Бережная Оксана Викторовна,Старший преподавателькафедры физиологии человека и методики обучения биологии, ФГБОУ Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева, «КГПУ им. В.П. Астафьева» г.Красноярск, email: [email protected]
Исследовательский урок как основа формирования исследовательских умений в процессе обучения биологии
Аннотация.В статье предлагаются приемы методов и способов построения урока в русле исследовательского подхода. Рассматривается эффективность формирования исследовательских умений на уроке биологии.Ключевые слова: обучение биологии, современный урок биологии, исследование, исследовательские умения,.
В соответствии с ФГОС итогами проектной и учебно –исследовательской деятельности следует считать не столько предметные результаты по биологии, сколько интеллектуальное, личностное развитие школьников, рост их компетентности в сфере исследования или проекта, формирование умения сотрудничать в коллективе и работать самостоятельно, уяснение сущности исследовательской и проектной работы, которая рассматривается как показатель успешной деятельности .Прежде всего,это связано с условиями новой информационной деятельности, в которой все меньше места остается для человека, не способного к постоянному самостоятельному развитию профессиональных и социальных компетентностей. Современный работник любой сферы производства вынужден постоянно перерабатывать совершенно новую для себя информацию, принимать нестандартные решения, умет эти решения обосновать и защитить. Взаимопроникновение технологий и теоретических знаний достигло такой ступени, что становится необходимым поновому строить процесс обучения школьников, готовя их к профессиональной деятельности.Основной формой обучения урок стал считаться после 1931 г. Определение дал ему Н.М. Верзилин «Урок –основная форма организации учебной работы учителя с классом –постоянным однородным по возрасту и подготовке коллективом детей по государственной программе, твердому расписанию и в школьном помещении» .Урок биологии выполняет определенные функции: образовательную, воспитательную, развивающую. За последнее время функции урока биологии расширились, все большее значение приобретают его самообразовательная и стимулирующая функции.Современный урок биологии требует от учителя иной организации учебной деятельности учащихся: учитель организует работу учащихся с учебником, натуральными и разнообразными изобразительными средствами наглядности, которые выступают источниками знаний. В процессе данной деятельности школьники приобретают знания и преобразуют их в умения и навыки. Можно сказать, что современный урок реализует деятельностный подход в обучении.На уроках биологии в 57 классах учитель мотивирует школьников к учебно –исследовательской и проектной деятельности, формирует у них элементарные исследовательские умения: соблюдение правил работы с увеличительными приборами и инструментами, наблюден6ие за живыми организмами, наблюдение за состоянием собственного организма, постановка биологических экспериментов, работа с разными источниками биологической информации .Урокисследование –это урок, который максимально повышает уровень познавательной активности школьников, побуждает их к старательному изучению. Все учащиеся класса
на уроке работают интенсивно, с интересом и желанием.Исследование –один из четырех универсальных типов мыслительной деятельности, наиболее адекватно соответствующий социокультурной миссии образования. Целью исследовательского обучения является развитие аналитического мышления, умения видеть логические взаимосвязи между фактами, формирование навыков порождения информации путем анализа материала (первоисточника), подготовка к индивидуальной исследовательской работе. В исследовательском обучении акцент переносится с приобретения знаний, умений и навыков на развитие личности и мышления .
Исследовательский подход в обучении биологии выполняет следующие функции: создание положительной мотивации учения и образования, формирование глубоких, прочных и действенных знаний, развитие познавательной активности и самостоятельности.В структуре урокаисследования выделяют следующие этапы урока:1 этап. Актуализация опорных знаний. 2 этап. Демонстрация проблемного опыта. 3 этап. Формулировка учащимися цели исследования. 4 этап. Самостоятельная поисковая деятельность. 5 этап Дифференцированная групповая работа. 6этап Интерпретация полученных данных.7 этап. Обсуждение результатов. 8 этап.Вывод по результатам исследовательской работы.9 этап. Подведение итогов урока. 10 этап.Домашнее задание.Цель урока–исследования приобретение учащимися функционального навыка исследования как универсального способа получения новых прочных знаний(получаемых самостоятельно и поэтому являющихся личностно значимыми, а значит прочными), развитие способности к исследовательскому типу мышления, активизации личностной позиции учащегося в образовательном процессе. Таким образом, главным результатом урока –исследования является интеллектуальный, творческий продукт (знания), устанавливающий ту или иную истину в результате процедуры исследования.
Формирование исследовательских умений происходит непосредственно в процессе осуществления учащимися исследовательской деятельности. Начиная работу над исследованием, следует ответить не только на вопрос «Как мы это делаем», но и «Почему мы это делаем?» важно, чтобы каждый участник исследования был в состоянии ответить на вопрос: «Что я лично могу сделать для решения этой проблемы?» при этом учителя должны учитывать интересы учащихся, подбирать посильные задачи, максимально способствующие развитию и становлению личности. Также необходимо соблюдать логику проведения исследования.В процессе данного урока у учащихся будут формироваться исследовательские умения. Существуют различные толкования термина «исследовательские умения». Рассмотрим некоторые из них: способность самостоятельных наблюдений, опытов, приобретаемых в процессе решения исследовательских задач; исследовательские умения представляют собой умения применять тот или иной метод исследования при решении данной проблемы или исследовательского задания; владение сложной системой психологических и практических действий, необходимых для познавательной деятельности во всех видах учебного труда; базовые компоненты личности, выражающие ведущие ха характеристики процесса профессионального ее становления, отражающие универсальность ее связей с окружающим миром, инициирующие способность к творческой самореализации, определяющие эффективность познавательной деятельности в любой области познавательной и практической деятельности. В процессеформирования у школьников исследовательских умений возрастает роль учителя. Он ставит проблему, создает проблемную ситуацию, обеспечивает учащихся необходимым фактическим материалом, руководит их деятельностью.Формирование исследовательских умений происходит непосредственно в процессе осуществления учащимися исследовательской деятельности. Начиная работу над исследованием, следует ответить не только на вопрос «Как мы это делаем», но и «Почему мы это делаем?» важно, чтобы каждый участник исследования был в состоянии ответить на вопрос: «Что я лично могу сделать для решения этой проблемы?» при этом учителя должны учитывать интересы учащихся, подбирать посильные задачи, максимально способствующие развитию и становлению личности. Также необходимо соблюдать логику проведения исследования.Таблица 1Структура и показатели сформированности исследовательских умений
Основные структурные элементы общих исследовательских уменийПоказатели сформированности (в действиях ученика)Уметь ставить цель работы«видит» проблему; формулирует проблему; «видит» результатУметь анализировать условия заданной ситуацииразбивает формулировку задачи на условие и требование;разбивает условия и требования на элементарные утверждения;оценивает необходимость и достаточность имеющих данных;оценивает непротиворечивость имеющихся данных;исключает лишние условия;определяет роль и значимость каждого из условий;определяет необходимость и направление дальнейших исследованийУметь выдвигать о обосновывать гипотезыпроводит эксперимент;проводит индуктивное рассуждения;проводит дедуктивное рассуждения;аппелирует к своему прошлому опыту;использует интуициюУметь планировать решение проблемыразбивает задачу на ряд вспомогательных задач;комбинирует элементы, чтобы получить целое, обладающее новизнойУметь анализировать результатустанавливает соответствие полученных результатов поставленным целям работы;рассматривает иные возможные пути решения проблемы; устанавливает аргументы (факты, ссылки на литературу, законы науки) подтверждающие истинность, возможность полученного результата;устанавливает наличие (отсутствие) противоречий в рассуждениях, то есть проверяет правильность хода решения как гарантию правильности результата;обобщает, конкретизирует, аналогизирует или специализирует исходную задачу
Принципы методики формирования умений заключаются в том, что умения должны соответствовать характеру учебного материала. Очень важно определить систему познавательных умений, которые необходимо выработать в процессе изучения определенного раздела биологии, темы или урока. Методика должна обеспечить учащимся овладение способами действий, которые могли бы использовать в каждой новой ситуации.Наиболее распространенной и продуктивной формой организации исследования учащихся на занятии является исследование в малых группах.
Применение групповых форм работы открывает широкие возможности для формирования предусмотренных стандартами второго поколения коммуникативных действий, развития мышления и личности ребенка, осуществления действительной дифференциации и индивидуализации обучения. Приведем пример работы в малых группах где учащиеся самостоятельно выполняют исследование. Лабораторная работа по изучению биологических объектов была проведена, например, при изучении темы «Цветок». Тема «Цветок»использовалась нами для формирования ряда исследовательских умений, таких как: умения формулировать цель исследования, умения находить и описывать части изучаемого биологического объекта, умения сравнивать и обобщать изучаемые биологические объекты, умения оформлять отчеты о выполненном биологическом исследовании.В начале урока нами была поставлена познавательная задача, мотивирующая учащихся к выполнению исследовательской работы: «Чтобы жить, нужно солнце, свобода и маленький цветок», говорил великий сказочник Ганс Христиан Андерсен.И действительно, цветы сопровождают нас всю жизнь: встречают при рождении, утешают в старости, радуют на свадьбах и праздниках. Без красоты цветов беднее становится жизнь. Цветы открывают перед человеком возможность показать прекрасное, открыть тайну рождения семян и плодов. Давайте попробуем еще раз вглядеться в добрые лица цветов, и, может быть, удастся разглядеть еще одну загадку природы.Всем учащимся были выданы инструктивные карточки,чашки Петри с цветками яблони илабораторное оборудование.
Инструктивная карточка к выполнению лабораторной работы «Строение цветка»1.Рассмотрите цветок. Найдите цветоножку, цветоложе, чашелистики, лепестки, тычинки, пестики.2.Расчлените цветок, подсчитайте число чашелистиков, лепестков, тычинок, пестиков.3.Определите, какой околоцветник простой или двойной.4.Определите, какая чашечка у данного цветка раздельнолистная или сростнолистная.5.Определите, какой венчик свободнолепестный или сростнолепестный.6.Рассмотрите строение тычинки. Найдите пыльник и тычиночную нить. Рассмотрите под лупой и найдите пыльцевые зерна.7.Рассмотрите пестик. Найдите рыльце, столбик, завязь. Разрежьте завязь поперек, рассмотрите под лупой, найдите семязачаток.8.Зарисуйте в рабочую тетрадь части цветка яблони и подпишите из названия.9.Составьте формулу цветка яблони.10.Составьте формулу полученного вами цветка.
Умение формулировать цель осуществлялась при совместной беседе, в результате которой учащиеся определили цель своей работы: изучение строения цветка; определение основных части цветка.Под нашим руководством учащиеся изучали строение цветка яблони: находили и называли части цветка (цветоножка, цветоложе, чашелистики, лепестки, тычинки и пестики); считали число чашелистиков, лепестков, тычинок, пестиков; определяли какой околоцветник простой или двойной; спорили какая чашечка -раздельнолистная или сростнолистная; высказывали свое мнение по поводу венчика свободнолепестный или сростнолепестный; находили тычинки и пестики, рассматривали их строение; находили завязь. В результате у учащихся формировались умения находить и описывать части изучаемого биологического объекта.После рассмотрения цветка яблони учащиеся зарисовывали и подписывали части цветка в рабочей тетради. Следующим этапом работы было составление формулы цветка яблони. Сначала учащиеся познакомились с необходимыми при составлении формулы обозначениями, а так же в качестве примера был рассмотрен алгоритм составления формулы цветка лилии.Потом каждый учащийся получил индивидуальное задания, содержащие изображение цветка, например картофеля, гороха посевного и др, выполняя работу учащиеся самостоятельно разбирали строение цветка, составляли формулу данного цветка, сравнивали с цветком яблони,делали выводы, при этом формировались умения сравнивать и обобщать.По окончании урока учащимися был сделан вывод: сегодня на уроке мы рассмотрели цветок, определили составные части цветка, научились составлять формулу цветка, таким образом, происходило формирование умение писать и оформлять отчеты о выполненном исследовании.При изучении темы «Клеточное строение листа» в ходе лабораторнойработы мы продолжили формирование у учащихся таких важные умения какумение работать с микроскопом, умения готовитьмикропрепараты для их изучения под микроскопом.Так как учащиеся в 6 классе уже знакомились с правилами работы с микроскопом и приготовлением временного микропрепараты при изучении тем «Устройство увеличительных приборов», «Строение клетки», мы устроили опрос, в ходе которого учащиеся повторили материал о строении микроскопа, вспомнили предназначении каждой части микроскопа; под нашим руководством, с использованием инструктивной карточки, повторили правила работы с микроскопом.В ходе выполнения лабораторной работы учащиеся готовили препарат кожицы листа камелии, проделывая работу по алгоритму указанному в инструктивной карточке, у учащихся формировались умения готовить микропрепараты для их изучения под микроскопом. Для закрепления умений готовить микропрепараты для их изучения под микроскопом, школьники оформили алгоритм приготовления препарата кожицы листа камелиив виде рисунков.При изучении темы: «Видоизменение побегов» исследовательская работа осуществлялась в группах.В начале занятия учащиеся были вовлечены в проблемную ситуацию: перед учащимися лежали клубень картофеля, луковица репчатого лука и побег березы, был поставлен вопрос: «Что общего между этими частями растения». Одни говорили, что это абсолютно разные части растения, отличающиеся по внешнему виду, другие объединяли луковицу и клубень, считая их подземными частями растения, однако полных и убедительных ответов не было. В классе возникло такое состояние, когда учащиеся уяснили проблему, пытались ее самостоятельно решить, но испытывали затруднения в силу недостаточности знаний. Выходом из сложившейся ситуации послужило выполнение исследовательской работы. В результате выполнения, которой школьники исследовательским путем пришли к общему выводу: клубень и луковица это видоизмененный побег, так как они имеют аналогичноестроение обычного побега. Видоизмененные побеги служат для запасанияпитательных веществ и размножения, человеком используются в пищу,таким образом, формировались умения выделять проблему, выдвигать гипотезы и доказывать их опытным путем, умения сравнивать, анализировать биологические объекты, делать выводы, умения писать и оформлять отчеты о выполненном исследовании.Для закрепления и лучшего усвоения знаний, полученных в результате исследовательской работы учащимся, былипрочитаны стихи об отличии клубня от плода и луковицу подземный побег.Работа в парах является наиболее рациональной формой организации исследовательской деятельности. В этом случае качество работы и результативность повышаются, потому что учащиеся неоднократно обсуждают выполняемую работу, спорят, исправляют друг друга, советуются, взаимно проверяют выученный материал, приходят к общему выводу.Следует отметить, что даже отстающим и не проявляющим интерес к предмету биологи школьникам были интересны данные формы обучения.На уроке «Плоды» мы формировали умения классифицировать плоды. Сообщали, что для изучения плодов необходимо уметь отличать одни плоды от других, разбираться в их многообразии, а для этого нужно знать классификацию плодов, распределение их по группам на основании сходства.При подготовке к изучению классификации плодов мы напомнили учащимся, что они уже сталкивались с классификацией при изучении вегетативных органов растений. Для повторения материала о классификации вегетативных органов растений ми использовали задание: закончить предложения «жилкование листьев бывает...», «корневая система бывает...». К тому же классификация сопровождает не только любую науку, но и нашу повседневную жизнь (ваш портфель, магазин и т.п.).В конце урока, изучив строение плодов и принципы классификации «плодов, учащиеся выполняли лабораторную работу. На каждую парту мы раздали следующие плоды: виноград, оливки, подсолнечник, мак, фундук, горох; раздали инструктивные карточки, план проведения лабораторной работы.Первый этап исследовательской работы заключался в постановке познавательной задачи: разделить плоды на группы; вместе с учащимися нами была сформулирована цель исследования: формирование умения классификации плодов. Затем учащиеся внимательно прочитали инструкцию по технике безопасности и приступили к выполнению работы по алгоритму указанному в плане проведения лабораторной работы:1.Внимательно рассмотрите имеющиеся у вас плоды.2.Определите названия этих растений.3.Обратите внимание на размеры, цвет и форму плодов.4.Осторожно, не нарушая целостности плодов, потрогайте их пальцами.5.Разделите плоды на сочные и сухие.6.Аккуратно вскройте плоды и рассмотрите, что внутри.7.Сочные плоды разделите на односемянные и многосемянные.8.Разделите сухие плоды на односемянные и многосемянные.9.Оформите отчет по лабораторной работе (заполните таблицу).
Классификация плодовНазвание растенийПлодСухой или сочныйОдносеменный или многосемянныйТип10. Сделайте выводы.Выполнив все действия указанные в плане выполнения лабораторной работы учащиеся оформили результаты исследовательской деятельности в тетрадь и сформулировали общий вывод: Все плоды можно классифицировать по общим признакам: по количеству семян односемянные и многосемянные, в зависимости от воды в околоплоднике сочные и сухие.В качестве закрепления учащимся были предложены задания на определение лишнего плода и на сравнение плодов.Так на формирование и развитие исследовательских умений необходимо использоватьпроблемные биологическиезадачиисследовательского характера.При изучении темы «Строение стебля» учащимся в качестве домашнего задания были предложены следующие задачи:1.Всем знакомы так называемые годовые (или годичные) кольца на спилах деревьев. В джунглях тоже валят лес. Но на спилах стволов тропических деревьев годовые кольца отсутствуют. Почему?2.Инспектор по охране природы поручил вам выяснить, в какой климатической зоне были срублены конфискованные бревна. Как бы вы могли выполнить его поручение?На уроке «Видоизменение побегов» учащиеся решали следующие задачи:1.Юннаты посадили клубни картофеля так, чтобы верхняя почка была повернута: а) вверх б) в сторону в) вниз. Все клубни были одинаковы по массе и количеству глазков. У какого клубня побеги появятся первыми? Почему?2.К клубням картофеля, находящимся в почве, не проникает солнечный свет. Они лишены хлорофилла. Каким образом в клетках накапливается крахмал? Где будет выше урожай картофеля при выращивании его в саду или на поле? Почему?При изучении темы «Строение листа» учащиеся решали, например, следующие биологические задачи:1. У большинства растений устьица находятся в кожице только с нижней стороны листа, но у некоторых они расположены и в кожице с верхней стороны листа. Приведите примеры таких растений.2. У травы перекати поле твердые листья, которые при наступлении жары скручиваются в трубку так, что устьица попадают внутрь ее. Как можно объяснить это явление?Метод группового исследования и очень близкий к нему поисковый метод. В случае группового исследования учащиеся самостоятельно изучают какой –либо вопрос учебной темы с целью подготовки группового сообщения и выступления перед классом. Каждая группа изучает свой материал, охватывающий один из разделов темы, при этом каждый участник группы может изучать свою часть материала либо весь материал, предложенный группе. Команда получает групповую оценку за общий доклад группы. Поисковый же метод фактически представляет собой разновидность метода группового исследования. Его специфика заключается в том, что дети решают какую –то практическую задачу или проблему, что предполагает высокую степень самостоятельности групп в поисковой деятельности. Итогом совместной деятельности является групповой итоговый продукт, чаще всего доклад. Результатом данной работы будет –развитие исследовательских и коммуникативных умений у школьников, высокая познавательная и учебная мотивация учащихся –обеспечивает учителю поддержку его творческих усилий . При традиционном подходе к планированию урока основные виды деятельности –это рассказ учителя и фронтальная работа учеников под его руководством. При этом учителю некогда отвлекаться от своего объяснения и контролировать степень занятости каждого ученика, так как ему надо успеть рассказать весь материал самому и успеть организовать все виды работы учеников. Предполагается, что все школьники внимательно слушают, организованно выполняют все задания учителя и так же организованно изученный материал.
Таким образом, можно заключить, что формирование и развитие исследовательских умений необходимо осуществлять на всех этапах учебновоспитательного процесса в школе. Изучение биологии должно в той или иной мере способствовать формированию исследовательских умений, в конечном итоге –и формирование у них исследовательской компетенции.
Ссылки на источники1.Верзилин Н.М., Корсунская В.М. Общая методика преподавания биологии. –М.:Просвещение,1983.с. 201.2.Пазынин В.В. Модель исследовательского урока // Исследовательская работа школьников 2008 №4 3.Суматохин С.В. Требования ФГОС к учебно исследовательской и проектной деятельности // Биология в школе 2013.№ 5.4.СмирноваН.З., Бережная О.В.Компетентностный подход в биологическом образовании. Часть II. Учебно –методическое пособие издание –2 дополненное /Краснояр. гос. пед. унт им. В.П. Астафьева.–Красноярск, 2014 г. 233 с.5.Шумакова Н.Б., Авдеева Н.И., Е.В. Климанова Развитие исследовательских умений младших школьников –М.: Просвещение, 2011 –157 с.
Разделы: Биология
Учебно-исследовательская деятельность
–
это деятельность, главной целью
которой является образовательный
результат, она направлена на обучение
учащихся, развитие у них
исследовательского типа мышления.
Н.П. Харитонов
Одним из путей творческого восприятия современных наук считается систематическая учебно-исследовательская работа. Грамотно проводить исследования может не только человек, занимающийся наукой профессионально, но и тот, кто еще учится в школе.
Современный этап развития общества протекает в условиях гиперконкуренции. При этом, в качестве наиболее значимых факторов конкурентноспособности берутся: наличие квалифицированных, творчески мыслящих кадров; умение организовывать их творческую деятельность; готовность воспринимать новаторскую мысль и создать условия для её воплощения в жизнь.
Однако в современной российской школе большая часть знаний преподносится в готовом виде и не требует дополнительных поисковых усилий и основной трудностью для учащихся является самостоятельный поиск информации, добывание знаний. Поэтому одним из важнейших условий повышения эффективности учебного процесса является организация учебной исследовательской деятельности и развитие её основного компонента – исследовательских умений, которые не только помогают школьникам лучше справляться с требованием программы, но и развивают у них логическое мышление, создают внутренний мотив учебной деятельности в целом.
Формировать исследовательские умения необходимо не только на уроках, но и во внеклассной работе, которая позволяет учащимся интересующимися предметом, не ограничиваться рамками учебной программы. Применение во внеклассной работе заданий, связанных с проведением наблюдений и опытов, развивает у школьников исследовательские наклонности.
Проблема исследования связана с преодолением противоречия между необходимостью активизации познавательной деятельности, развития исследовательских наклонностей школьника, его познавательного интереса к изучению биологии и преобладанием анатомо-морфологического материала в содержании школьного курса биологии.
Еще Сухомлинский отмечал: « Страшная эта опасность – безделие за партой, безделие месяцы, годы. Это развращает морально, калечит человека и... ничего не может возместить того, что упущено в самой главной сфере, где человек должен быть тружеником – в сфере мысли».
Разнообразие объектов и процессов, изучаемых на уроках биологии, обеспечивает огромные возможности для исследовательской деятельности, в процессе которой обучающиеся учатся излагать свои мысли, работать индивидуально, в группе и в коллективе, конструировать прямую и обратную связь. Организация исследовательской деятельности позволяет учителю обеспечить самостоятельную отработку пропущенного учебного материала – например, провести самостоятельное исследование по заданной теме в форме наблюдения и записать результаты, а так же мотивировать успешного ученика головоломным заданием – например, провести исследование на базе медиа – лаборатории с использованием компьютера и защитить результаты исследования. Элементы исследовательской деятельности на уроках биологии можно вводить уже в 6-х и даже в 5-х классах. Для активизации исследовательской деятельности у младших школьников и формирования мотивации, целесообразно их знакомство с исследовательскими работами старшеклассников. Данная система поэтапного приобщения учащихся к исследовательской деятельности содействует развитию у них интереса к знаниям в области биологии, а так же выявлению талантливых и одаренных школьников.
Во время исследовательской работы каждый ученик имеет возможности реализовать себя, применить имеющиеся у него знания и опыт, продемонстрировать свою компетентность, ощутить успех.
В ходе работы над учебным исследованием возможно и целесообразно развитие следующих исследовательских умений: понимание сущности проблемы и формулирование проблемного вопроса, формулирование и обоснование гипотезы, определение задач исследования, отбор и анализ литературных данных, проведение эксперимента или наблюдения, фиксирование и обработка результатов, формулирование выводов, оформление отчета о выполнении исследования. А также развитие таких коммуникативных умений и навыков, как организация внутригруппового сотрудничества, совместная выработка способов действий, публичная презентация работы.
Привлекая учащихся к исследованиям, необходимо, прежде всего, базироваться на их интересах. Все, что изучается, должно стать для ученика личностно значимым, повышать его интерес и уровень знаний. Однако предлагаемые темы и рекомендуемые ученику методы исследования не должны превышать его психолого-физиологические возможности. Исследовательская деятельность должна вызывать желание работать, а не отталкивать своей сложностью и непонятностью.
Структура исследовательской деятельности определяется следующим образом:
Поисковая активность -> анализ -> оценка -> прогнозирование развития ситуации -> действия -> поисковая активность.
Исходя из этого, при организации исследовательской деятельности учащихся среднего звена можно использовать следующие виды исследований.
Виды исследовательской деятельности на уроке:
1. Применение исследовательских методов изучения (учитель предлагает проблемное задание, учащиеся без помощи учителя ищут способ решения)
Этот метод предполагает максимально самостоятельную деятельность учащихся по получению и усвоению знаний и умений. При этом в основе метода лежит отчетливая цель – обеспечить усвоение опыта творческой деятельности.
На своих уроках исследовательский метод я
использую при решении творческих биологических
задач.
Для успешного решения биологических задач
использовались элементы теории решения
изобретательских задач (ТРИЗ).
ТРИЗ имеет большое количество приемов и
способов, помогающих создать решение и «извлечь»
решение из подсознания.
В своей деятельности я использовала такие
приемы, как:
Есть очень вкусные шоколадные конфеты –
«бутылочки с сиропом». При их изготовлении
сталкиваются с противоречием:
– Сладкий желеподобный сироп должен
быть горячим, чтобы его легко было залить в
шоколадную бутылочку, но тогда плавится шоколад.
– Если сироп холодный, то шоколад не
плавится, но очень трудно его залить. Что делать?
Делают наоборот: сироп не нагревают, а замораживают в виде бутылочки, а шоколад делают жидким и окунают в него бутылочку.
2. Прием «Обрати вред в пользу».
Это трудный, но в то же время мудрый прием. Он
требует хорошо знать систему, знать, что в ней
плохо, попытаться обратить вред в пользу.
Например,
- В настоящее время резко уменьшилось число работающих промышленных предприятий и сельских хозяйств. Это плохо. А что хорошего?
Ответ: Экологическая обстановка многих районов стала заметно лучше.
- Чарльз Дарвин в детстве много болел. Это плохо. А что хорошего?
Ответ: Это закалило его волю и он дал человечеству новую научную концепцию жизни на Земле.
- Жак Ив Кусто рассказал о таком случае. В месте, где нерестится рыба, затонуло рыболовецкое судно. Это плохо. А что хорошего? Судно стало мешать ловить в этом районе рыбу, так как появилась опасность потерять очень дорогие капроновые сети
2. Экспресс-исследование
По такому типу строится исследовательская деятельность учащихся в пятом классе. На экскурсиях даются индивидуальные задания для проведения эмпирических исследований, какие птицы живут в городе, какие декоративные растения используются для озеленения улиц города.
3. Теоретические экспресс-исследования ориентированы на работу по изучению и обобщению фактов, материалов, содержащихся в разных источниках. Темы таких исследований должны позволять изучать самые разные объекты в их реальном окружении, в действии, давать большой материал и позволяют увидеть множество тем для собственных изысканий, построения различных гипотез.
Учащиеся 5-6 классов достаточно успешно справляются с этой формой исследования. Так, при изучении темы “Приспособленность животных и растений к условиям окружающей среды” ребята по материалам учебника знакомятся с тем, как приспособлены к обитанию в засушливых условиях кактусы, верблюжья колючка, как приспособлены к обитанию в наземно-воздушной и водной средах пингвины и ластоногие млекопитающие.
Возможная тематика исследований : “Приспособленность растений степей к засушливым условиям обитания”, “Особенности насекомоядных растений”, “Приспособления растений к опылению”, “Приспособления насекомых к сбору пыльцы и нектара”. По результатам исследований авторы делают краткие сообщения, обязательно содержащие выводы.
В 7-9-х классах теоретические исследования оформляются в виде реферата, содержащего гораздо больший объем информации по выбранному направлению исследования. В процессе поиска информации для написания реферата ученик приобретает навыки работы с каталогами в библиотеке, классификации и систематизации материала, знакомится с основами оформления текстовых документов, учится выделять главное, анализировать данные и делать выводы. Работа над рефератом помогает глубже разобраться в теме, усвоить ее, вырабатывает навыки организованности и целеустремленности, необходимые при изучении любого предмета.
4. Проведение учебного эксперимента
Сюда относятся все лабораторные и практические работы по биологии, начиная с 6-го класса и заканчивая 11 классом. Выполняя лабораторную работу, ученик получает субъективно новые знания.
При выполнении этих работ учащиеся приобретают навыки наблюдения, фиксирования и правильного оформления результатов наблюдений, анализа полученных данных, делают выводы.
В 6 классе при проведении лабораторных работ организую небольшое исследование с помощью цифрового микроскопа.
Например, изучение строения плесневого гриба
мукора. Проблемным вопросом при изучении
плесневого гриба может быть нахождение разницы и
выявление ее причины между рассмотренными
временными микропрепаратами плесневого гриба,
развивающегося на субстрате в начальном периоде
развития и во время созревания спор. Учащиеся
выполняют работу на своих рабочих местах с
использованием светового микроскопа. Учитель
демонстрирует микропрепараты с помощью
цифрового микроскопа.
Учебный эксперимент – один из продуктивных
методов обучения.
5. Исследования-соревнования
На уроках также эффективны. Например, соревнование на лучшую шпаргалку. Учащимся 10-11 класса предоставляется такая возможность. Заранее готовлю учебный текст. Этим текстом может быть раздел учебника: «Теория происхождения жизни на Земле», «Происхождение видов», «Основы цитологии» и др. При составлении шпаргалки внимание учащихся становится избирательным, учащиеся стараются выбрать тот текст, который является главным, основополагающим всей темы. Отдельные сюжеты шпаргалки объединяются логическими связями. Этот метод учит учащихся рационально использовать научную литературу.
6. Нетрадиционные уроки (урок-презентация «Древние пресмыкающиеся», урок – дискуссия «Происхождение человека»)
К дискуссии учащиеся готовятся самостоятельно. По теме обсуждения они исследуют не только учебную литературу, но и дополнительную, для того, чтобы показать свою значимость в обсуждаемом вопросе. При подготовке сообщений, учащиеся часто выискивают «каверзные» вопросы для участия в дискуссии.
7. Исследовательские проекты
Исследовательские проекты можно считать высшей ступенью исследовательской деятельности учащихся. Овладев методом теоретических экспресс-исследований, приобретя навыки практической экспериментальной работы, учащиеся достаточно успешно справляются с экспериментальной частью проектов, выполняемой по специально подобранным методикам. Однако, для выполнения учебного проекта одного урока недостаточно.
Домашние задания также могут носить исследовательский характер:
1. Описание растений и животных по плану
Задание : Охарактеризуйте шиповник по следующему плану.
1. Жизненная форма растения
2. Продолжительность жизни растения.
3. Цветковое или нецветковое.
4. Высшее или низшее.
5. Имеет вегетативный подземный орган (какой?)
6. Орган полового размножения, заключенный в плод.
7. Осевой вегетативный орган, несущий на себе
листья и почки.
8. Генеративный орган, в котором развивается семя.
2. Наблюдение за живыми объектами (за поведением рыб в аквариуме, поведением хомячка в клетке, реакцией комнатных растений на время суток и др.)
3. Наблюдение за своим организмом (частота дыхания после физической нагрузки, реакция организма на время суток и др.)
4. Опыты с растениями и домашними животными (выработка условных рефлексов).
Например: Выработка условного рефлекса у рыб.
При проведении опыта учащиеся пользуются инструктивной карточкой.
Инструктивная карточка
Тема:
«Нервная система рыб»
Цель:
Изучить особенности формирования
условных рефлексов у рыб»
Оборудование:
аквариум с рыбами, бусинка на
нитке, рыбий корм.
Ход работы:
1. Подойдите к аквариуму с рыбами и осторожно
опустите в него бусинку, подвешенную на нитке.
Наблюдайте за поведением рыб.
2. Повторите данные действия несколько раз.
3. Во время опускания бусинки в воду дайте рыбам
корм.
4. Повторите данные действия 3-4 дня.
5. Опустите в аквариум бусинку, не давая корма.
Наблюдайте за поведением рыб в аквариуме.
6. Сделайте вывод по результатам данного опыта.
5. Творческие задания – стихи, сочинения «Путешествие с капелькой воды по зеленому растению», «Путешествие с молекулой кислорода по организму», «Путешествие по клетке», кроссворды, викторины, презентации.
Летние задания:
1. Составить гербарий (различных семейств
покрытосеменных растений, виды сложных листьев у
растений, виды жилкования листьев у растений и
др.)
2. Составление коллекций (коллекция бабочек,
коллекция раковин брюхоногих или двустворчатых
моллюсков и др.)
Виды исследовательской деятельности во внеурочное время:
1. Подготовка и участие в олимпиадах по
биологии, экологии.
2. Участие в конкурсах, природоохранных
мероприятиях и акциях «Наш дом – Земля»,
«Птица года» и другие.
3. Участие в образовательных экспедициях
(экскурсиях по экологической тропе, походах по
родному краю)
4. Проведение кружков «Юный друг природы»,
«Юные исследователи природы родного края»,
«Школьный экологический мониторинг», элективных
курсов «Твои возможности, человек».
5. Написание творческих работ.
6. Написание рефератов, например,
«Грибы-подснежники».
7. Выполнение мини – исследований, например,
«Моё любимое дерево», Моё любимое животное».
8. Создание буклетов.
9. Создание презентаций
10. Создание моделей (цветкового растения, побега)
11. Создание книги юного биолога, например – 8
класс («Эволюция человека», «Анализаторы. Орган
слуха» и др)..
12. Оформление альбомов: («Я изучаю
природоведение» – 5 класс; «Я изучаю биологию» –
6 класс).
Результативность исследовательской деятельности школьников.
Ребенок – существо само по себе деятельное. Ему нужно все пощупать, потрогать, познать. Учиться – значит исследовать мир.
Скажи мне, и я забуду,
Покажи мне, и я запомню,
Дай мне действовать самому,
И я научусь.
(Древнекитайская мудрость)
Е.В.Назаренко, учитель биологии I категории МОУ «Каменская ОСШГ №2»
Е.А.Яцкова, учитель биологии I категории МОУ «Каменская ОСШ №3»
РАЗВИТИЕ НАВЫКОВ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА УРОКАХ БИОЛОГИИ И ВО ВНЕУРОЧНОЕ ВРЕМЯ
Основные проблемы обучения биологии всегда были связаны с отбором структуры и содержания образования, его методами и средствами, а также их влиянием на воспитание и формирование личности учащихся. Качественные и структурные изменения в системе образования связаны с разрушениями стереотипов. В современной педагогике принято принимать учителя и ученика как равноправные субъекты образовательного процесса. Задача современного учителя – уметь создать условия для освоения учениками определенного объема знаний и умений, установленного стандартами нового поколения. При этом необходимо помнить, что развивает и воспитывает только та информация, которую ученик пропускает через собственное мировосприятие. Одно из положений нового государственного стандарта предполагает приобретение опыта использования методов биологической науки и проведение несложных биологических экспериментов для изучения живых организмов и человека. Ученики старших классов должны овладеть компетенциями, необходимыми для организации активной самостоятельной познавательной деятельности, которая должна стать ведущим видом их деятельности в учебном процессе. В то же время учитывая, что использование методов обучения всегда ситуативно, учителю в каждом конкретном случае приходится решать проблему оптимального сочетания репродуктивной и творческой познавательной деятельности учащихся. Не вызывает сомнения, что при этом в учебном процессе все большее место будут занимать проектная, исследовательская и информационно-коммуникативная технологии.
Широкими возможностями для развития исследовательских умений учеников обладает школьный курс биологии. Идея включения учащихся в исследовательскую деятельность для наиболее эффективного достижения целей обучения имеет давнюю историю, начало которой связано с именами методистов А.Я. Герда, М.М. Стасюлевича, Р.Э. Армстронга и Т. Гексли, сформулировавших общую идею исследовательского метода. Актуальность данной проблемы заключается в том, что к настоящему времени опубликовано недостаточно работ, содержащих систему заданий для исследовательской деятельности учащихся по биологии и методические рекомендации по их использованию. Объектом нашего исследования является образовательный процесс на уроках биологии и во внеурочное время. Предметом исследования является методика развития исследовательских умений школьников на уроках биологии и во внеурочное время.
Цель нашего исследования заключается в научном обосновании и разработке методики развития исследовательских умений школьников на уроках биологии и во внеурочное время.
Задачи : определить на основе теоретического анализа литературы методические основы развития исследовательских умений школьников на уроках биологии (этапы формирования, условия, методы и методические приемы, дидактические средства).
В зависимости от конкретных задач применялись следующие методы исследования: теоретические - анализ и синтез психологической, педагогической, методической литературы, учебно-программных и методических документов, учебников, обобщение передового опыта учителей; эмпирические - прямые и косвенные педагогические наблюдения, анкетирование, тестирование, срезы знаний, беседы; статистические - математическая обработка данных.
Освоение учащимися исследовательских знаний и умений должно проходить поэтапно:
1) подготовительный этап - теоретическое изучение этапов и ступеней исследовательской деятельности
2) освоение школьниками процесса исследования на уроках «Образец исследования» (этап 1)
3) отработка учебных приемов исследовательской деятельности на уроках «Исследование», а также на уроках с элементами исследования (этап 2)
4) использование исследовательского подхода в процессе обучения на уроках «Собственно исследование» (этап 3).
Пример исследовательской работы на уроке к теме «Перекрестное опыление» в курсе ботаники 6 класса или в курсе зоологии 7 класса к уроку «Одомашненные насекомые». Проблемный вопрос: Сколько цветков посещают пчёлы? Какое биологическое значение это имеет? Ученику дается задание пронаблюдать и посчитать, сколько цветков в природе посещает пчела за минуту, а затем посчитать, сколько она посещает за 10 часов рабочего дня? Для чего она это делает? (С удивление ученик узнает, что в среднем пчела посещает 12 цветков в минуту, 720 цветков в час, 7200 цветков за 10 часов своего рабочего дня.) Даже сравнительно слабая семья пчёл может отправить в поле до 10 тысяч рабочих пчёл. Если принять условие, что все они будут собирать только нектар, то посетят они не менее 72 миллионов цветков в день, многие из которых будут опылены. О результатах он докладывает классу.
Пример к уроку «Фотосинтез». Проблемный вопрос: От чего зависит увеличение роста и веса растения? Ученику дается задание для исследования. Посадите в горшок, в котором 1 кг почвы, ветку ивы, заранее взвесьте эту ветку. Поливайте ее водой без минеральных веществ. Как изменится вес ветки и почвы через две недели. Почему это произошло?
Пример: Домашняя лабораторная работа. Проблемный вопрос: Меняется ли рост человека в течение дня и от чего это зависит? Измерьте свой рост утром, как только встанете, и вечером, перед сном. Сравните эти величины. Объясните причины изменения роста в течение дня. (8 класс)
При изучении темы: «Размножение, его виды. Бесполое размножение. Вегетативное размножение растений» в 6 классе предлагается учащимся следующие творческие задания:
С помощью вегетативного размножения вырастить комнатные растения для кабинета биологии.
Проведите прививку на плодовых деревьях и пронаблюдайте за ее результатами; Детям предлагается выполнить задание, пронаблюдать, сфотографировать, сделать компьютерную презентацию и доложить результаты на уроке или конференции.
Пример: Проблемный вопрос минипроекта «Лишайники это растения? К какой группе их можно отнести?» Так, при изучении темы «Лишайники» (6 класс) учащиеся из рассказа учителя узнают, что долгое время ученые принимали лишайники за обычное растение и относили их ко мхам. Лишь русским ученым А.С. Фаминцыну и О.В. Баронецкому удалось выделить зеленые клетки из лишайника и установить, что они не только могут жить вне тела лишайника, но и размножаться делением и спорами. Следовательно, зеленые клетки лишайника это самостоятельные растения – водоросли. Формулируется проблемная задача: что же такое лишайники? К какой группе растений их нужно отнести? Ребятам самостоятельно предлагается исследовать строение лишайников под микроскопом и ответить на проблемный вопрос.
Используя проблемные ситуации, создается осознанное затруднение учащегося, преодоление которого требует поиска, заставляет ученика мыслить, искать выход, рассуждать, переживать радость от правильно найденного решения, что способствует развитию активных познавательных интересов к предмету.
Приведем некоторые примеры проблемных биологических задач исследовательского характера, которые могут быть использованы учителем биологии при организации процесса изучения школьниками темы “Основы экологии” в 11 классе.
1. Известно, что неядовитые змеи полозы питаются в природе мышевидными грызунами. Но выпущенная в террариум со змеей белая мышь через сутки не была съедена. Выскажите наибольшее число гипотез, объясняющих этот факт.
2. Ученому-биологу необходимо изучить изменение активности травяных лягушек в зависимости от времени суток. Опишите возможный план проведения работы и укажите порядок действий при её выполнении. Разработайте возможную методику исследования.
3. Ученый проводил длительные наблюдения за канарейкой в неволе. Выяснилось, что при температуре +10 o C птица поедает на 8 г корма больше, чем при температуре воздуха +25 o C за то же самое время. Как можно объяснить полученные результаты?
4. Ученый долгое время в одни и те же часы утром, днем и вечером проводил подсчет числа чаек в небольшой колонии этих птиц. Какие цели могли стоять перед исследователем? Какие вопросы биологии птиц могут быть изучены таким образом?
5. Аквариумные рыбы, купленные в зоомагазине, были привезены покупателем домой и выпущены в аквариум. Через несколько часов их нашли мертвыми. Предложите возможно большее число гипотез, объясняющих причины гибели рыб.
6. Ученому-биологу нужно изучить сезонные изменения численности мелких грызунов леммингов в тундре. Что должен сделать ученый, чтобы получить представление о численности леммингов в каждый момент исследования? Опишите план работы, укажите порядок действий при её выполнении.
7. Какие причины могли исказить результаты, полученные при изучении численности леммингов? Как можно уменьшить влияние каждой из этих причин на результаты исследования?
8. Ученый установил, что безногая ящерица веретеница делает за одну минуту при температуре +25 o C двадцать девять вдохов, при температуре +20 o C – двадцать один вдох, при температуре +15 o C – двенадцать вдохов. Какой вывод можно сделать на основании полученных результатов? Как можно оформить эти результаты для творческой работы?
Занятия исследовательской деятельностью имеют свои “плюсы” и “минусы”. К положительным моментам можно отнести общеучебные умения и навыки, формирующиеся в процессе исследовательской деятельности. Это:
рефлексивные умения;
поисковые (исследовательские) умения;
навыки оценочной самостоятельности;
умения и навыки работы в сотрудничестве;
менеджерские умения и навыки;
коммуникативные умения;
презентационные умения и навыки
Негативные стороны исследовательской технологии:
неравномерность нагрузки учащихся и преподавателей на разных этапах работы;
сложность системы оценивания вклада каждого исполнителя;
риск неудачного окончания работы;
повышение эмоциональной нагрузки и на учащихся, и на преподавателя;
невозможность включить значительное число учащихся в исследовательскую работу.
Наивысшим результатов применения исследовательской работы в школе является участие в конференциях исследовательского общества учащихся. С целью подтверждения результативности использования исследовательской деятельности на уроках биологии и во внеурочное время было взяты показатели количества работ на районной конференции исследовательских работ учащихся. Показатели следующие.
Таблица 1. Сравнение количества работ на конференциях ИОУ
Учебный год
Количество работ в секциях естественно-научного направления,
(в %)
Количество работ в секциях биологической направленности,
(в %)
2008-2009
2010-2011
Был проведен ряд психологических тестов учащихся 2 групп по 10 учеников в каждой. Состав групп – ученики 15-17 лет с относительно одинаковыми показателями успеваемости. Исследуемая группа включала учащихся, занимающихся целенаправленной исследовательской деятельностью. В контрольную группу входят ученики, не занимающиеся систематически исследовательской работой. Тест по методике Пьерона – Рузера показал результаты.
Таблица 2. Определение концентрации внимания
Показатели уровня концентрации внимания
Очень высокий
Высокий
Средний
Низкий
По методике А.Р.Лурия был проведен анализ уровня сформированности понятийного мышления и продуктивности запоминания.
Уровень сформированности понятийного мышления и продуктивности запоминания
Количество учащихся экспериментальной группы, (%)
Количество учащихся контрольной группы, (%)
Очень высокий
Высокий
Средний
Ниже среднего
Низкий
Выводы.
Организация исследовательской деятельности на уроках биологии и во внеурочное время формирует самостоятельную познавательную деятельность учащихся.
Привлечение учащихся к выполнению исследовательских работ разного объема приводит к повышению интереса к предметам естественно-научного цикла.
Образовательный потенциал исследовательской деятельности учащихся в системе работы школы реализуется, если исследовательская деятельность будет пониматься как компонент его образовательной деятельности и направлена на реализацию и развитию его творческих познавательных способностей. Для стимулирования данного процесса будет использоваться специально сконструированная последовательность действий, требующая постепенного усложнения исследовательских процедур. Это позволит повысить продуктивность обучения на уроках и подготовить учащихся к поиску оптимальных выходов из нестандартных жизненных ситуаций.
Литература
1. Алексеев, Н. Г. Концепция развития исследовательской деятельности учащихся / Н. Г. Алексеев, А.В. Леонтович, А.В. Обухов, Л.Ф. Фомина // Исследовательская работа школьников. - 2001. - №. 1. - С. 24-34.
2. Алексеев, Н.Г. Критерии эффективности обучения учащихся исследовательской деятельности / Н.Г. Алексеев, А.В. Леонтович // Развитие исследовательской деятельности учащихся: Методический сборник. - М.: Народное образование, 2001. С. 64-68.
3. Алексеева, Л.Н. Исследовательская деятельность учащихся: формирование норм и развитие способностей / Л.Н. Алексеева, Г.Г. Копылов, В.Г. Марача // Исследовательская работа школьников. 2003. № 4. - С. 25-28.
4. Горностаева, З.Я. Проблема самостоятельной познавательной деятельности. /З.Я. Горностаева, Л.В. Орлова // Открытая школа. 1998. -№2.-32 с.
5. Савенков, А.И. Исследовательское обучение в теории и образовательной практике XIX в. / А.И.Савенков // Исследовательская работа школьников. 2006. - № 1. - 80 с.
6. Усманова, Л.С. Организация исследовательской работы учащихся / Л.С. Усманова // Биология в школе. 2007. - № 1. - 40 с.
Организация исследовательской деятельности обучающихся
на уроках биологии и химии
(описание системы работы Коршуновой Светланы Валерьевны
учителя биологии и химии)
Как научить ребёнка мыслить творчески? Развить познавательную активность, самостоятельность? Эти вопросы волнуют всех учителей, родителей. На смену традиционной технологии обучения в школе должно прийти обучение нового типа, основной задачей которого будет не столько приобретение суммы знаний, сколько интеллектуальное развитие ребёнка, формирование умений самостоятельно приобретать знания, учебно-исследовательских умений и навыков. У современного учителя выбор методических путей и приёмов, новых технологий для решения образовательных и воспитательных задач обучения достаточно велик.
Исследовательская деятельность направлена на удовлетворения специфических познавательных потребностей учащихся, которые стремятся к более глубокому изучению интересующих их вопросов.
Выполнение исследовательской работы формирует у ребёнка умение самостоятельно думать, мыслить, развивать творческий интерес.
В последнее время интерес детей к обучению теряется. Их не привлечешь обычными демонстрациями опытов и плакатов. Ребята получают большую информацию через телевидение, Интернет. Нужно, чтобы ребёнок не бездумно, всё подряд, а осознанно получал знания. Я считаю, что исследовательская работа подталкивает детей к осмысленному обучению, поддерживает интерес к учению, даёт возможность показать ребёнку его значимость, причастность к происходящему.
Исследовательскую работу я использую как на уроках биологии и химии, так и во внеурочное время: на предметных неделях, на занятиях научного общества «Уникум». Добиться усвоения знаний учащихся можно не только многократным повторением, закреплением и воспроизведением изученного материала, но и вовлечением учащихся в исследовательскую деятельность, в ходе которой они сами самостоятельно решают поставленные задачи и ясно осознают изучаемое. Этот способ является более эффективным.
Цель: обучение учащихся, направленное на образовательный результат, развитие у них исследовательского типа мышления и творческое развитие личности.
Задачи:
Создать условия для приобретения учащимися средств познания и исследования мира;
Создать условия для появления у учащихся мотива к самоизменению, личностному росту;
Развивать креативные способности;
Активизировать учебно-познавательную деятельность учащихся при помощи информационных технологий;
Создать благоприятные условия для самореализации личности.
Объект исследования: процесс обучения учащихся биологии и химии
Предмет исследования: исследовательская деятельность обучающихся
Гипотеза: можно предположить, развивая исследовательский тип мышления обучающихся увеличится самостоятельный поиск информации, повысится их творческая деятельность, уровень самообразования, что приведет к повышению качества обучения и усвоения нового материала.
1.1Основные понятия исследовательской деятельности школьника
Понятие «исследовательская деятельность школьников» в педагогической литературе рассматривается с позиции организации такой деятельности педагогами. Как правило, под организацией исследовательской работы школьников понимается, прежде всего, использование педагогами определенных форм и методов работы, способствующих развитию исследовательских умений учащихся.
Учебная исследовательская деятельность – это специально организованная, познавательная творческая деятельность учащихся, по своей структуре соответствующая научной деятельности, характеризующаяся целенаправленностью, активностью, предметностью, мотивированностью и сознательностью, результатом которой является формирование познавательных мотивов, исследовательских умений, субъективно новых для учащихся знаний или способов деятельности.
Любая научно-исследовательская работа по утверждению Ивочкиной Т. и Ливерц И. состоит из следующих этапов:
Этап 1. Мотивация научно-исследовательской работы.
Приобщение к научно-исследовательской работе начинается с мотивации. Именно на этой стадии каждый участник будущей работы должен увидеть вполне конкретные выгоды. Обычно учащиеся впервые сталкиваются с научными исследованиями и абстрактные обещания здесь неуместны. Очень важно наряду с моральными увидеть и понятные материальные стимулы – от защиты реферата на переводных экзаменах до получения преимуществ при поступлении в выбранный вуз.
Этап 2. Выбор направлений исследований.
Это наиболее сложный этап. Здесь всё определяется профилем данного класса и возможностями детей. Объём исследований должен быть таким, чтобы детский коллектив уложился в сроки назначенные учителем.
Этап 3. Постановка задачи
На этом этапе сначала фиксируется достигнутый настоящий уровень знаний и желаемая конкретная цель. Дети должны сформировать цельную картину предмета и будущих исследований. Этап заканчивается обсуждением в детском коллективе с формулировкой понятных целей предстоящей работы в самом лаконичном виде, а если возможно, то и в формализированном (математическом) виде.
Этап 4. Фиксация и предварительная обработка данных.
На этой стадии проводятся непосредственные наблюдения, их результаты фиксируются. Позиция исследовательской технологии на этом этапе – активно-наблюдательная. Очень важно не вмешиваться в творческий процесс, пока это возможно, а лишь предлагать схемы для сортировки данных и задавать вопросы: «Почему?...Что из этого следует?...Что будет, если?...»
Этап 5. Обсуждение результатов исследований, выдвижение и проверка гипотез.
Обсуждение необходимо для того, чтобы предположения и догадки облечь в форму гипотез, подлежащих проверке. Форма дискуссии любая, но по возможности демократичная. При этом каждый участник работы должен высказать свою точку зрения. Дух соревнования вполне приемлем – это мощный стимул в детском коллективе. Итак, гипотезы сопоставляются с данными экспериментов или фактами, подтверждаются или опровергаются, становятся утверждениями, которые формулируются как результат исследований. Особо следует остановится на случае, когда все выдвинутые гипотезы не подтверждаются и не удалось достичь сформулированных на третьем этапе целей. Результат исследований – отрицательный. Но отрицательный результат тоже результат и заслуживает представления.
Этап 6. Оформление результатов работы.
Требования по оформлению работы стандартны и лишь незначительно меняются.
Идея использования исследования как метода обучения известна со времен Сократа (беседа–исследование), организация целенаправленного обучения, при котором ученик ставился в положение первого исследователя определенной проблемы и должен был самостоятельно найти решение и сделать выводы появились в педагогике в конце 19 века (А.Я. Герд, М.М. Стасюлевич, Р.Э. Армстронг, Т. Гексли), впоследствии широко использовался в отечественной практике (Б.В. Всесвятский, И.П. Плотников, В.Я. Стоюнин, И.И. Срезневский, К.П. Ягодовский и др.).
Термин «исследовательский метод» был предложен Б.Е. Райковым в 1924 году, под которым он понимал «…метод умозаключения от конкретных фактов, самостоятельно наблюдаемых учащимися или воспроизводимых ими на опыте». В педагогической литературе также используются другие названия этого метода - эвристический, лабораторно–эвристический, опытно–испытательный, метод лабораторных уроков, естественнонаучный, исследовательский принцип (подход), метод эвристического исследования, метод проектов и др.
Научно-исследовательская деятельность - такая форма организации учебно-воспитательной работы, которая связана с решением обучающимся творческой, исследовательской задачи в различных областях знания с заранее неизвестным результатом.
Логика каждого исследования специфична. Исследователь должен исходить из характера интересующей его проблемы. И лишь потом, ставятся цели и задачи предстоящей работы. После чего обязательно анализируется уже имеющийся конкретный материал, которым располагает ученик, а также оснащённость исследования и свои возможности.
Проблема исследования принимается как категория, означающая нечто неизвестное, что предстоит открыть, доказать.
Тема отражает проблему в ее характерных чертах. Удачная, точная в смысловом отношении формулировка темы уточняет проблему, очерчивает рамки исследования, конкретизирует основой замысел, создавая, тем самым, предпосылки успеха работы в целом. Актуальность выбранной темы обосновывает необходимость исследования.
Объект исследования - это область, в рамках которой содержится то, что будет изучаться. Это совокупность связей, отношений и свойств, которая служит источником необходимой для исследователя информации.
Предмет исследования более конкретен и включает только те связи и отношения, которые подлежат непосредственному изучению в данной работе, он устанавливает границы научного поиска в каждом объекте.
Цель формулируется кратко и предельно точно, в смысловом отношении выражая то основное, что намеревается сделать исследователь. Любая цель начинается с глаголов "выяснить", "выявить", "сформировать", "обосновать", "провести" и т.д. Цель конкретизируется и развивается в конкретных задачах исследования . В задачах выстраивается комплекс проблем, которые необходимо решать в ходе эксперимента.
Экспериментальные исследования требуют формулирования гипотезы. Гипотеза исследования - это развернутое предположение, где максимально подробно изложена модель, методика, система мер, т.е. технология того нововведения, за счет которого ожидается достижение цели исследования. Гипотез может быть несколько - какие-то подтвердятся, какие-то нет. Как правило, гипотеза формулируется в виде сложноподчинённого предложения: "Если…, то…" или "Чем…, тем…". В ходе эксперимента гипотеза может уточняться, дополняться, развиваться, отвергаться.
Выбор конкретных методик и методов исследования определяется, прежде всего, характером объекта изучения, предметом, целью и задачами исследования. Методика - это совокупность приемов, способов исследования, порядок их применения и интерпретации полученных с их помощью результатов.
Необходимым компонентом программы эксперимента является установление сроков исследования. Сроки должны быть достаточны для проверки воспроизводимости, надежности и стабильности результатов, их обсуждения и апробации. Проведение эксперимента осуществляется по плану. Основанием плана являются этапы исследования , рекомендуется выделение нескольких этапов исследованию.
Научно-исследовательскую работу на уроках химии я рассматриваю так: создание проблемных ситуаций на уроке, поиск решения как теоретический, так и через эксперимент, анализ полученных результатов, наблюдений, затем выводы и обобщения. Такой несложный механизм технологии научно-исследовательской работы в школе. Эту работу можно начинать с первых уроков химии. Например, в теме: “Что изучает химия? Каков путь изменения этого предмета?”, можно предложить для исследования вопрос: зачем нужно изучать химию? Создается, как бы, мини педагогическая мастерская, где каждый ученик делится своим жизненным опытом, знаниями, которые складываются в совместную научную копилку. Каждой паре учащихся предлагаю научно-популярную литературу по вопросам прикладной химии, через 10 минут эта “копилка” пополняется дополнительными сведениями. То есть мы совместно подходим к осознанию значимости данной науки и можем оценить высказывание нашего знаменитого соотечественника М.В. Ломоносова: “широко распростирает химия руки свои в дела человеческие”. И так, шаг за шагом, от собирания фактов к обобщению, мы осваиваем основные химические понятия и законы. К 9 классу багаж знаний уже достаточен, чтобы перейти к освоению нового этапа научно-исследовательской деятельности. Ежегодно образуется группа учащихся, которых серьезно увлекает прикладная экология, которые желают продолжить исследовательскую работу в этом направлении. На протяжении нескольких лет обучающиеся принимают участие с исследовательскими проектами на районном слете Юных экологов.
Помимо изложенного в рамках работы, проводятся исследования в области выращивания кристаллов, изучение и опыты с комплексными соединениями, выделение индикаторов из комнатных растений и ряд других опытов и экспериментов.
В каждом ученике живет страсть к открытиям и исследованиям. Даже плохо успевающий ученик обнаруживает интерес к предмету, когда ему удается что-нибудь „открыть". Поэтому при изучении химии для активизации познавательной деятельности я использую уроки-исследования, где предметом ученического исследования является „переоткрытие" уже открытого в науке, вместе с тем для ученика выполнение исследовательского задания является познанием еще не познанного.
Ученики во время урока сами накапливают факты, выдвигают гипотезу, ставят эксперимент, создают теорию. Задания такого характера вызывают у учащихся усиленный интерес, что приводит к глубокому и прочному усвоению знаний. Итогом работы на уроке становятся выводы, самостоятельно полученные школьниками, как ответ на проблемный вопрос учителя. Например, как можно классифицировать химические реакции, опираясь на знания о простых и сложных веществах и признаках химических реакций. Неотъемлемой частью химии является выполнение лабораторных работ. Если ученику трудно выполнить работу, то он может воспользоваться учебником. Это учит самостоятельно мыслить, а урок считать не “обязаловкой”, а методом исследования.
В качестве примера привожу уроки химии в 8 классе, основанный на методе проблемного обучения (Приложение 1, 2,3).
Каждый учитель хочет, чтобы его предмет вызывал глубокий интерес у школьников, чтобы ученики умели не только писать химические формулы и уравнения реакций, но и понимать научную картину мира, умели логически мыслить, чтобы каждый урок был праздником, маленьким представлением, доставляющим радость и ученикам и учителю. Для развития творческой, активной личности большие возможности имеет проектно- исследовательская деятельность.
Метод проектов всегда ориентирован на самостоятельную работу учащихся, однако этот метод сочетается с групповым подходом в обучении.
Учащиеся перед началом работы над проектом получают инструкции: 1)требования к проекту,
Применительно к школьному курсу химии система проектной работы может быть представлена двумя подходами:
Связь проекта с учебными темами (на уроке).
Использование проектной деятельности во внеклассной работе (внеурочная деятельность).
Проекты бывают разные по времени, но лучше если он будет длиться от 1 месяца до 3, так как может утратиться интерес к проекту.
Для проектной деятельности на уроках химии, я использую следующие виды проектов: исследовательские, индивидуальные и групповые, информационные. Учащиеся, готовя материал для проекта, проводят эксперименты во внеурочное время, а защиту проектов стараюсь проводить на уроках обобщения или изучения нового материала.
Презентация – важный навык, который развивает речь, мышление. Применение компьютерных технологий позволяют учащимся создавать удивительные по содержанию презентации, в которых отражены способы решения поставленных задач, результаты работы, выводы.
В нашей практике учащимися рассматривались исследовательские проекты по различной тематике, например:
Волшебный мир кристаллов.
Индикаторы вокруг нас.
Кристаллогидраты в быту
Краски в палитре художника
Сложные вещества в нашем доме.
Самостоятельно найденный ответ - маленькая победа ребенка в познании сложного мира природы, придающая уверенность в своих возможностях, создающая положительные эмоции, устраняющая неосознанное сопротивление процессу обучения. Самостоятельное открытие малейшей крупицы знания учеником доставляет ему огромное удовольствие, позволяет ощутить свои возможности, возвышает его в собственных глазах. Ученик самоутверждается как личность. Эту положительную гамму эмоций школьник хранит в памяти, стремится пережить еще и еще раз. Так возникает интерес не просто к предмету, а что более ценно - к самому процессу познания - познавательный интерес, мотивация к знаниям.
Лабораторные и практические работы проводятся по инструкционным картам
(приложение 4 – 7)
1.2. ЗАДАНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ХАРАКТЕРА ПО ХИМИИ
Задание 1. «Необычное в обычном». Одно из самых важных свойств в деле выявления проблем – способность изменять собственную точку зрения, смотреть на объект исследования с разных сторон. Естественно, если смотреть на один и тот же объект с разных точек зрения, то обязательно увидишь нечто, ускользающее от традиционного взгляда. Например, при рассмотрении свойств воды или низших спиртов учащиеся вдруг обращают внимание на то, что вода и этиловый спирт находятся в жидком состоянии при обычных условиях, несмотря на низкие значения относительных молекулярных масс, тогда как имеющие гораздо большие значения M r хлор и бутан являются газами. Решение этой проблемы позволяет сформировать представление о водородной связи. В свою очередь этот взгляд на агрегатное состояние воды дает возможность рассмотреть такую ее аномалию, как способность сжиматься при охлаждении, но лишь до +4 °С, и о значении этой аномалии для живой природы.
Задание 2. «Найти особенное и единичное в общем». Рассмотрение физических свойств галогенов позволит выделить единичное (йод – твердое вещество, бром – жидкость) и особенное (фтор и хлор – газы). Знакомство с химическими свойствами галогенов дает возможность в общем (вытеснительный ряд галогенов: фтор – хлор – бром – йод) показать особенное (вытеснение более активными галогенами менее активных из растворов их солей или бескислородных кислот, за исключением фтора) и единичное (способность фтора взаимодействовать с водой).
Задание 3. «Охарактеризовать химический объект многопланово». Классификационная характеристика азотной кислоты в этом ракурсе может быть представлена так: это одноосновная, кислородсодержащая, растворимая, сильная кислота, которая необратимо диссоциирует по одной ступени и поэтому образует только один ряд солей – средние или нитраты.
Задание 4. «Увидеть в другом свете». В обучении химии большие возможности для конструирования заданий этого типа дает использование приема анимации (от лат. anima – жизнь, душа). Т.е. наделение неживых объектов учебного предмета (элементов, веществ или химических реакций) характеристиками, свойственными живому, в частности человеку, – своеобразное «очеловечивание» этих объектов. Например, общую идею таких заданий может отражать общее название «Художественный образ вещества или процесса».
При выполнении заданий такого типа важно поощрять самые интересные, самые изобретательные, оригинальные варианты. Отмечать каждый поворот сюжетной линии, каждую черточку, свидетельствующую о глубине проникновения ученика в новый, непривычный для него образ вещества или химической реакции.
Решение поставленной проблемы достигается посредством умственной деятельности, протекающей в форме выдвижения догадок и гипотез. Новое знание впервые осознается исследователем в форме гипотезы. Гипотеза выступает необходимым и кульминационным моментом мыслительного процесса.
Таким образом, гипотезы дают нам возможность увидеть проблему в другом свете, посмотреть на ситуацию с другой стороны.
Упражнения на развитие гипотетического мышления. Делая предположение, мы обычно используем следующие слова: «может быть», «предположим», «допустим», «возможно», «что если…»
1. При каких условиях каждый из перечисленных объектов (названия веществ, реакций) будет очень полезным? Можете ли вы придумать условия, при которых полезными будут два или более из этих объектов (веществ, реакций)?
2. При каких условиях эти же объекты (вещества, реакции) будут совершенно бесполезны и даже вредны?
3. Найдите возможную причину явления, события.
Почему загорелась лампочка прибора при испытании раствора вещества на электропроводность?
4. Предложите несколько разных гипотез по следующему поводу.
Почему бензол, имеющий по формуле Кекуле непредельный характер, не обесцвечивает бромную воду?
1.3. Учебно-исследовательская деятельность детей на уроках
Одним из основных методов школьной биологии считают наблюдение. Наблюдение натуральных объектов и простейшие эксперименты с ними позволяют усилить мотивацию, активизировать эмоциональную сферу личности, вызывать у них желание принять участие в решении разнообразных, в том числе и экологических проблем.
Самостоятельные работы с натуральными объектами, т.е. с живыми системами разной степени сложности, способствуют формированию у школьников первичных исследовательских навыков. Лабораторные работы способствуют развитию творческой инициативы как обучающего, так и обучаемых.
Науку развивает человеческая любознательность, и задача учителя состоит в том, чтобы учащиеся не только запоминали совокупность знаний, но и сводили метод самостоятельного получения их в ходе лабораторного практикума.
Биология - наука экспериментальная, поэтому я по возможности чаще привлекаю учащихся к постановке опытов, проведению наблюдений над живыми организмами. На лабораторных занятиях у учащихся не только повышаются знания, но и развиваются практические умения и навыки, способности каждого к самостоятельному действию.
Данные уроки оказывают существенное влияние на умственное развитие учащихся, так как в ходе самостоятельного изучения натуральных объектов по заданиям учителя учащиеся приучаются целенаправленно рассматривать их, в результате чего возникает целостное восприятие этих объектов, представление о них, на основе чего формируются различные биологические понятия и умения ими оперировать. Самостоятельно действуя в процессе лабораторных работ, учащиеся постепенно овладевают предметно-действенным анализом, что является неотъемлемым качеством творчески мыслящего человека.
В соответствии с возрастом обучающихся я работаю по программе «Ступени», которая определяет основные этапы в развитии, обученности и воспитанности.
При использовании исследовательского метода в биологии и экологии эти ступени реализуются следующим образом:
5 класс – работа с дополнительной литературой, дневники наблюдений, составление плана.
6 класс – опыты, эксперименты, практические и лабораторные работы (первые навыки)
7 класс – моделирование, научное сообщение, описание результатов практических и лабораторных работ, формулирование выводов.
Лабораторные работы по усмотрению учителя могут проводиться как для получения новых знаний, так и для их закрепления и проверки уже имеющихся.
На лабораторных работах учащиеся работают самостоятельно по инструктивным карточкам (приложение 8 - 16)
8 класс - оформление деловых документов, выступления с докладом, обобщение материала в виде графиков, диаграмм, таблиц, умение работать в группах.
9 класс – умение искать оригинальное решение, составление реферата и его защита.
10 класс – организация и проведение учебно – исследовательской работы
11 класс – самостоятельный выбор критериев, классификация объектов, создание собственных алгоритмов познавательной деятельности, умение вести дискуссию и диспут, участие в проектной деятельности.
В течение нескольких лет обучающиеся принимаю участие в районном и областном научном форуме молодых исследователей «Шаг в будущее»