Из опыта работы «Организация научно-исследовательской деятельности учащихся»
статья по биологии на тему

«Организация научно-исследовательской деятельности учащихся»

(из опыта работы учителя биологии высшей квалификационной категории МБОУ «Лицей №2  г. Мамадыш»  Ханафеевой Р.М)

Экологическая дисциплина относится к сравнительно молодым по сроку введения её как самостоятельного предмета в школе. Однако она возникла не на пустом месте, впрочем, как и не может существовать сама по себе, без связи с такими дисциплинами как химия, география и, конечно же, биология. Но есть в преподавании этой дисциплины отличительная особенность, без которой усвоение экологических знаний учащимися было бы скучным и неинтересным – это научно-исследовательская деятельность в живой природе. Научно - исследовательская же деятельность, требует высокого уровня знаний, в первую очередь от самого педагога, хорошего владения методиками исследования живых объектов, наличия солидной библиотеки с серьёзной литературой, и, вообще, желания углублённо работать с учащимися по изучению живых объектов родного края.

Руководство научно-исследовательской деятельности учащихся

1. Отбор школьников для конференций.

Дополнительная работа с учащимися по предмету является трудным, кропотливым, затратным по времени для педагога, но в тоже время очень интересным и увлекательным занятием. Ведь победа ученика (впрочем, как и неудача) это радость или огорчение учителя, работавшего с ним. С ростом ученика растёт и учитель.

Важным звеном в подготовке победителя экологических мероприятий разного уровня, на мой взгляд, является возраст ученика, который подбирается учителем для дополнительных занятий. Для экологических мероприятий хорошо было бы заинтересовать предметом ученика 5, 6 или 7-го класса (всё-таки экология это не химия и не физика), потому что в этом возрасте общая нагрузка ученика другими предметами ниже, чем, например, девятиклассника. Да и заинтересовать такого ученика легче. Нужно сразу объяснить все условия занятий и надеяться на его добросовестность и трудолюбие.

Основное требование средней школы – научить каждого, что, на мой взгляд, маловероятно, но вот научить ученика, желающего получить знания, это просто обязанность учителя. Поэтому можно, конечно, предложить дополнительные занятия любому ученику независимо от уровня его способностей, но для результативности занятий лучше протестировать ребёнка на предмет выявления способностей у него к тому или иному предмету. Хорошо известно, что существуют разные типы детей по психологическому складу. Одним легче даются точные науки, другим гуманитарные. Поэтому, если тип ребёнка не соответствует направлению вашей деятельности, нужно оставить опыты “загрузить” школьника знаниями, которые ему будут трудны и малодоступны для усвоения. Пусть это будет хороший художник, чем посредственный биолог или эколог. Задания для тестов такого рода любой учитель может составить без труда или воспользоваться книжными.

Важный момент на пути установления деловых контактов между учителем и учеником, который дополнительно занимается по предмету, это конечный результат занятий. Ведь хорошо известно, что любая работа учеником будет выполнена аккуратно, в срок и на должном уровне, если за работу ученика ждёт поощрение. Ставить или не ставить оценку за простое участие ученика в предметной школьной олимпиаде должен решить сам педагог, а вот высокий уровень выполненной олимпиадной работы, грамотность ответов на вопрос, не должны быть не отмечены учителем. Такая работа должна быть поощрена оценкой “5” в журнале и дневнике, а может быть даже и не одной, если ученик это заслужил, выполнив двойной объём работы. Кроме того, за счёт разного рода спонсоров, управления образования, экологического фонда можно поощрить ученика призом (например, книгами по предмету или оборудованием для проведения дальнейших исследований в дикой природе – компасом, биноклем и т.д.). По возможности необходимо вручить грамоту за призовое место и непременно на общешкольной линейке, где администрации нелишним будет акцентировать внимание школьного коллектива на трудолюбии ученика. Собираясь предложить школьнику дополнительные занятия, необходимо выяснить, кем бы он хотел стать в будущем, к какой специальности “лежит душа”. Может оказаться, что ученик сам заинтересован в дополнительных занятиях с учителем – и это наилучший вариант, когда инициатива исходит от самого учащегося. А иногда бывает и так, что именно учитель оказывает существенное влияние на выбор жизненного пути учеником и такие случаи не редкость в нашей школе.

Занятия с учеником немыслимы без знакомства и общения с его родителями на предмет их согласия с предложением педагога. Зачастую родители видят своего ребёнка в другом качестве, нежели учитель, хотят, чтобы ребёнок достиг большего в жизни, чем они сами. И тут иногда приходится проводить серьёзную беседу с его родителями. Объяснить им, к какому предмету есть склонности и природные задатки у ребёнка, а к какому нет, доказать, что именно в этом направлении его и нужно развивать. Заручившись поддержкой родителей, можно быть уверенным, что и они лишний раз напомнят ребёнку о занятиях, сами проконтролируют выполнение им того или иного задания уже дома. Но здесь очень важно, что называется, не переборщить, чтобы не вызвать у ребёнка реакцию отторжения, не оттолкнуть его от своего предмета, а это напрямую зависит от педагогического мастерства и опыта педагога.

Весомым аргументом в пользу дополнительных занятий при беседе с ребёнком может явиться факт необходимости получения образования в трудных нынешних экономических условиях. Ведь человек, имеющий образование, может претендовать на более престижную и высокооплачиваемую работу (хотя бывает так не всегда). В общем, так или иначе, основываясь на собственном опыте, учитель должен подобрать необходимые слова, чтобы заинтересовать школьника, найти с ним “общий язык”. Ведь природный талант отдельных учеников сам по себе ничего не значит, если он не развивается под руководством и чутким вниманием опытного педагога.

2. Подготовка ученика.

Если ученик имеет склонности сразу к нескольким предметам из числа преподаваемых учителем, то целесообразнее всего выбрать тот, по которому возможные успехи будут максимальными, т.е. тот, по которому у учителя имеется максимум наработок, методичек, предметной литературы.

Если оба предмета, из предлагаемых для дополнительных занятий, нужны ученику для поступления в ВУЗ (например, биология и химия), то лучше всего углублённо заниматься по тому, который является профилирующим на вступительных экзаменах. Хотя иногда не лишним будет попробовать силы в нескольких предметах.

Начать подготовку нужно с тестирования ученика по всем разделам курса. Сейчас такие тесты имеются во многих методических пособиях, однако высококвалифицированный педагог может и сам разработать варианты тестов. После тестирования необходимо тщательно проанализировать все ошибки, недочёты, пробелы в знаниях. Первым шагом на пути непосредственной подготовки школьника к олимпиаде должно явиться устранение всех пробелов в знаниях школьного курса. Ведь дополнительные и углублённые сведения могут ложиться только на прочный фундамент школьных знаний.

Следующим шагом должна явиться работа с дополнительной литературы. И тут важен не объём и количество прочитанных страниц, а осознанное усвоение материала. Лучше прочитать 3 страницы научного текста и чётко представлять себе всё прочитанное, нежели 30, но без всякого понятия. В случае необходимости (жителям села) книги можно заказать по межбиблиотечному абонементу – МБА. Важно научить школьника работать с книгой, объяснить ему правила конспектирования литературы. Ведь каким бы умным не был учитель, он не сможет дать весь требуемый учащемуся объём знаний, так как олимпиадные вопросы зачастую далеко выходят за рамки программы, а многие сведения можно получить только из первоисточника. Кроме того, умение конспектировать пригодится школьнику в дальнейшей жизни, а углублённые знания существенно облегчат обучение на первых курсах в ВУЗе.

Подготовка учащегося к выполнению научно – исследовательской работы носит особый характер, нежели простая подготовка к олимпиаде. Ведь помимо книжных знаний, ученик должен владеть навыками исследовательской работы в живой природе, уметь определять (а в идеальном случае и знать наизусть, что называется, “в лицо” многие виды растений и животных) объекты живой природы по определителям. На первом этапе ученик подробно знакомится с методиками исследования объектов живой природы, овладевает знаниями по использованию определителей, изучает представителей местной флоры по имеющимся в школе гербарным экземплярам. Методики полевых исследований очень доступно и полно изложены в книге “Школьный экологический мониторинг”. Учебно-методическое пособие / Под. ред. Т. Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2000, а так же в брошюрах, выпущенных ассоциацией “Экосистема”, под редакцией кандидата биологических наук А.С.Боголюбова, Москва, 1996-1998г.г. Методические материалы подробно разбираются с учащимся на занятиях кружка, затем многократно апробируются на модельных сообществах в окрестностях села. Причём учителем заранее проводится обследование и подробное описание территории, которая будет предложена в последующем ученику, например, на предмет выявления формулы древостоя в смешанном лесу или определения видового состава трав. При таком раскладе учитель имеет возможность проконтролировать достоверность результатов, полученных учащимся. В случае, если ученик успешно овладел предлагаемыми ему методиками, на следующем этапе ему доверяется самостоятельная исследовательская работа, однако под чутким наблюдением руководителя, которая в дальнейшем представляется на районной, зональной, Республиканской конференции, а зачастую выходит и на более высокий уровень – всероссийский.

В рамках нашего школьного научно-исследовательского общества “Гражданин” теоретическая подготовка учащихся по экологии неразрывна с практическими занятиями по овладению различными методиками и тематическими экскурсиями на водоём, луг, лес.

Этап 1. Выбор темы исследования.

Чтобы выбрать подходящую тему, надо сначала решить, какие именно умения и навыки Вы собираетесь проверять. Для проведения самостоятельного научного исследования учащийся должен уметь:

1) ставить исследовательский вопрос;
2) определять переменные и постоянные величины эксперимента;
3) формулировать и объяснять гипотезу;
4) подбирать необходимое для проверки гипотезы оборудование;
5) составлять процедуру эксперимента для проверки гипотезы;
6) собирать экспериментальную установку;
7) собирать и записывать в таблицу данные, полученные в ходе эксперимента;
8) обрабатывать данные и представлять их в графической форме;
9) делать вывод относительно правомерности поставленной гипотезы;
10) анализировать достоверность данных;
11) предлагать улучшения эксперимента для устранения неточностей или ошибок;
12) писать лабораторный отчет.

Вы можете подобрать тему так, чтобы учащиеся смогли продемонстрировать не все, а только одно, два или три умения. Например, можете организовать сбор количественных или качественных данных в ходе наблюдений. В нашей школе разработаны методики таких работ. Однако, работа, которую Вы предлагаете Вашим ученикам, должна давать им возможность показать все перечисленные умения и навыки. Для этого должны быть выполнены следующие условия:

– исследование носит проблемный характер;
– результат исследования заранее не известен учащимся;
– эксперимент позволяет получить минимум два массива количественных данных, находящихся в ясной зависимости друг от друга;
– на исследуемых объект или процесс оказывают влияние несколько факторов, один из которых определяется как переменная величина, а остальные – как постоянные величины эксперимента.

Кроме того, выбранное Вами исследование должно базироваться на достаточно простом и коротком эксперименте, чтобы учащиеся могли уложиться в 30–35 минут урочного времени.

Этап 2. Составление инструкции.

После того, как тема определена, Вы можете приступить к составлению инструкции для учащегося. При этом, чтобы ничего не забыть, лучше всего делать так, чтобы каждый пункт инструкции соответствовал тому или иному умению или навыку. Такая инструкция будет направлять учащегося в работе и в написании лабораторного отчета, позволит ученику проявить все умения и навыки, необходимые для проведения экспериментального исследования, а Вам – беспристрастно и дифференцированно оценить ученика.

4. Методика выполнения работ.

При выполнении работ мы старались пользоваться общепринятыми, широко известными и достаточно хорошо апробированными методиками. Ведь достоверность результатов, полученных при использовании таких методик, значительно выше, да и попросту отпадает необходимость “заново изобретать велосипед”. Итак, определившись с методикой выполнения работы, мы составляем её план, руководствуясь при этом определёнными правилами, которые, на мой взгляд, достаточно доступно изложены в брошюре А.С.Боголюбова, “Правила оформления исследовательских работ”, “Экосистема”, Москва, 1997. Нужно помнить, что к оформлению детских научно – исследовательских работ предъявляются такие же жёсткие требования, как и к студенческим курсовым и дипломным работам, и это не прихоть жюри – это веление времени. Ведь если уже со школьной скамьи учащийся привыкнет к грамотному, чёткому, единообразному оформлению результатов своей работы, в ВУЗе ему будет учиться значительно легче. Почти каждый год дальнейшего обучения в ВУЗе будет сопряжён с выполнением курсовых, дипломных и прочих работ, правила оформления, которых уже будут хорошо известны.

Какой материал включать в работу, а какой нет, помещать в неё оглавление, содержание или план решает сам учащийся со своим руководителем. Однако примерным вариантом плана оформления практически любой работы может служить следующий:

• Грамотно оформленный титульный лист.
• Содержание или оглавление.
• Введение.
• Обзор литературы по проблеме исследования.
• Методика выполнения эксперимента и используемое оборудование.
• Результаты эксперимента.
• Обсуждение результатов эксперимента.
• Математическая обработка результатов эксперимента.
• Выводы и рекомендации.
• Список использованной литературы.
• Приложение (Может содержать бланки геоботанического описания сообщества).

Справочные материалы, оценочные шкалы, таблицы, общеизвестные биоиндикационные данные, схемы, рисунки, фотографии, планы, карты.

Примерно такие позиции, по возможности, должны быть практически в любой работе, допустимо лишь изменение последовательности следования их друг за другом в материале работы.

5. Связь с производственными предприятиями района.

Многие из работ, выполненных нашими учащимися, сделаны в тесном контакте с рядом организаций района, заинтересованных в результатах работы, что делает работу более весомой и значимой, повышает уровень ответственности ученика при её выполнении.

Программа элективного курса «Экология и эксперимент»

Пояснительная записка

   Данная программа рассчитана на учащихся 9 класса  основной школы, на её изучение  предполагается 19 часов, по 1 часу в неделю.

   Нарастание экологического кризиса придает особую актуальность  формированию  у учащихся знаний, которые являются научной основой сохранения  здоровья  людей и охраны окружающей среды. В настоящее время, когда человек испытывает множественное влияние умеренных  и экстремальных  факторов среды, строение организма, его жизнедеятельность и гигиену  необходимо изучить в неразрывной связи с экологическими сведениями.    

    Данный курс «Экология и эксперимент» призван научить школьников освоить методику проведения  исследований в городской экосистеме и развить оценочное суждения  по результатом этих исследований. Актуальность программы определяется тем, что население России, как и большинство  стран мира, сосредоточено в городах. В городах  происходит необратимая  трансформация  природных экосистем, что определяет нарастание остроты экологических проблем и повышение требований горожан к качеству среды.

    Цель курса  - интегрировать  учащихся в деятельность, направленную  на поддержание экологического качества  городской среды.

     Задача курса:

Основная задача  таких исследований заключается в том, чтобы на «живых» примерах показать природные взаимодействия и губительные последствия их нарушения.

слежение за процессами в природных и антропогенных системах (мониторинг)дает реальную  и достоверную информацию, оперируя которой, учащиеся  могут выявить местные экологические проблемы  с тем, чтобы в дальнейшем развернуть посильную работу по их устранению. Экологический мониторинг включает в себя как слежение за  состоянием воздуха, воды, почвы, так и за состояниям живых организмов в экосистемах, т.е. биомониторинг.

    Знания и практические умения, приобретённые учащимися в ходе выполнения исследований, могут впоследствии  использоваться в разных  сферах деятельности, способствовать развитию интереса к научной работе, поступлению в вузы на факультеты экологического профиля, а главное, сыграют немаловажную роль в деле формирования  экологической культуры, столь необходимой в современном мире.    

Содержание программы

Введение 1 час

 Тема 1. Оценка экологического качества воды

1.Введение в тему – 1 час      

2.Микробное загрязнение воды– 1 час      

3.Исследование воды на биохимическую потребность– 1 час      

4.Исследование воды на содержание фосфатов– 1 час            

5.Исследование воды  на содержание нитратов и нитритов – 1 час        

6.Методы биоиндикации  и биотестирование  водоёмов. – 1 час      

Тема 2. Оценка экологического качества воздуха

7.Введение в тему– 1 час      

8.Исследование воздуха на содержание твердых  примесей – 1 час      

9.Оценка загрязнения  воздуха с помощью лишайников-индикаторов– 1 час      

10.Оценка загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны – 1 час      

11.Исследование микробного загрязнения воздуха– 1 час      

Тема 3. Оценка экологического качества почвы

12.Введение в тему – 1 час      

13.Исследование снега– 1 час      

14.Определение механического и минерального  состава почвы– 1 час      

15.Определение структуры почвы– 1 час      

16.Определение особенностей химического  состава почвы по видовому разнообразию растений – 1 час      

17.Исследование почвы на её засолённость– 1 час      

18. Конференция

Литература:

1.Школьный практикум. Следим за окружающей средой нашего города С.Е Мансурова Г.Н Кокуева «Владос» М. 2000г

2. Экологический практикум. Учебное пособие с комплектом карт-инструкций. А.Г Муравьев, Н.А Пугал В.Н. Лаврова «Крисмас» С.- Петербург 2003г.

3.БаландинР.К., Бондарев Л.Г. Природа и цивилизация- М.1998.