Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектная и исследовательская деятельность школьников по биологии и химии. Монография
.pdf
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]
