Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Проектная и исследовательская деятельность школьников по биологии и химии. Монография

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
1 Мб
Скачать
☆
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ
2. Постановка проблемы, определение путей ее решения, выбор объ-
екта, формулировка гипотезы и темы исследования.
Учитель, постоянно занимающийся научной работой с обучающими­ся за сеткой расписания, а также исповедующий в своей преподаватель­ской деятельности принципы исследовательского обучения, безусловно, имеет в запасе банк нерешенных проблем или, как вариант, базу зада­ний для
научной работы. На этом этапе учитель выбирает направление исследования, наиболее отвечающее составу ученического коллектива, и транслирует школьникам важность предлагаемой работы как в науч­ных или прикладных целях, так и лично для каждого ученика (используя фактор выставления отличной отметки по учебному предмету, показывая престижность участия в научной конференции или возможность исполь­зования работы для получения дополнительных баллов при поступлении в вуз и т.п.). Совместное обсуждение целей и задач исследования способ­ствует известному стиранию границ между учителем и обучающимися как членов одного детско-взрослого коллектива, создает атмосферу вза­имного доверия, сотворчества. На этом этапе определяется также необ­ходимость привлечения специалистов-консультантов, что особенно необ­ходимо, если исследование выполняется на стыке нескольких научных дисциплин и нуждается в дополнительном оборудовании.
В качестве алгоритма действий обучающихся на этом этапе исследо­вательской работы по биологии можно руководствоваться рекомендация­ми школьникам, сформулированными С.А. Фамелисом:
• найдите научного руководителя, имеющего опыт и знания, необхо­димые для проведения исследования; им может быть ваш учитель или сотрудник научного учреждения;
• определите вместе с научным руководителем цель исследования и сформулируйте его задачи; цель исследования всегда одна, а задач может быть несколько, он они всегда конкретны, включают суще­ственные детали, требующие разрешения в процессе работы – под­бора литературных источников и их проработку, освоения методики исследования, знакомства с объектом исследования;
141
ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
• выберите объект исследования; необходимо, чтобы биологические характеристики объекта соответствовали поставленным задачам ис­следования, а ответ на поставленный вопрос можно было получить в обозримом будущем; объект исследования должен быть доступ­ным и дешевым; помните, что эксперименты на животных, связан­ных с болевыми воздействиями, запрещены;
• узнайте, что уже сделано по решению
данной проблемы другими
исследователями; обсудите полученные из литературных источни­ков сведения с научным руководителем;
• после анализа литературы сформулируйте гипотезу и определите ожидаемый результат исследования; теоретические представления позволяют отчасти этот результат прогнозировать, затем вы его сравните с полученными в исследовании эмпирическими данными;
• выполняя работу, придерживайтесь методики проведения иссле­дования; она позволит получить ожидаемый результат; выбранные методики исследовательской работы должны быть простыми и до­ступными, проводя измерения, старайтесь их точно оценивать, чем точнее измерение, тем достовернее полученные результаты;
• сохраняйте все полученные результаты исследования на бумаж­ных и электронных носителях; получаемые данные обсуждайте с научным руководителем; он поможет вам в их математической обработке [132].
При постановке проблемы важное значение имеет формулирование вопросов, которые, сменяя друг друга, приближают к наиболее четкой фиксации неизвестного в науке и способов превращения его в известное. Вопросов для постановки проблемы недостаточно, нужны еще основания для них, т.е. определение противоречий, вызвавших к жизни тот или иной вопрос. Например, в исследовании минерального питания растений су­ществуют противоречия между насыщенностью почвенного раствора не­обходимыми для жизнедеятельности растений основными питательными веществами, т.е. азотом, калием и фосфором, и их химической формой, доступной для поглощения корневыми волосками. Данное противоречие
142
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ
определяет проблему исследования минерального питания растения – определение способности растения к усвоению доступных форм азота, калия и фосфора в процессе выращивания, например, в условиях водной культуры (гидропоники).
Отметим, что особенно часто у школьников и учителей возникают трудности с определением объекта, предмета исследования и формули­ровкой гипотезы. Объект исследования – это процесс, явление, которое исследуется; предмет – часть объекта, которую можно преобразовать так, чтобы объект изменился. При формулировке гипотезы исследования чаще всего она отождествляется с догадкой. Отличия гипотезы от догад­ки следующие:
• состоятельность, т.е. гипотеза должна объяснять весь круг явлений и процессов, для изучения которых она выдвинута;
• проверяемость, т.е. сопоставление выведенных из гипотезы след­ствий с полученным результатом в опыте; недоступность следствий для опытной проверки означает непроверяемость гипотезы;
• приложимость к возможно более широкому кругу явлений, т.е. из гипотезы должны выводиться не только те явления и процессы, для объяснения которых она выдвинута;
• простота, т.е. использование доступного языка, избегание запутан­ных и длинных формулировок.
Выбор объектов биологического исследования зависит от мотивации школьников к изучению биологии и возрастных психолого-физиологи­ческих особенностей восприятия информации. Положительное отноше­ние к объектам усиливает мотивацию к изучению биологии и тем самым способно облегчить исследование школьниками сложных тем. Например, некоторые обучающиеся отдают предпочтение изучению доступных и из­вестных им биологических объектов: комнатных растений, аквариумных рыб, небольших птиц и млекопитающих, которые содержатся в условиях неволи. Привлекают также школьников наблюдения за цветковыми рас­тениями, ракообразными, насекомыми, личинками земноводных, птицами в их естественной обстановке, а также особенностями жизнедеятельности
143
ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
организма человека и его адаптациями к техногенным и социальным изме­нениям окружающей среды. Причем, школьники 5–9-х классов чаще всего выбирают изучение внешнего вида биологических объектов, условий их местообитания. Обучающихся 10–11-х классов, наоборот, легко абстраги­руются от внешнего вида биологического объекта, конкретного описания, стараются использовать в своих исследований теоретические знания, кото­рые
позволяют установить общие закономерности существования биоло­гических объектов, например выявить условия размножения организмов, определить характер передачи наследственных признаков, экологическую валентность вида и его экологическую нишу и т.д.
Таким образом, данный этап исследовательской деятельности школь­ников направлен на формирование стимула к работе, актуализацию био­логических знаний и выбор темы исследования. Как отмечалось ранее, исследовательская работа будет результативна только на добровольной основе, она не должна быть навязана. Педагогическое мастерство учи­теля при проведении исследовательской работы состоит в том, чтобы подвести юного исследователя к такой проблеме, выбор которой он счи­тал бы своим выбором. Обязательно тема должна быть выполнима, ее решение – полезно участнику исследования. Исследование не возникает на пустом месте, а вытекает из изученного материала, т.е. области зна­ния, и граничит с областью непознанного. У обучающегося возникает потребность в конкретизации, углублении и расширении сформирован­ных знаний. Вот здесь важно внимание педагога, важно не дать угаснуть возникшему интересу. От правильного выбора темы исследования в зна­чительной мере зависит результат работы. Можно выделить несколько групп тем для исследовательской работы:
а) теоретические: ориентированы на работу по изучению фактов,
материалов, содержащихся в разных источниках биологической информации:
▪ лекарственные растения нашего края; ▪ в мире лишайников; ▪ плесень – опасная болезнь хлеба;
144
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ
▪ влияние пищевого фактора на миграцию зимующих птиц; ▪ божья коровка: друг или враг? ▪ домашние насекомые – это наши сожители или вредители? ▪ дождевые черви – создатели плодородия; ▪ взаимосвязь группы крови, характера человека и болезней;
б) эмпирические: направлены на проведение собственных биологи-
ческих наблюдений и экспериментов:
▪ влияние физиологически активных веществ
на рост финико-
вой пальмы в комнатных условиях; ▪ влияние настоя крапивы на рост и развитие сенполии; ▪ изучение условий содержания ахатины в домашних условиях; ▪ влияние активированной воды на рост и развитие молоди бар-
бусов;
в) историко-фантастические: ориентированы на моделирование
исторических и фантастических объектов и явлений прошлого и будущего:
▪ вымершие древние птицы; ▪ история крокодилов; ▪ драконы острова Комодо; ▪ скорпион – загадка тысячелетий; ▪ вероятность существования реликтового гоминоида в наши дни; ▪ растения и животные прошлых геологических эпох; ▪ животные ледникового периода; ▪ старение человека и возможность бессмертия.
Первая формулировка темы исследования редко бывает удачной, т.к. улавливается в этом случае, как правило, лишь то, что лежит на поверх­ности, нечто самое очевидное. Показателем охвата темы служит коли­чество слов в ее названии. Чем меньше слов, тем более широкую об­ласть научного знания тема охватывает. Формулировки большинства тем исследовательских работ школьников по биологии должны состоять из 10–15 слов, включая союзы, предлоги и то, что в качестве подзаголовка указывается в скобках (на материале…, на примере… и т.п.).
145
ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
3. Работа с литературными источниками (литобзор).
На данном этапе исследовательской деятельности задача руководите­ля исследования – объяснить школьнику, что работа с литературой – ос­нова его практической работы. Ученику нужно обязательно представить список литературы, которую он должен проработать. При выборе лите­ратурного источника необходимо учитывать: доступность для ученика, полноту информации, надежность и достоверность,
понятность ученику.
Юных исследователей важно научить конспектировать литератур­ные источники, составлять тезисы, аннотации, формулировать основ­ные идеи, классифицировать, обобщать собранные факты. Для биоло­гических исследований важны разносторонние знания, которые могут включать различные исторические факты, вызывающие споры, фотогра­фии и др. Например, источником для написания научно-исследователь­ской работы по биологии могут стать определители и различные сводки по растениям и животным, опубликованные в разное время. Главное, что­бы источник объективно воспринимался учеником. Он должен иметь по­нятное для него происхождение. Задача учителя при организации сбора информации – научить ученика работать с источником. Задача ученика – научиться видеть в источнике информации основу своего исследования. Кроме того, руководителю надлежит познакомить школьника с различ­ными методами поиска разного вида дополнительной информации (спра­вочная, обзорная, реферативная, сигнальная).
Следует отметить, что навыки информационного поиска у сегодняш­них школьников развиты недостаточно. Часто они задают учителю вопро­сы, ответ на которые вполне могли бы получить самостоятельно – из книг или Интернета. Поэтому на данном этапе исполнители исследовательской работы всегда нуждаются в поддержке учителя. В известной мере остро­та проблемы снимается организацией постоянно действующей «Школы юного исследователя», где должны проходить занятия по основам би­блиографии, вырабатываться практические умения пользования библи­отечными фондами и ресурсами Интернета. Организацию такой школы может взять на себя школьное научное общество, желательно с опорой
146
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ
на вузы и, конечно, в сотрудничестве с аналогичными объединениями в других школах.
Школьников необходимо учить не только технике литературного по­иска, но и обработке полученных материалов: составлению аналитиче­ского обзора, критическому анализу, рецензированию. Прохождение этого этапа облегчается, если обучающиеся уже приобрели навык такой работы, например, при написании рефератов. Собранная информация мо жет вызвать необходимость скорректировать первоначальный план рабо­ты, сместить акценты исследования. Хорошо, если инициатором таких изменений выступают сами школьники. Но, если исполнители не прояв­ляют нужной инициативы, учитель должен подвести школьников к необ­ходимости такой работы.
4. Выбор методов и методик исследования.
На основе работы с литературой учитель должен подвести ученика к выбору методов и конкретных методик исследования. Для биологичес­ких исследований школьники могут использовать следующие методы.
Биологическое наблюдение – целенаправленное, непосредственное чувственное восприятие объектов, процессов и явлений живой природы. Основное условие научного наблюдения – объективность, т.е. возмож­ность контроля путем либо повторного наблюдения, либо применения других методов исследования. При организации биологического наблю­дения следует руководствоваться следующими правилами:
• постановкой цели и задач наблюдения;
• проведением инструктажа (правила поведения во время наблюде- ния, работа с приборами, способы фиксации наблюдений и др.);
• выбором материала для наблюдения (живые или фиксированные био­логические объекты, биологические процессы и явления в природе);
• фиксацией результатов наблюдения в виде рисунков, фотографий, видеофильмов, протоколов и др.
Биологический эксперимент – один из тех методов научного познания, который должен освоить каждый ученик при изучении биологии. На ос­нове ощущений создается более содержательное восприятие – важное
-
147
ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
условие для достижения осознанных и прочных знаний. Эффективным способом организации познавательной активности школьников стали ми­ни-эксперименты. Это выполнение краткосрочного эксперимента по го­товому алгоритму или самостоятельное исследование. Организация экс­периментальной работы дает возможность ученику почувствовать себя в роли ученого-экспериментатора. Самостоятельно добывая в биологи­ческом эксперименте различные знания, обучающиеся получают
уверен-
ность в их истинности.
Сравнение – один из наиболее распространенных и универсальных методов исследования. В исследовании сравнением называется установ­ление сходства и различия предметов и явлений действительности. В ре­зультате сравнения устанавливается то общее, что присуще двум или не­скольким объектам, а выявление общего, повторяющегося в явлениях, как известно, есть ступень на пути к познанию закона. Сравниваться должны лишь такие явления, между которыми может существовать опре­деленная объективная общность. Нельзя сравнивать заведомо несравни­мые вещи – это ничего не дает.
Измерение – совокупность действий, выполняемых при помощи средств измерений с целью нахождения числового значения измеряемой величи­ны в принятых единицах измерения. Измерение исторически развивалось из операции сравнения. Однако в отличие от сравнения, измерение являет­ся более мощным и универсальным познавательным средством. Измерение предполагает наличие следующих основных элементов: объекта измерения; измерительного прибора (приборов) и др. Ценность измерений видна уже хотя бы из того, что они дают точные, количественно определенные сведе­ния об окружающей действительности. В результате измерений могут быть установлены такие факты, сделаны такие эмпирические открытия, которые приводят к коренной ломке устоявшихся в науке представлений.
Необходимо также обратить внимание школьников на возможность ис­пользования в исследовательской деятельности и других методов научного познания: абстрагирования, моделирования, исторического метода, логи­ческого метода, формализации. Если исследовательская деятельность орга-
148
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ
низуется по интегративным областям знания, например, биологии и психо­логии или биологии и социологии, возникает необходимость использовать беседу, интервью, анкетирование и тестирование (табл. 7).
Таблица 7
Научные методы, используемые при организации
исследовательской деятельности школьников по биологии
Название
метода
Наблюдение Сбор исследователем биологической информации с помощью
своих органов чувств или приборов. Сбор должен приводить к результатам, не зависящим от воли, чувств и желания иссле­дователя. Например, при организации фенологических наблю­дений важен систематический учет исследователем с помо­щью приборов абиотических факторов среды: освещенности температуры, влажности, силы ветра, давления и др. При про­ведении наблюдений за людьми, например исследования покупательского спроса определенных групп населения, часто бывает необходимо проводить их скрытно, выявляя не только биологические, но и социальные предпосылки. Различают наблюдение: 1) непосредственное и опосредован­ное; 2) сплошное и дискретное; 3) открытое и конспиратив­ное; 4) продольное (лонгитюдное) и обращенное к прошлому (ретроспективное). Основные требования к организации наблюдения: планомер­ность, целенаправленность, активность и систематичность. Результаты наблюдений всегда фиксируют с помощью видео­фильмов, фотографий, аудиальных или дневниковых записей
Эксперимент Предполагает активное вмешательство исследователя с целью
создания специальных условий для получения необходимой информации. Та к , в лабораторных условиях можно провести эксперименты с молодью аквариумных содержания в аквариуме (продувка воды воздухом и отсут­ствие продувки, кормление сухим и живым кормом и т.п.). Ла­бораторные эксперименты дополняют натурные эксперимен­ты, например позволяющие выявить влияние агротехнических приемов окучивания, подкормки, рыхления почвы и полива на развитие овощных растений, выращиваемых в открытом грунте. Основные требования к проведению эксперимента: 1) на­личие теории, определяющей задачи эксперимента и дающей объяснение его результатов; 2) выдвижение гипотезы экспе­римента; 3) выбор объекта для эксперимента; 4) подготовка материальной базы для проведения эксперимента; 5) описа­ние, анализ и обобщение результатов эксперимента
Краткая характеристика метода
и примеры его использования
рыб, меняя условия их
,
149
ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
Продолжение табл. 7
Название
метода
Сравнение Один из наиболее распространенных методов. Недаром го-
ворят: «Все познается в сравнении». Сравнение позволяет ис­следователю выявить общее и различное в явлениях и пред­метах. Ряд исследований по биологии основан на сравнении противоположных процессов, например фотосинтеза и дыха­ния у растения. Процессы эти при фотосинтезе органические вещества синтезируются из не­органических веществ, а при дыхании органические вещества расщепляются до неорганических веществ. При фотосинтезе энергия запасается, а при дыхании – выделяется и использует­ся организмом для жизнедеятельности. Фотосинтез запускают кванты света, а дыхание происходит как на свету, так и в отсутствии. Основные требования к сравнению: 1) сравнивать можно та­кие объекты, процессы и явления, между которыми существует общность; 2) сравнение надо проводить по наиболее важным и существенным признакам
Измерение Процедура определения исследователем численного значения
некоторой величины посредством единицы измерения. Дает точные, количественные определенные сведения о биологи­ческих объектах, процессах и явлениях. Чаще всего производят с помощью приборов или измерительных инст­рументов. Например, ботанический бур позволяет определить возраст дерева по числу годичных колец, а 10-кратная лупа или световой микроскоп – возраст костистой рыбы по приро­сту слоев на ее чешуе. Основное требование к процедуре измерения – наличие эта­лона для измерения. В случае отсутствия эталона необходимо разработать специальные измерительные шкалы
Краткая характеристика метода
и примеры его использования
комплементарны друг другу, т.к.
его
измерения
Беседа Диалог исследователя с испытуемым по заранее разрабо-
танной программе. Например, беседа организуется в случае необходимости определения отношения испытуемого опре­деленного возраста к физиологически правильному питанию. Заранее продуманные вопросы позволяют выявить знания испытуемых о нормах и рационах питания, диетах, голодании, нарушениях обмене веществ и пищевого поведения и т Основные требования к проведению беседы: 1) необходимо выбирать компетентных респондентов; 2) обосновать мотивы беседы; 3) научиться ставить вопросы «в лоб», вопросы со скрытым смыслом, проверяющие искренность ответов и др.
150
.п.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]