Опыт организации исследовательской деятельности учащихся при изучении предметов естественного цикла (из опыта работы)
статья по биологии по теме

Опыт организации исследовательской деятельности учащихся при изучении предметов естественного цикла (из опыта работы).

Зеленова Е.В.,

учитель биологии

     Основная задача современной школы – включить ребенка в активный процесс познания мира, себя, и себя в мире. Ключевыми показателями успешности образования выступают самостоятельность и активность познания со стороны ученика. Для развития такой самостоятельности ученика в процессе познания важной проблемой становится вопрос о мотивации школьников к познавательной деятельности. Это довольно успешно решается при использовании в образовательной практике исследовательской деятельности.

     Исследовательская деятельность в образовании является одним из универсальных способов познания действительности, способствующим развитию личности в современном изменяющемся мире.

     При изучении предметов естественного цикла появляется реальная возможность приобщить учащихся к исследовательской работе, развить их творческие способности. Исследовательский характер деятельности способствует воспитанию у школьников инициативы, активного, добросовестного отношения к научному эксперименту, наблюдениям, увеличивает интерес к изучению данных предметов. Исследовательская работа становится одной из наиболее массовых и перспективных форм практической деятельности в рамках образовательного процесса.

     Основными формами работы, в которых реализуется исследовательская деятельность, являются: школьные экологические кружки, научно-исследовательские группы, школьные научные общества, научно-практические конференции и др.

     В МОУ «Гимназия №1» уже несколько лет действует научное общество школьников (НГО), которое объединяет гимназистов, стремящихся к более глубокому познанию достижений в различных областях науки, техники, культуры, к развитию творческого мышления, интеллектуальной инициативе, самостоятельности, приобретению умений и навыков исследовательской работы.

     Для организации исследовательской деятельности учащихся учитель должен владеть навыками организации исследовательской работы, направлять учащихся на поиск решения поставленной проблемы, уметь интегрировать знания из различных областей для решения проблемы.

     Учитель должен помочь учащемуся:

1. В выборе темы исследования, обоснования необходимости данной работы, формулировке цели, выдвижении гипотез и постановке конкретных задач;
2. В выборе объекта исследования, в приемах и методах работы;
3. В отработке и разработке методик исследований, отборе и подготовке необходимого оборудования;
4. В составлении плана и последовательности работ, обеспечивающих логическую стройность и последовательность хода исследования;
5. В организации дневника наблюдений, регистрации хода работ;
6. В обработке собранного и полученного материала, формулировке выводов, рекомендаций, написании отчета.

     Тематика исследований по предметам естественного цикла чрезвычайно разнообразна. Необходимо соответствие работы интересам ученика, его возрастным, индивидуальным и интеллектуальным возможностям. Учащиеся определяют цель исследования, т.е. отвечают на вопрос о том, зачем оно проводится. Формулируя задачи, уточняют цель. Для решения проблемы выдвигается гипотеза – предположение о том, как проблема может быть решена.

     Основной задачей ученических исследований является обучение школьников методам самостоятельного мышления. Необходимо учить ребят не только фиксировать и анализировать отельные факты, но и находить связи между ними.

     По мере накопления материала учащиеся обрабатывают его и осмысливают, работают со справочной литературой, доступными научными источниками. На первом этапе обработки все цифровые данные сводятся в таблицу. Далее определяют среднее значение показателей, вычисляют процентные соотношения, строят графики. Таблицы помещаются в отчет.

     В конце исследования формулируются выводы. Их пишут сжато, без подробных доказательств. Основные выводы приводятся в порядке от общих к более частным, от более значимых к менее значимым.

     Заключительная стадия исследования – литературное оформление работы. На этом этапе учитель помогает ученику уточнить логику работы, обнаружить в ней неясности, определить способы изложения. При написании работы следует обратить внимание на стиль изложения, на глубину проработанности темы, на соответствие выводов и задач исследования, а так же на использование учебной и научной литературы, о чем должны говорить ссылки, сделанные в тексте.

     Анализируя результаты проведенных исследований, готовясь к выступлению, учащиеся осмысливают, систематизируют и обобщают приобретенные знания, развивают свое мышление.

     Рассмотрим методику, которая была использована при выполнении исследовательской работы «Биоиндикация загрязнения воздуха в районе г. Усолье-Сибирское  по состоянию хвои сосны обыкновенной» ученицей 7 класса Измалковой Викторией.

     Целью данного исследования является определение качества состояния атмосферы методом биоиндикации по хвое сосны обыкновенной.

     Для достижения этой цели были поставлены задачи:

1. овладеть методикой  оценки загрязнения атмосферы по хвое сосны обыкновенной;
2. оценить степень загрязнения воздуха в районе г. Усолье-Сибирское;
3. убедиться в возможности использования сосны обыкновенной в качестве биоиндикатора.

     Была сформулирована гипотеза: если применить метод биоиндикации по хвое сосны обыкновенной, то можно определить экологическое состояние атмосферы в районе города Усолье-Сибирское.

     В процессе выполнения работы были изучены различные источники  и виды загрязнения атмосферы, влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека. В данной работе использовался метод биоиндикации, т.е. оценка абиотических и биотических факторов местообитания при помощи биологических систем. В данном исследовании в качестве биоиндикатора, т.е.  организма, жизненные функции которого так тесно коррелируют с определенными факторами среды, что могут применяться для их оценки, использовалась сосна обыкновенная.

     Методика исследования.

     С нескольких боковых побегов в средней части кроны 5-10 де ревьев сосны в 15-20-летнем возрасте отбираются 200-300 пар хвоинок второго и третьего года жизни.

      Анализ хвои проводят в лаборатории. Вся хвоя делится на три части (неповрежденная хвоя, хвоя с пятнами и хвоя с признаками усыхания), и подсчитывается количество хвоинок в каждой группе. Данные заносятся в рабочую таблицу с указанием даты отбора проб на каждом клю чевом участке.

     На рисунке показаны различные варианты состояния хвои сосны обыкновенной.

     Обработка результатов и выводы: сделайте вывод о степени загрязнения атмосферы.

     Были исследованы семь участков, расположенных в районе г. Усолье-Сибирское. В качестве образца экологического состояния воздуха была обследована территория пос. Аршан Республики Бурятия.

     В результате анализа собранной хвои сосны обыкновенной были сделаны следующие выводы:   

1. наиболее загрязненными районами является территория поселка Средний, в районе аэродрома. Это объясняется тем, что не полностью сгоревшее авиационное топливо рассеивается в воздухе и оседает на землю, загрязняя окружающую среду.
2. район города, примыкающий к ООО «УсольеХимпром» (северо-западная часть города), является более загрязненным, чем южная часть города (Привокзальный район, район лыжной базы).
3. на собственном опыте убедились в возможности использования методов биологической индикации в оценке качества состояния окружающей среды.

     Ученицей были даны следующие рекомендации:

1. Активизировать внедрение в производство  новых экологически чистых технологий, обеспечивающих безотходное, замкнутое и экономическое производство.
2. При озеленении городов, промышленных центров, необходимо подбирать газоустойчивые породы древесных растений, такие как тополь, береза.
3. Ввести в практику регулярный полив и опрыскивание зеленых насаждений, что приведет к снижению накоплению вредных веществ в растительном организме, впоследствии чего они беспрепятственно будут выполнять свои биосферные функции
4. Вести экологическое просвещение среди населения о доступных методах биоиндикации, позволяющих людям судить о степени загрязнения окружающей среды и возможности предупредить негативные последствия, тем самым обеспечить безопасность себе и окружающей среде.

     Исследовательская работа по биологии «Изучение фитонцидной активности комнатных растений» была выполнена учеником 10 класса Банщиковым Владимиром. В данной исследовательской работы были изучены фитонцидные свойства комнатных растений, т.е. летучие выделения растений, способные подавлять жизнедеятельность микроорганизмов. Цель работы:  изучить фитонцидные свойства комнатных растений. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. изучение литературы по данной теме;
2. изучение методик исследования;
3. определение степени воздействия фитонцидов комнатных растений на простейшие организмы;
4. подбор растений, обладающих сильной фитонцидной активностью.

     Была использована следующая методика: в каплю культуральной жидкости с простейшими добавляется меньшая капля сока растения. Наблюдается усиление движения простейших, затем обнаруживается замедление движения, а далее следует гибель. Если засекать время гибели, то фитонцидную активность можно рассчитать по формуле:

А = ,

где А – фитонцидная активность, а Т – время гибели простейших

     В результате исследования десяти комнатных растений было обнаружено, что наибольшей фитонцидной активностью обладают герань душистая, хлорофитум хохлатый, толстянка, фикус Бенджамина. Данные растения рекомендованы для озеленения помещений. Хлорофитум обладает значительным бактерицидным эффектом. За 24 часа это растение почти полностью очищает воздух от вредных микроорганизмов. Комнатная герань выделяет биологически активные вещества цитранелловое и гераниевое масла, а так же ментол и терпентил, убивающие стрептококки и стафилококки.

     Так же (по литературным источникам) для озеленения помещений можно использовать следующие растения: диффенбахия пестролистная, плющ обыкновенный, драцена, лавр благородный, кактусы и другие суккуленты.

     Результаты подобных исследований убеждают школьников в необходимости охраны и защиты природы, способствуют формированию у них экологического мышления, чувства причастности к проблемам родного города, побуждают к личному участию в природоохранительной деятельности.

     По итогам выполненных учащимися научно-исследовательских работ проводится гимназическая научно-практическая конференция «Ступени», целью которой является создание условий развития у гимназистов самостоятельности мышления, расширения кругозора, владение предметом исследования.

     Лучшие работы представляются на городских и региональных научно-практических конференциях.

     Интерес и высокую оценку получили работы, связанные с составлением экологического паспорта помещения («Экологический паспорт МОУ «Гимназия №1», «Экологический паспорт квартиры»); работы «Проект озеленения центральной части г. Усолье-Сибирское», «Проект пришкольного участка», «Летучие мыши Байкальского региона», «Лекарство: вред и польза», «Исследование упаковок товаров», «Асимметрия полушарий головного мозга». Данные исследовательские работы отмечены специальными дипломами и призами.

     Применение методов научной деятельности в процессе учебного познания ставит ученика на доступном для него уровне в положение, требующее от него не только усвоение готовых знаний, но самостоятельного исследования: познавательная деятельность школьника приближается к исследовательской деятельности ученого. И пусть ребята не сделают новых открытий, но они повторят путь ученого от выдвижения гипотезы до ее доказательства или опровержения. Именно исследовательский подход в обучении делает учащихся творческими участниками процесса познания, а не пассивными потребителями готовой информации.