Обобщение опыта работы
опыты и эксперименты по биологии на тему

Организации исследовательского урока биологии  в школе,как один из  показателей успешного усвоения знаний.

 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

      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.

      Основной формой обучения урок стал считаться в 1930-е годы. По определению Н.М.Верзилина, урок-это «основная форма организации учебной работы учителя с классом -  постоянным однородным по возрасту и подготовке коллективом детей по государственной программе, твердому расписанию и в школьном помещениии»

      Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Мучкапская средняя общеобразовательная школа Мучкапского района Тамбовской области работает над созданием комфортной образовательной и воспитательной среды для развития обучающихся с учетом их способностей и потребностей.

Целью деятельности МБОУ Мучкапской СОШ является: формирование компетентной, физически и духовно здоровой личности, способной к самоопределению в обществе через взаимодействие с субъектами внешней среды.

Главная задача  школы – давать знания, умения, навыки. Альтернативная точка зрения предполагает, что главная цель школьного преподавания – формирование научного мировоззрения и навыков интеллектуального труда. Знания – не цель, а средство с помощью которых достигаются подлинные цели образования. Ибо образование – это «то, что остаётся, когда забываются все остальные полученные знания.»  И задача заключается не в   том, чтобы учить школьника биологии, а в том, чтобы учить его с помощью биологии.

Следуя приоритетам нашей школы, я решила направить свою деятельность на  изучение теоретического вопроса и практического применения одного из эффективных способов познания окружающего мира ребёнком  - обучение путём урока -исследования в современной школе. Это позволит сформировать  у ребенка  компетентности разрешения проблем, коммуникативные и информационные компетенции.

Кандидат биологических  наук, учитель практик Ремир Давидович Маш считал наблюдения и эксперимент самыми эффективными научными методами познания, он посвящал школьников в исследования, проводил с ними опыты и наблюдения за живыми объектами. Школьники воспринимали увиденное с большим вниманием и увлечением. У них появлялся интерес к изучение живых организмов. Поэтому и знания усваивались глубже и прочнее. Уже тогда педагог в своей исследовательской деятельности руководствовался методом П. Ф. Лесгафта. Стимулировал познавательную активность, развивал критическое мышление учеников, перед наблюдением объекта дети с помощью умозаключений представляли, как мог выглядеть объект, затем сравнивали свои версии с натурой. Так, на уроке по теме «Опорно -  двигательная система» учитель вносил зачехлённый скелет и начинал беседу с учениками с вопроса « Из одной или из многих костей состоит позвоночник?». Большинство учащихся отвечали, что позвоночник состоит из многих костей: если бы он состоял из одной кости, человек не согнулся бы ни вперёд, ни назад, ни в стороны. Тогда учитель задавал следующий вопрос: »Какие позвонки более мощные: шейные или поясничные?». Для учащихся картина ясна; конечно, поясничные, так как они выдерживают большую нагрузку. Учитель снимал чехол со скелета и просил, чтобы ученики пронаблюдали справедливость своих предположений. При этом могли обнаружиться неточности в размышлении детей. Почему-то некоторые из них  считали, что самые крупные позвонки находятся в нижнем отделе позвоночника. А оказалось совсем не так. Внизу размещён сочленённый с тазом крестец, образованный пятью сросшимися позвонками.

Этим приёмом Ремир Давидович Маш – так звали педагога  -  учил школьников определять программу наблюдения: на что смотреть и в какой последовательности, а также создавать установку на то, что можно увидеть. Учащиеся ощущали себя настоящими исследователями, проверяющими опытным путём истинность своих предположений.

Большое внимание учёный обращал на коррекцию ученических ответов. Он считал, что анализ ошибок направляет мысль щкольника на поиск верного решения, стимулирует его к творчеству. Разбор ошибок и их причин необходим, чтобы провести границу между творчеством и фантазёрством, которое так отвлекает от реальности. А учителю анализ неправильных ответов позволяет определить способ коррекции и составить соответствующие задания. Маш считал, что работа по выявлению ошибок и нахождению путей их коррекции совершенствует учебный процесс.

          Обобщая свой опыт на данную тему, я считаю что 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 5-9 классах учитель мотивирует школьников к учебно-исследовательской и проектной деятельности, формирует у них  элементарные исследовательские умения: соблюдение правил работы с увеличительными приборами и инструментами, наблюдение за живыми организмами, наблюдение за состоянием собственного организма,  постановка биологических экспериментов, работа с разными источниками биологической информации.

     Необходимо отметить: не следует отожествлять такие понятия, как исследовательская деятельность учащихся и урок исследование. Исследовательская деятельность учащихся –это понятие гораздо шире ,почти не ограниченное временными рамками. Это исследование с зараннее неизвестным результатом. Урок -  исследование ограничен временными рамками в 40 мин. На уроке перед учащимися ставится исследовательская задача, решение которой, в подавляющем большинстве случаев в биологической науке, известно (но не учащимся). Итог урока –новые знания.

Урок – исследование – 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. 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 урока-исследования выделяют следующие этапы урока:

• актуализация опорных знаний;
• демонстрация проблемного опыта;
• формулировка учащимися цели исследования;
• самостоятельная  поисковая деятельность;
• дифференцированная групповая работа;
• интерпритация полученных даннных;
• обсуждение результатов;
• вывод по результатам исследовательской работы;
• подведение итогов урока;
• домашнее задание;

 Цель урока- исследования – приобретение учащимися функционального навыка исследования как универсального способа получения новых прочных знаний (получаемых самостоятельно и поэтому являющихся личностно значимыми, 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.

     К уроку – исследованию необходима большая теоретическая подготовка, которую получают учащиеся на традиционных учебных занятиях по изучению и первичному закреплению новых знаний и способов деятельности. Применять уроки- исследования следует, когда учащиеся теоретически подготовлены для приобретения новых знаний. Теперь учащемуся предстоит проанализировать возможность применения ранее полученных знаний для решения поставленной проблемы. Знания, полученные учеником самостоятельно путём проб и ошибок, перебора различных инструментов, применения всевозможных формул и действий, останутся в его памяти надолго, а ценность мыслительного процесса, который, к сожалению, нельзя описать и измерить, трудно переоценить.

     Наиболее распространённой 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 ребёнка, осуществления действительной дифференциации и индивидуализации обучения. Приведу пример работы в малых группах, где учащиеся самостоятельно выполняют исследование. Каждая группа отчитывается о проделанной работе. Далее я предлагаю примеры исследовательских опытов для учащихся по теме «Воздушное питание растений».

                 Группа 1. Опыт, доказывающий, что органические вещества (крахмал) в зелёных листьях растения не образуются при отсутствии света

      Оборудование: комнатное растение предварительно выдержанное в темноте несколько дней, горячая вода, спирт, ванночка, пинцет, водный раствор йода.

    Ход опыта

1. Срежем лист комнатного растения, выдержанного несколько дней в темноте.
2. Обесцветим лист. Для этого опустим его сначала в ванночку с кипятком, а потом в горячий спирт. Пигменты хлоропластов при этом разрушатся, а лист обесцветится.
3. Промоем лист водой, положим в ванночку и зальём слабым раствором йода.

Вывод: в листьях растения, находившегося длительное время в темноте, не произошло образование органических веществ (крахмала).

      Группа 2. Опыт, доказывающий образование органических веществ (крахмала) в зелёных листьях растения на свету

Оборудование: комнатное растение выдержанное предварительно в темноте несколько дней, горячая вода, спирт, ванночка, пинцет, водный раствор йода, чёрная бумага, не пропускающая свет.

    Ход опыта

1. Возьмём комнатное растение, выдержанное предварительно в темноте несколько дней и прикрепим с обеих сторон на лист этого полоску, не пропускающую свет чёрной бумаги.
2. Выставим растение на яркий свет.
3. На следующий день аккуратно срежем этот лист и обесцветим его так, как описано в предыдущем опыте.
4. Промоем лист водой, положим в ванночку и зальём слабым раствором йода.

Вывод: в той части листа, которая была освещена, образовался крахмал, а в той части листа, на которую солнечный свет не попал, крахмал не образовался.

 Группа 3. Опыт, доказывающий, что процесс фотосинтеза не может происходить при отсутствии углекислого газа

Оборудование: комнатное растение, выдержанное предварительно в темноте несколько дней, горячая вода, спирт. Ванночка, пинцет, водный раствор йода, стеклянный колпак, кусок стекла, вазелин, ёмкость с раствором едкой щёлочи.

Ход работы:

1.Возьмём комнатное растение, выдержанное предварительно в темноте несколько дней.

2. Поместим его на кусок стекла под стеклянный колпак. Рядом с растением поместим открытую ёмкость с раствором едкой щёлочи. (Это вещество поглощает углекислый газ из воздуха.)

3.Края стеклянного колпака в месте соприкосновения со стеклом замажем вазелином, что бы исключить попадание воздуха извне.

4.Колпак поместим в освещённое место.

5. На следующий день обработаем один лист растения так, как  мы делали это ранее, и зальём его водным раствором йода.

Вывод: поскольку цвет листа не изменился, мы можем сделать вывод о том, что процесс фотосинтеза в этом растении не происходил из-за отсутствия углекислого газа.

Группа 4. Опыт, доказывающий, что растения в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ из воздуха

Оборудование: комнатное растение, выдержанное предварительно в темноте несколько дней, горячая вода, спирт, ванночка, пинцет, водный раствор йода, стеклянный колпак,  кусок стекла, вазелин, ёмкость с пищевой содой или кусочки мрамора, раствор соляной кислоты.

Ход работы

1.Поместим комнатное растение, выдержанное предварительно в темноте несколько дней, под стеклянный колпак, как описано в предыдущем опыте, но вместо раствора едкой щёлочи под колпак поместим ёмкость с пищевой содой или кусочки мрамора, смоченные раствором соляной кислоты.

2.Поместим колпак в освещённое место.

3. На следующий день обработаем один из листьев растения так, как мы делали это ранее, и зальём его водным раствором йода.

Вывод: в листьях растения образовались органические вещества (крахмал), следовательно, процесс фотосинтеза протекал.

     Группа 5. Опыт, доказывающий, что растения в процессе фотосинтеза выделяют кислород

Оборудование: комнатное растение, стеклянный колпак, кусок стекла, вазелин, лучина, спички.

Ход работы:

1. Поместим комнатное растение внутрь стеклянного колпака, накроем сверху кусочком стекла, стыки замажем вазелином.
2. Поставим растение в освещённое место.
3. Через сутки аккуратно сдвинем стекло и опустим внутрь колпака горящую лучинку.

Вывод: в процессе фотосинтеза образовался кислород, который и поддерживает горение лучины.

  Таким образом, я показала учащимся, что растения в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород, что в результате этого процесса образуются органические вещества. Но процесс фотосинтеза может происходить только на свету. В темноте растения не выделяют, а поглощают кислород в процессе дыхания и выделяют углекислый газ. Необходимо отметить, что дышат растения не только в темноте, но и на свету. Процесс дыхания происходит одновременно с процессом фотосинтеза.

Практика преподавания показывает, что именно при исследовательской постановке учащиеся подходят к опытам с наибольшим интересом, получают прочные знания, имеющие силу убеждения, входящие в их мировоззрение и охотно использующиеся ими в дальнейшем изучении природы.

  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 изучить 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 будут развитие исследовательских и коммуникативных умений у школьников, высокая познавательная и учебная мотивация учащихся, что обеспечивает учителю поддержку его творческих усилий.

      Таким образом, 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.

    В последние годы в печати нередко высказывается мнение о непригодности урока как организационной формы обучения для выполнения новых задач, обозначенных в Законе об образовании. С моей  точки зрения, современный урок биологии благодаря своему разнообразию, гибкости, динамичности способен решать любые задачи, выдвигаемые обществом, всесторонне развивать личность ребёнка.

     Академик П.Л. Капица высказад такие мысли: «Педагог обязательно должен быть учёным в широком понимании этого слова и вовлекать в изучаемую  научную работу своих учеников, вместе с ними заниматься исследованиями. На протяжении четырёх лет я занимаюсь вопросами исследования растительных сообществ и биоиндикации своей мало Родины. Открывая удивительный мир живых организмов во взаимосвязи с  окружающей средой, обучающийся ощущает себя немного исследователем и учёным. Именно здесь отрабатываются навыки исследовательской и проектной деятельности,  происходит практическое изучение биологических закономерностей и понятий взаимосвязи всего живого как единого целого на нашей зелёной планете Земля. Результатом исследовательской деятельности является не только участие в муниципальных конкурсах но и областных научно практических конференциях, но что более важно   - формирование экологической культуры, знание природы родного края.

В своей деятельности я использовала такие приемы как:

• 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 нашем регионе,  какие декоративные растения используются для озеленения улиц деревни, районного посёлка.

• 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.

 Тематика исследований: “Особенности приспособлений прибрежно-водных и водных растений к обитанию  в водах реки Вороны», «Изучение жизненных форм, особенностей и употребление  в пищу дикорастущих  пищевых растений моей малой Родины», «Изучение  водных животных типа Моллюски и их влияние как индикаторов, на чистоту воды  реки Вороны.», «Водные насекомые –индикаторы реки Вороны», «Анализ видового состава  растений лугового сообщества, выделение их хозяйственных групп». По результатам исследований авторы делают краткие сообщения, обязательно содержащие выводы и рекомендации.

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. Они могут сопровождаться показом призентации

• Проведение учебного эксперимента

Сюда относятся все лабораторные и практические  работы по биологии, начиная с 6-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.

В 6 классе при проведении лабораторных работ организую небольшое исследование с помощью   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 микроскопа.
Учебный эксперимент – один из продуктивных методов обучения.

• 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, летом в реке, 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:

• 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.)

Но использование исследовательского урока необходимо продолжать и  во внеурочное время.

Виды исследовательской деятельности  :

1. Подготовка и участие в олимпиадах по биологии, экологии.
   2. Участие в конкурсах, природоохранных мероприятиях и акциях «Наш дом – Земля»,  «Птица года», «Чистый берег» и другие.
   3. Участие в образовательных экспедициях (экскурсиях по экологической тропе охраняемой территории, походах по родному краю)
   4. Проведение кружков  «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 «Прибрежно-водные и водные растения реки Вороны», 9 класс гербарии «Пищевые дикорастущие растения моей малой Родины» «Лекарственные растения моей малой Родины»  ).

Результативность и эффективность применяемых мной методик можно подтвердить результатами учебной и внеурочной деятельности учащихся.

1. Относительно достаточная успеваемость, поддержание интереса к предмету биологии.
2. Результаты исследовательской деятельности
3. Творческая активность увлечённых биологией учащихся.
4.  Личные достижения учащихся

            Результативность учебной и внеурочной деятельности

1. Относительная успеваемость стабильна за последние три года, наблюдается рост качества обучения

                Результаты исследовательской деятельности 

 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)