытов ни у кого не вызывает сомнений и их сохранение в курсе едва ли нуждается в аргументации.

В сложившемся курсе анатомии, физиологии и гигиены человека, пожалуй, наиболее слабо представлены методы гигиены - науки, изучающей влияние факторов внешней среды, быта и труда на организм человека с целью охраны его здоровья. Из многочисленных методов научного исследования, применяемых в гигиене, для школы можно отобрать три группы методов, изучение которых будет способствовать как гигиеническому, так и правовому и экологическому воспитанию учащихся, - это методы лабораторного исследования факторов внешней среды, методы физиологических и клинических наблюдений, методы санитарного описания. Первые позволяют определять температуру воздуха и воды, атмосферное давление, скорость движения воздуха, его влажность, запыленность, зараженность микробами, состав и качество пищевых продуктов; вторые помогают регистрировать влияние этих факторов на организм человека в норме и патологии; третьи учат школьников грамотно оценивать санитарное состояние жилых, производственных и учебных помещений, магазинов, столовых и других объектов. Эти сведения помогут впоследствии правильнее организовать свой быт, легче освоить технику безопасности того производства, на котором будет работать выпускник школы.

Использование методов гигиены на уроках анатомии, физиологии и гигиены человека и на факультативных занятиях мобилизует знания учащихся, полученные из других предметов. Так, приемы измерения температуры и влажности, барометрического давления школьникам известны из курсов географии и физики, приемы определения углекислого газа - из химии, подсчет пульса в разных температурных условиях среды и при различной влажности потребует от учащихся синтеза знаний по биологии и физике. В настоящем пособии эксперименты, построенные на основе гигиенических методов, рассматриваются лишь попутно, поскольку они отсутствуют в программе.

С гигиеническими знаниями тесно увязываются и практические умения: школьники учатся стерилизовать, дезинфицировать, составлять пищевые рационы с учетом энерготрат и энергетической ценности пищевых продуктов. Определенную сумму знаний учащиеся получают и в плане начальной медицинской подготовки: профилактика простудных, инфекционных и травматических заболеваний, глистных инвазий; оказание доврачебной помощи при ушибах, вывихах, переломах конечностей, тепловом и солнечном ударе, сильных кровотечениях и т. д. Поскольку эти сведения в значительной степени конкретизируются на уроках гражданской обороны, в пособии они подробно не рассматриваются.

Важное место в учебном процессе принадлежит моделированию. Использование муляжей различных органов, скелета из пластмассы, человеческого торса дает возможность не только знакомить с внешними формами, но и разъяснять принципы функционирования ряда органов. В последнем случае особенно ценны действующие модели, которые учащиеся могут сделать своими руками и рассмотреть на них, как функционирует орган, как ставилась та или иная операция. При работе с моделями важно выявлять не только сходство между моделью и оригиналом, но и различия между ними. Так, при рассмотрении человеческого скелета важно разъяснить, что в живом организме позвонки соединяются в позвоночный столб не металлическим стержнем, пропущенным через позвоночный канал, а хрящевыми дисками, лежащими между телами позвонков, и связками, скрепляющими их отростки. При изучении функционирования органа особенно важно проводить сопоставление натуры и ее отображения на действующей модели. В пособии будет рассказано о некоторых хорошо известных моделях, которые могут быть сделаны учащимися из подручных материалов.

Ряд экспериментов учащиеся могут увидеть на экране учебных фильмов. В пособии такие фильмы довольно подробно рассматриваются, описывается методика работы с ними, анализируются ответы учащихся на поставленные в фильмах вопросы.