система организации исследовательской деятельности учащихся экологической направленности
методическая разработка по экологии (10 класс)

Собственная методическая разработка по организации исследовательской деятельности учащихся, имеющая положительное заключение по итогам апробации в профессиональном сообществе.

Гаязова Ляля Вакильевна,

учитель химии и биологии МБОУ « СОШ № 2 пгт Актюбинский»

Азнакаевского муниципального района Республики Татарстан

Татарстан 2024

«Все мы дети одного корабля по имени Земля, значит, пересесть из него просто некуда…Есть твердое правило: встал поутру, умылся, привел себя в порядок – и сразу же приведи в порядок свою планету»

Антуан де Сент-Экзюпери

«Только в результате деятельности самого ребенка происходит овладение им знаниями, умениями и навыками»

А. Н. Леонтьев

Со всех сторон наши ученики слышат об оздоровлении окружающей среды. Но говорить – это одно, а вовлекать учащихся в этот процесс важнейшая задача учителя, работающего в направлении экологического воспитания. Экологическое воспитание – это формирование у человека сознательного восприятия окружающей природной среды, убежденности в необходимости бережного отношения к природе, разумного использования её богатств, естественных ресурсов. Педагогу необходимо целенаправленно формировать у учащихся не только экологическое сознание, но и экологическое поведение. Этого можно достичь, вовлекая своих учеников в научно-исследовательскую и практическую деятельность.

Ни для кого не секрет, что экология в Татарстане оставляет желать лучшего. Урбанизация, предприятия теплоэнергетического комплекса, нефтяная промышленность, химические и машиностроительные производства, строительный комплекс, сельское хозяйство, увеличение количества автотранспорта являются причиной повышенного уровня загрязнения атмосферного воздуха и ухудшения экологии Татарстана в целом. «Основным и первостепенным вопросом экологии Татарстана является улучшение состояния атмосферного воздуха» - сказал генеральный директор общества «Татнефть» Наиль Маганов. Благодаря ПАО Татнефть в школе № 2 посёлка городского типа Актюбинский был построен биокласс, оснащённый самым современным оборудованием, необходимым для проведения лабораторных работ, исследовательской деятельности и выполнения разнообразных проектных работ по предметам экология, биология, химия. Главной частью биокласса является биолаборатория, оснащённая всем необходимым оборудованием и биоматериалом, нужным для микроклонирования растительных культур. Также в нашей школе благодаря сотрудничеству с Центральным Сибирским ботаническим садом Сибирского отделения Российской академии наук появился уникальный мини ботанический сад, в котором высажены привезённые из Сибири различные виды растительных культур. Это различные сорта пионов, роз, хост, хризантем и множество других травянистых и кустарниковых культур

С появлением в школе биокласса с биолабораторией и мини ботанического сада у меня, как у учителя, неравнодушного к проблемам окружающей среды и осуществляющего в течение всей своей педагогической деятельности просветительскую работу по экологическому воспитанию, появилось множество новых идей для привлечения учащихся к экологическому воспитанию и образованию посредством их вовлечения в научно- исследовательскую деятельность.

Главная цель экологического воспитания школьников – формирование экологической культуры, мировоззрения и сознания на основе целого ряда принципов: гуманизации, заинтересованности, непрерывности, преемственности, комплексности, региональности, научности и других. Направлений экологического воспитания и образования множество. Я же остановилась на конкретном направлении-создать систему приёмов и форм работы, направленных на развитие экологической культуры через привлечение учащихся к исследовательской деятельности экологической направленности. Это и стало основой выбора методической системы: «Экологическое воспитание школьников посредством их вовлечения в научно-исследовательскую деятельность».

Для организации работы поставила перед собой задачи:

-в рамках внеурочной деятельности организовать кружок « Основы клонирования» для учащихся среднего и старшего звеньев;

-определить совокупность приёмов и форм , необходимых учащимся для проведения научных исследований на основе достижений биотехнологий;

-в ходе внеурочных занятий отработать эти формы и методы;

- использовать полученные в результате клонирования растительные культуры для озеленения пришкольного участка и посёлка;

-осуществлять просветительскую экологическую деятельность среди дошкольников, школьников и населения посёлка;

- выработать у учащихся навыки фиксирования результатов исследований и их оформления;

-подготовить учащихся к участию в экологических научно-практических конференциях , конкурсах , олимпиадах различного уровня;

-обобщить опыт работы и презентовать его на семинарах ,конференциях, профессиональных конкурсах различного уровня среди учителей естественно-научной направленности .

Ожидаемые результаты:

- осознание учащимися важной роли экологии в решении глобальных проблем современности;

- повышение общей экологической культуры учащихся;

- улучшение экологической ситуации вокруг школы , в посёлке, районе;

-формирование начальных систематизированных представлений о процессах вегетативного размножения растений, навыках клонирования в условиях научно-исследовательской лаборатории;

-приобретение опыта использования методов биологической науки;

- учащиеся освоят и смогут более эффективно использовать систему приемов и форм исследовательской деятельности;

- приобретенные навыки будут способствовать развитию творческих возможностей учащихся;

-научатся критически и творчески мыслить, находить рациональные пути преодоления трудностей, систематизировать новые идеи;

- продукты творческой и исследовательской деятельности школьников будут представлены в виде творческих и научно-исследовательских работ;

-приобретут первоначальные навыки освоения новых современных профессий , связанных с биотехнологией растений;

- и конечно, представляя свои работы на конференциях, конкурсах , семинарах приобретут множество единомышленников.

Поставленная мною цель привела к необходимости изучения целого ряда литературы по разным направлениям, таким как :

-организация экологического образования и воспитания учащихся;

- организация исследовательской деятельности учащихся ;

-основы биотехнологии растений.

Исходя из вышесказанного мною была создана авторская программа кружка « Основы микроклонирования», которая включила следующую последовательную работу с учащимися:

-информирование учащихся о целях и задачах работы в кружке по микроклонированию растений;

-изучение инструкций(разработанных учителем) для всех этапов работы в биолаборатории;

-изучение основ вегетативного размножения растений;

-изучение основ микроклонального размножения и приготовления питательных сред для клонов;

- изучение основ адаптации растений из условий жизни в пробирках in vitro в условия нестерильности ex vitro;

- изучение основ пересадки адаптированных растений в почву пришкольного участка;

-проведение научных исследований по подбору оптимальных РН питательных сред для развития клонов, исследований по приживаемости растений в почвы с разной РН, исследования по фенологическим наблюдениям за растениями, высаженными в разные условия освещённости, влажности и другие;

- грамотное оформление своих исследовательских проектов;

- выходы с результатами своих исследований на НПК ,конкурсы разных уровней;

-реализация саженцев, полученных методом микроклонирования в поселке и районе;

- просветительская работа по приобщению к бережному отношению к природе среди дошкольников, школьников и населения посёлка.

Пример организации работы кружковцев над научно- исследовательским проектом «Размножение растительных культур in vitro и их размещение на пришкольном участке ».

Над проектом работают учащиеся среднего и старшего звеньев.

Формат работы:

-групповой

-долгосрочный

Сроки проекта- 2021-2025 гг

1. Подготовительный этап.

-обсуждается самое важное-это пути оздоровления окружающей среды и то направление , которое мы выбираем-это озеленение. В приоритете использование для озеленения быстрорастущих декоративных видов, форм и сортов растений. При этом очень важно, чтобы эти растения были адаптированы и устойчивы к болезням, вредителям и неблагоприятным факторам среды. В решении этих проблем большой вклад вносит биотехнология, в частности микроклональное размножение растений и, так как у нас в школе имеется биолаборатория по микроклонированию, учащиеся смогут освоить этот процесс;

-изучение плана и этапов работы кружка

-ознакомление с инструкциями по работе

-ознакомление с особенностями растительных культур, которые можно использовать для микроклонального размножения.

2. Планирование работы

-определение форм работы;

-выбор тем для исследования;

- определение задач исследования;

- постановка ряда проблем;

- определение круга источников информации, на основе которых будет проходить исследования;

#1056;азработка исследовательской работы

-выбор растений для микроклонирования;

-введение этих растений в культуру (стерилизация черенков);

- закрепление навыков клонирования растений в стерильном ламинар-боксе, приготовления питательных средств, работы с автоклавом, дистиллятором и другим лабораторным оборудованием;

- эксперименты с развитием клонов в приготовленных питательных средах с разными РН;

- эксперименты с различными почвами при пересадке растений из пробирок в нестерильные условия;

-пересадка растений в почву пришкольного участка, уход за ними,

фенологические наблюдения за их развитием.

4.Объекты для исследований:

С 2021 по настоящее время ученики проводят исследования со следующими растительными культурами:

-осина триплоидная. Черенки осины были предоставлены в нашу биолабораторию из лаборатории Татнефти. Учащиеся занимаются клонированием , проводят исследования по приживаемости клонов в питательных средах с разными значениями РН. Полученные клоны передаются в теплицу села Мальбагуш для дальнейшей адаптации, роста и высадки на земельные участки Альметьевского и Азнакаевского районов;

-ежевика Агавам, сирень Жанна Д.Арк, гвоздика турецкая. Эти сорта так же были нам предоставлены лабораторией Татнефти. Ученики проводят различные исследования по РН питательных сред для активного развития клонов, по адаптации этих растений к почве пришкольного участка, по их развитию в условиях разной освещённости и влажности. Часть растений была высажены на пришкольном участке, большая часть растений была реализована населению посёлка. В течении двух последних лет гвоздики украшают нашу школу и посёлок, сирень достигает своей зрелости, а ежевика приносит плоды;

-хризантемы сортов «Солнечная феерия», «Ольга», «Снежок», «Дубок», привезённые ботаниками-интродукторами Центрального Сибирскго ботанического сада во главе с доктором биологических наук О.Ю. Васильевой. Эти растения ученики самостоятельно ввели в культуру путём черенкования и тщательной стерилизации, клонируют, а затем исследуют приживаемость и развитие в питательных средах, адаптацию к нестерильным условиям, высаживают на участке с различной освещённостью, проводят фенологические наблюдения, реализуют саженцы в дошкольные учреждения и населению посёлка. Теперь эти замечательные сорта хризантем украшают нашу школу и наш посёлок.

- розы сортов «Ред Интуишн», « Жасмин» в этом году кружковцы ввели в культуру. В дальнейшем планируем ввести в культуру , клонировать ,высаживать на участке, реализовать и другие растения.

На данном этапе мы поддерживаем тесную связь с ботаниками Центрального Сибирского ботанического сада Сибирского отделения Российской академии наук, готовим совместную печатную работу по фенологическим наблюдениям за развитием сибирских сортов растений к почвам Азнакаевского района.

#1054;формление результатов

-создание текста исследовательских работ, статей;

-создание презентаций, докладов

#1055;редставление выполненной работы

-выступление с докладами, презентациями перед учащимися своей школы, школ посёлка, района, республики;

- защита своих исследований на НПК различных уровней;

-представление своих исследований на различных конкурсах;

-участие с проектами на экологических олимпиадах;

-популяризация современных методов биотехнологии растений и их значения для оздоровления окружающей среды.

#1054;ценивание

-рефлексия работы кружка и её продуктов на последних занятиях кружка в конце года.

Данная система работы по вовлечению учащихся к научно-исследовательской деятельности в рамках экологического воспитания проходит апробацию в рамках нашей школы, школ посёлка, в экологических центрах городов Нижнекамска, Набережных Челнов, Казани. Диагностика осуществляется на основе мониторинга достижений учителя и учащихся на различных уровнях.

Распространение педагогического опыта:

Достижения учащихся :

По результатам вышеизложенных достижений участников кружка видно ,что ожидаемые результаты успешно осуществляются. О творческом росте членов кружка «Основы клонирования » свидетельствует возросшее количество НПК , конкурсов ,олимпиад различного уровня, в которых участвуют учащиеся. Показателем достигнутых результатов являются многочисленные победы и призовые места .Члены кружка неоднократно презентовали свои исследования перед многочисленными делегациями – раисом Республики Татарстан Р.Н. Миннехановым ,министром лесной промышленности РТ, министром науки и образования РФ, министерством лесной промышленности РФ, министерством науки и образования республики Азербайджан, министерством лесной промышленности Казахстана, делегацией института биомедицинских систем и биотехнологий г Санкт -Петербурга ,перед директорами школ РТ и другими. Ученик 11 класса в данном учебном году представил работу школьных биолабораторий на ВДНХ в г.Москва. Так же несколько учеников собрав обширное портфолио по экологическому направлению побывали в детском лагере Артек. Наша исследовательская работа и работа по оздоровлению окружающей среды посредством озеленения территорий набирает обороты.

Мне хочется показать пример тезисов для одной из многочисленных НПК , на котором ученики представляли свою научно-исследовательскую работу.

«Средняя общеобразовательная школа № 2 посёлка городского

типа Актюбинский». Авторы: Сабирзянов Камиль, Паршин Данил.

Руководитель: Гаязова Ляля Вакильвна.

Секция экологии.

«Размножение растительных культур in vitro и их адаптация к почве в условиях школы»

Зеленые насаждения украшают населённые пункты и играют важную роль в деле оздоровления окружающей среды. В приоритете использование для озеленения быстрорастущих декоративных сортов растений, устойчивых к болезням и неблагоприятным факторам среды. В решении этих проблем большой вклад вносит биотехнология. Прогресс в области биотехнологии растений непосредственно связан с разработкой методических приемов культивирования клеток in vitro. Имея в нашей школе биолабораторию, оснащённую необходимым оборудованием и биоматериалом, мы получили возможность размножать методом микроклонирования определённые культуры растений и адаптировать их к почве нашего пришкольного участка.

Актуальность: актуальными являются разработка оптимальной технологии для проращивания растений в стерильных условиях; применение технологии приживаемости растений к нестерильным почвам.

Цель исследовательской работы: изучение и применение методики

микроклонирования растительных культур in vitro

Объекты исследования: Ежевика- сорт Агавам, сирень-сорт Жанна Д.Арк , турецкая гвоздика-сорт Диабунда Ред.

Задачи: возможность восполнения дефицита зелёных насаждений и оздоровление окружающей среды на пришкольном участке с помощью клонированных в биолаборатории культур.

Методы исследования: Выявление наилучшего развития разных растительных культур in vitro в питательных средах с различными значениями РН; исследования по адаптации пересаженных in vitro растений в торфяные горшочки и почву.

Перейдем к описанию конкретно нашего опыта по клонированию in vitro культур и дальнейшей адаптации растений к нестерильным условиям.

В нашу лабораторию предоставляют уже готовые эксплантаты. Дальше рассмотрим по шагам нашу работу и исследования.

Первый шаг: приготовление питательных сред. Так как в нашем арсенале мы имеем растения травянистые, кустарниковые и древесные, то приготавливаем среды двух видов: MS для травянистых и WPM для кустарников и деревьев. Растения при клонировании мы переносили в среды со значением рН, начиная с 4,5 до 7,5 и выяснили, что счастливчиками, которые хорошо себя чувствуют в довольно широком интервале рН оказались ежевика, сирень Жанна Д’Арк и гвоздика турецкая.

Второй шаг: Клонирование эксплантатов. Среды, в которые мы высаживали растения имели разные рН. И нашей задачей на этом этапе было тщательное наблюдение за процессом роста и развития растений в этих средах. Процесс протекает в условиях стерильности. Далее необходимо дождаться укоренения клонов.

Третий шаг: растения из пробирок пересаживаем в торфяные таблетки. Этот период очень ответственный, так как в процессе адаптации растение должно научиться заново всем физиологическим процессам. На этом этапе остаются самые выносливые.

Четвёртый шаг. Пересадка растений в горшки с почвой. В них они вырастают до тех размеров, которые позволяют их высадить в открытый грунт.

Пятый шаг. Высаживание растений в открытый грунт. Ежевику высадили вдоль забора, а гвоздику перед школой. Сирень ещё не достигла стадии саженца для высадки.

Вывод: древесные и кустарниковые культуры возможно выращивать из клонированного материала в условиях школы при наличии биолаборатории.

Перспектива: выращенные из клонированного материала саженцы будут высажены на прилегающей территории пришкольного участка и посёлка.

Таким образом, данная система работы позволяет сделать вывод, что плодотворная работа по организации научно –исследовательской деятельности учащихся в рамках экологического воспитания с применением современных методов биотехнологии растений носит инновационный характер. Новизна проявляется в содержании деятельности, формах, методах организации работы с одаренными детьми. Системный подход в организации работы позволяет создать такие условия, в которых каждый ученик приобретает позитивный личностный опыт в соответствии со своими способностями, возможностями и раскрывается как творческая личность.

Каждый ученик нашего кружка гордится своим вкладом в дело оздоровления окружающей среды.