Исследовательская работа на уроках биологии с использованием учебно-лабораторного оборудования.
учебно-методический материал по биологии на тему

Исследовательская деятельность на уроках биологии с использованием учебно-лабораторного оборудования. (слайд №1)

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

        (слайд №2)

     В условиях перехода общеобразовательных школ на ФГОС  перед учителями ставятся задачи формирования знаний в соответствии с новыми стандартами, формирование универсальных действий, обеспечивающих все учебные предметы, формирование компетенций, позволяющих ученикам действовать в новой обстановке на качественно высоком уровне. Реализации данных задач в полной мере способствует системно-деятельностный подход в обучении, который заложен в новые стандарты.

     Основная идея его состоит в том, что новые знания не даются в готовом виде. Дети «открывают» их сами в процессе самостоятельной исследовательской деятельности. Они становятся маленькими учеными, делающими свое собственное открытие. 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 требованиями программы, но и развивают у них логическое мышление, создают внутренний мотив учебной деятельности в целом.

Исследовательский метод рассчитан на самостоятельность учащихся.

Задача учителя при введении нового материала заключается не в том, чтобы все наглядно и доступно объяснить, показать и рассказать. Учитель должен организовать исследовательскую работу детей, чтобы они сами додумались до решения проблемы урока и сами объяснили, как надо действовать в новых условиях.

Известно, что человек запоминает только 10%  того, что он читает; 20% того, что слышит; 30% того, то видит; 50-70% запоминается при участии в групповых дискуссиях; 80%- при самостоятельном обнаружении и формулировании проблем и лишь когда обучающийся непосредственно участвует в реальной деятельности, в самостоятельной постановке проблемы, выработке и принятия решения, формулировке выводов и прогнозов, он запоминает и усваивает материал на 90%.

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. В последнее время в научно-педагогических кругах стали усиленно говорить о развитии исследовательских навыков обучающихся, связано это скорее всего с тем, что задатки творческого человека лучше всего закладываются в школьном возрасте. Выпускник школы, у которого будут сформированы элементарные черты исследователя, быстрее разовьет их в ВУЗе, будет трудиться более  эффективно, принесет больше пользы обществу.

Исследовательская деятельность включает в себя несколько этапов, которые взаимосвязаны между собой. На каждом этапе присутствует обратная связь и корректировка проделанной работы.

Этапы исследовательской деятельности. (слайд №3)

1 этап – Проблема-->Тема-->Объект-->Предмет-->Гипотеза

2 этап – Цель -->Задачи-->Методы

3 этап – Проверка гипотезы-->Результат

4 этап – Анализ результатов-->Прогнозирование-->Применение полученного результата

На первом этапе осуществляется организация обучающихся для проведения исследования, происходит поиск темы. На данном этапе важно научить ребенка выделить проблему из общей массы информации, выделить в проблеме объект исследования, обучить находить отличительные признаки предмета исследования, а так же правильно сформулировать тему исследовательской работы. Развить навык формирования исходной гипотезы.

На втором этапе необходимо правильно поставить цель исследования и поставить перед собой задачи, сформулировать их..

На третьем этапе необходимо дать представление об элементарных методах исследования и научить подбирать метод для проведения своей НИР. Научить вести собственно исследование, сформировать начальные навыки поиска информации и ее обработки.

На четвертом этапе  сформировать умение анализировать данные и делать выводы.

Для успешной организации исследовательской деятельности на уроке необходимо тщательно продумывать формы уроков. В своей работе я использую такие формы как урок-семинар, урок-защита идей, урок-ролевая игра, урок-конференция, урок- круглый стол и т. д. Для достижения поставленных целей урока и учета степени самостоятельности обучающихся использую следующие методы: репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский.

В своей работе я широко использую такие виды  учебно - исследовательской деятельности,  которые позволяют учащимся проявлять собственную активность, наиболее полно реализуя свои знания и умения. Они включают:

Виды исследовательской деятельности на уроке:

Слайд №4

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.

Примеры творческих задач.

1. Известно, что в южных странах – тропиках и субтропиках – национальные блюда чрезвычайно сильно сдобрены острыми специями, и продукты обычно жарят в масле. В умеренных широтах, напротив, потребляют более «спокойные», по сравнению с южными, блюда. Для людей умеренного пояса южные кушанья слишком остры и жирны. Но на юге никогда не думали перейти на «спокойную» пищу. Предложите несколько объяснений этому явлению. Ответ. На юге больше кишечных паразитов, их активность и жизнестойкость выше, чем у «родственников» в умеренных широтах. Чтобы случайно не заразиться, людям приходится обрабатывать пищу соответствующим образом: температура кипения масла – более 250 градусов, а температура кипения воды - всего100 градусов. Острота южной пищи может иметь несколько объяснений. С одной стороны, отмечается торможение желудочной секреции в жару. Чтобы её повысить, в пищу добавляют острые приправы – это стимулирует выработку желудочного сока. С другой стороны, чем обильнее выделяется желудочный сок, тема выше его кислотность – повышается содержание соляной кислоты. А соляная кислота в свою очередь оказывает антибактериальное воздействие.

2. Некоторые пауки доставляют хлопоты и человеку. Живущий на лугах лабиринтовый паук столь усердно плетет свои сети, что уничтожает много пчёл, которые попадают в его ловчую паутину. Пчеловодам дороги пчёлы. Как быть? Как сохранить пчел от пауков? Ответ. Пчеловоды просят помощи у скотоводов, и те рано утром прогоняют через луга овец. Овцы разрушают натянутые среди трав и мелкого кустарника сети лабиринтовых пауков. Благодаря этому пчелы могут собирать нектар с растений беспрепятственно.

3. Гигантские пчёлы Индонезии – настоящие фабрики мёда. Ученые давно пытаются их одомашнить, но безуспешно. Их укус смертелен. Как достать мед диких пчел? Ответ. Сборщики меда действуют только ночью, когда пчелы спят, или на рассвете, а также в очень влажную погоду, когда пчелы пассивны.

4. ЗМЕЯ ПОД ОДЕЖДОЙ

По сценарию французского фильма "Черная Луна" изобретательный преступник должен завлечь змею под балахон лежащего на ковре героя. Как заставить змею ползти по пути наиболее удобному для съемок?

ИКР: Змея сама ползет по нужному пути. Используйте любовь змей к теплу. Используйте посредник тепло и холод. Змеи любят тепло и не любят холод.

°Дрессировщик спрятал под ковер металлическую плиту, охлаждаемую льдом, а путь, по которому должна была ползти змея, обогревался с помощью электронагревателя.

Для демонстрации задания я использую  документ – камеру, которая подаёт изображение на интерактивную доску доступное для всего класса.

2. Экспресс-исследование слайд 5

По такому типу строится исследовательская деятельность учащихся  например 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, какие жизненные формы растений имеются в школьном саду, какие насекомые живут в школьном саду. Для того, чтобы лучше рассмотреть пойманный объект и не принести ему увечья, используются коробочки для наблюдения с лупой.

 На экскурсиях учащиеся учатся: слайд 6

1.Наблюдать

2.Работать и выполнять предложенные учителем задания  в группах .

3.Оформлять результаты наблюдений

4.Как составлять отчет по  экскурсии

5.Формулировать вывод в конце работы

3. Теоретические экспресс-исследования ориентированы на работу по слайд 7

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 тем:

• “Среды обитания”,
• «Приспособленность растений к условиям окружающей среды».

Ребята по материалам учебника знакомятся с тем, как приспособлены к обитанию в засушливых условиях кактусы, верблюжья колючка, какие среды обитания существуют, какие приспособления имеют растения-хищники

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 учащиеся  делают краткие сообщения (или презентации), 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. Исследования-соревнования слайд 8

На уроках также эффективны. Например, соревнование на лучшую шпаргалку. Учащимся 8-9  класса предоставляется такая возможность. Заранее готовлю учебный текст. Этим текстом может быть раздел учебника: « Кровеносная система человека» , «Пищеварительная система человека», «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.

5. Нетрадиционные уроки (урок-презентация «Древние пресмыкающиеся», урок – дискуссия «Происхождение человека»,  «Теории происхождения жизни на Земле»)

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 (презентаций), учащиеся часто выискивают «каверзные» вопросы для участия в дискуссии.

6. Проведение учебного эксперимента

Сюда относятся все лабораторные и практические работы по биологии, начиная с 5-го класса и заканчивая 9 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.

Проведение учебного эксперимента невозможно без применения учебно-лабораторного оборудования.

Например:« Утомление при статической работе» - 8 класс. Слайд 9

Формулировка проблемы: Занятия в школе, дома приводят к утомлению. Сидение за партой - не пассивный процесс, а активное состояние мышц, поддерживающих туловище в определенном положении. Мышцы находятся в статическом напряжении, а это труднее, чем динамическая работа. В письме участвуют мышцы плеча, предплечья и мелкие мышцы кисти, которые у школьников недостаточно развиты. Происходит утомление.  Здесь может быть поставлена следующая учебно- исследовательская задача: « Решите, какая работа, статическая или динамическая более утомительна? Почему? Докажите экспериментально ваше предположение».  При решении такой задачи происходит реализация сразу пяти этапов учебно- исследовательской деятельности: анализ фактов, постановка проблемы, выдвижение гипотезы, проверка и обоснование гипотез и формулирование выводов.

Ход размышлений и исследований удобно описывать в таблице:

В 5 классе при проведении лабораторных работ организую небольшое исследование с помощью цифрового микроскопа и  докумен-камеры, проекция изображения подаётся на  интерактивную  доску. Слайд 10-11

 Например: «Строение растительной клетки», (5 класс)

Технические возможности микроскопа позволяют:

·  просматривать изображения объектов с увеличением 2,4,10 Х на компьютере при работе в группе или проецировать их с использованием мультимедийного проектора на большой экран для целого класса;

·  делать видеозаписи, что дает возможность изучения различных процессов в развитии;

·  осуществлять съемку одиночных кадров и серий кадров с различными интервалами между ними (от 1 кадра в секунду до 1 кадра в час), что позволяет отслеживать медленные процессы, например рост грибков, прорастание семян и т. п.;

·  снимать микроскоп с основания и получать увеличенное изображение какого-либо объекта, который нельзя разместить на предметном столике (ручной режим работы), а также вести фото - и видеосъемку в этом режиме;

·  формировать собственную коллекцию цифровых изображений и видеозаписей исследованных объектов.

  «Развитие корневой системы» слайд 12-13

 «Определение запыленности воздуха в зимнее время»- слайд 14-15

Также для проведения экспериментов использую модульную систему экспериментов PROLOG, с помощью которой можно измерить:

• Свет
• Влажность
• Температура
• Давление
• Звук

Использую при изучении тем в 8 классе:

• «Зрительный анализатор» выполняется  работа «Измерение освещённости класса»; слайд 17-18
• Орган слуха , выполняется работа «Измерение громкости звука»  слайд  19

Ставится проблема:

В каком месте класса лучше всего освещённость?- по первой работе

Почему у доски нужно отвечать громко и чётко?

Выполняется работа (строится график или таблица), фиксируются результаты в листе наблюдений, сравнивают результаты, делают выводы.

Учебный эксперимент – один из продуктивных методов обучения .слайд 20

При выполнении практических и лабораторных работ учащиеся учатся:

1.Ставить цель работы

2.Наблюдать, проводить  эксперимент  и описывать опыты

3.Сравнивать  природные объекты

4.Самое главное - ученик должен правильно учиться  формулировать вывод по итогам работы.

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.

Исследовательские работы отличаются от практических и лабораторных работ: слайд 21

- логической последовательностью (этапами), где учащиеся наблюдают предметы и явления;

- находят проблему, которую надо решить;

- высказывают предположения, гипотезу;

- применяют известные приёмы мыслительной деятельности, ставят цели и задачи;

- вырабатывают новые понятия, т.е. выводы, которые сверяют с гипотезой;

- проверяют, применяют на практике.

 Например: «Прорастание семян как возрождение  новой жизни» - 5-6 класс; «Искривления позвоночника»- 8 класс – слайд 22

 «Биологическая роль витаминов в жизни человека. Авитаминоз»- 8 класс.

8. 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.)

Выводы: слайд 23

1. Исследовательская работа учащихся способствует высокой творческой активности, развитию самостоятельности мышления при условии овладения учащимися алгоритмом исследовательской работы.

2. Развитию интереса к исследованиям, экспериментальной работе способствует использование на уроках и во внеурочной деятельности разнообразных опытов и практических работ.

3. Исследовательская работа необходима для приобретения новых знаний и навыков, в том числе навыков постановки и проведения эксперимента, фиксируемых наблюдений, обработки полученного материала, публичных выступлений и участия в конкурсах и олимпиадах.

4.Навыки, приобретенные учащимися при выполнении исследовательских работ, окажутся необходимыми им при проведении самостоятельных научно – исследовательских работ в старших классах и в ВУЗах.

5.Исследовательская деятельность дает ученику не только практические умения и навыки, необходимые в выборе профессии, но и помогает овладевать методами получения новых знаний. Вырабатывает необходимость для каждого человека зрелого возраста уже уметь осваивать принципиально новые специальности, потому что по современным оценкам 80% тех, кто сегодня заканчивает институты, должны будут еще дважды за свою жизнь переучиваться и менять профессию .