Организация исследовательской деятельности
статья

Организация исследовательской деятельности обучающихся

в условиях школьного технопарка

Овладение самостоятельной исследовательской деятельностью обучающимися в образовательном учреждении выстраивается в виде целенаправленной систематической работы на всех ступенях образования. Данный вид деятельности успешно организуется в условиях школьного технопарка. Использование программно-аппаратного комплекса AFS  позволяет повысить роль эксперимента в исследовательской деятельности учащихся, поскольку существенно облегчает его подготовку, сокращает время проведения и повышает наглядность за счет новых возможностей сбора, обработки, передачи и представления информации.

Исследовательская деятельность, как особый вид интеллектуально-творческой деятельности, строится на   базе  исследовательского   поведения.

Исследовательское поведение – важнейший источник получения ребенком представлений о мире. Доктор психологических наук А.И.Савенков рассматривает исследовательское поведение как «вид поведения, выстроенный на базе поисковой активности и направленный на изучение объекта или разрешение нетипичной (проблемной) ситуации».

Использование программно-аппаратного комплекса AFSТМ позволяет формировать исследовательское поведение обучающихся, так как учащиеся работают сами над изучаемой, интересующей их, проблемой, совершенствуют экспериментальные умения и практические навыки, имеют возможность самостоятельно анализировать данные, полученные в ходе  обработки и визуализации информации, при этом получая не только знания, но и опыт работы с интересной и современной техникой, компьютерными программами.

Под исследовательской деятельностью в целом понимается такая форма организации работы, которая связана с решением обучающимися задачи с неизвестным заранее решением.

Научно-исследовательская деятельность – это вид деятельности, направленный на получение новых объективных научных знаний.

Учебно-исследовательская деятельность – это деятельность, главной целью которой является образовательный результат, она направлена на обучение, развитие у школьников исследовательского типа мышления.

Необходимые умения для исследовательской деятельности:

• умение задавать и отвечать на вопросы;
• умение аргументировать свою позицию;
• умение выделять главное в тексте;
• умение преобразовывать информацию в различные формы;
• умение интерпретировать информацию, полученную из разных форм;
• умения сравнивать, обобщать, делать выводы и т.д.

Одной из проблем, возникающих при организации и сопровождении исследовательских проектов школьников с использованием возможностей школьного технопарка, является выбор темы исследования. Для того чтобы помочь учащемуся определиться с направлением и темой исследования, необходимо создать условия, при которых выявляется противоречие между имеющимися знаниями и новой информацией. В основе любой проблемы лежит противоречие, а тема отражает характерные черты проблемы. Главная задача учителя - научить видеть необычное в обычном, замечать сложности и противоречия там, где другим все кажется привычным и ясным. Самый простой способ развить умение видеть проблемы - учить смотреть на одни и те же предметы с разных точек зрения. При проведении демонстрационных и лабораторных работ с использованием датчиков Vernier и методического обеспечения AFSTM на уроках предметов естественно - научного цикла можно создавать противоречивые ситуации, которые будут способствовать формированию мотивации на участие хотя бы в самой маленькой исследовательской работе. Важным моментом является то, что появляется возможность осуществлять интеграцию между отдельными предметами внутри предметной области, а также между различными предметными областями.

При этом тематика исследовательских работ предлагается педагогом с учетом возрастных психолого-физиологических особенностей обучающихся, а также исходя из способности ученика освоить оборудование, провести эксперимент и интерпретировать полученные данные.

Так, например, для учеников в начальной школе определяющим при выборе тематики будет повышение мотивации включения в самостоятельную работу. Направления работ должны находиться в зоне ближайшего развития.

Примеры работ, которые можно выполнить с использованием оборудования школьного технопарка:

• - Микрофлора воздуха жилых помещений
• Исследование экологической среды жилого помещения
• Оценка степени защиты российских денег
• Значение кислотности почв
• Изучение влияния бытовых кислот и щёлочей на организм человека
•  Анализ способности почв удерживать воду
• Определение объёмного содержания грунтовой воды в  почвах города
• Исследование способов регулирования влажности садовой почвы с помощью удобрений
• Анализ качества вод реки

Для обучающихся в основной школе темы исследовательских работ можно выбирать из любой содержательной области: предметной, межпредметной, внепредметной. Но здесь необходимо помнить, что в соответствии с возрастной спецификой на первый план у подростка выходит освоение коммуникативных навыков, и поэтому исследовательскую деятельность целесообразно организовывать в групповых формах, а исследуемые проблемы – близкие пониманию и волнующие подростков в личном плане, социальных, коллективных или личных взаимоотношений.

Примеры работ, которые можно выполнить с использованием оборудования школьного технопарка:

• Влияние энергетических напитков на живые организмы
• Определение уровня физического развития на основе изучения функционального состояния ССС
• Изучение  ССО подростка с помощью индекса Хильдебрандта
• Анализ изменения ЧСС у курящих и некурящих подростков
• Влияние курения на функциональные возможности организма подростка
• Влияние компьютера на успеваемость учащихся среднего звена
• Оценка устойчивости древесно-кустарниковых растений в зеленых насаждениях жилого района г. Лянтор
• Школьное питание и психоэмоциональное состояние младшего школьника
• Комплексный анализ почвы пришкольного участка
• Оценка степени защиты одежды из различных видов ткани от УФ-излучения
• Оценка степени защиты солнцезащитных очков от УФ-излучения солнца
• Оценка степени защиты солнцезащитных кремов от УФ-излучения солнца

Для учащихся в старшей школе темы работ определяются исходя из личностных предпочтений и, чаще всего, находятся в области самоопределения каждого отдельно взятого ученика.

Примеры исследований, которые можно предложить учащимся старшей школы:

• Влияние использования бытового фильтра на качество питьевой воды
•    Оценка функционального состояния вегетативной нервной системы у школьников  в течении учебного года.
• Изучению влияния нефти на биологическую активность почвы
• Пирогенная трансформация почв и ее влияние на восстановление лесных фитоценозов Сургутского района,
•  Исследование влияния экотоксинов дыма на здоровье человека,
• Исследование особенностей жизненной     среды г. Лянтор,
• Начальные стадии пирогенной сукцессии 

Определение цели, задач, объекта и предмета исследования, выдвижение гипотезы - это те умения, которые составляют методологию научного познания и формируют исследовательскую компетенцию.

После того как цель определена необходимо выбрать методы исследования. Учащиеся должны иметь представление о том, что метод исследования - способ, с помощью которого достигаются цели и решаются задачи исследования.

Метод наблюдения - представляет собой активный познавательный процесс, опирающийся на работу органов чувств. Наблюдение как средство познания дает первичную информацию о мире. Так, используя программное обеспечение, можно провести наблюдение за состоянием сердечно-сосудистой системы человека в стрессовой ситуации. Во время вводной беседы к эксперименту необходимо выяснить, насколько учащиеся могут определить для себя, что такое стресс. Чаще всего в понимании школьников это реакция их организма на какие-то ситуации, связанные с нервными переживаниями. Большим открытием для них является тот факт, что кашель, резкий перепад температуры способны ввести наш организм в стрессовое состояние. С помощью датчика частоты сердечных сокращений (пульсометра) можно провести эксперимент «Изменение частоты сердечных сокращений во время кашля», который позволяет пронаблюдать реакцию сердца на кашель. Эксперимент «Изменение частоты сердечных сокращений до и после стрессового воздействия» обеспечивает наблюдение за реакцией сердца на периферическое воздействие холодом. Эти эксперименты расширяют представление школьников о возможных объектах наблюдения.

Комплекты для интерактивных занятий по естествознанию  (включающие интерактивный беспроводной микроскоп, устройство измерения и обработки данных labQuest 2  и планшетные компьютеры) позволяют проводить исследовательские работы на природе.

Например, провести с помощью данного комплекта наблюдение и мониторинг за мхам и лишайниками нашего края  и написать исследовательский проект по теме «Определение чистоты воздуха по лишайникам»

Метод сравнения - позволяет установить сходство и различие предметов и явлений действительности. В результате сравнения выявляются общие признаки. Сравнивать необходимо лишь такие явления, между которыми может существовать определенная объективная связь. Сравнение должно вестись за существенными, важными признаками. Например, демонстрация «Изучение функционального состояния сердечно-сосудистой системы до и после физической нагрузки» дает возможность сравнить изменения кровяного давления и частоты сердечных сокращений до и после физических нагрузок. Следовательно, этот эксперимент может быть использован при выполнении работ, целью которых является формирование навыков здорового образа жизни. Такие же возможности позволяют реализовать эксперименты к демонстрациям «Изучение функциональной активности сердечно-сосудистой системы» (сравнивается частота пульса за разные отрезки времени), «Изучение функции дыхания человека» (сравнение частоты дыхательных движений до и после физических нагрузок). 

В условиях ШТ методом сравнения можно провести работу Например при проведении анализа качества вод рек. На месте исследования ребенок может собрать данные и сравнить качество воды по следующим показателям.

(РН, температура, общее количество растворенных твердых веществ, жесткость воды, содержание кислорода)

Метод измерения - это определение численного значения некоторой величины посредством единицы измерения. Ценность измерения в том, что оно дает точные, количественно определенные сведения об окружающей действительности. Важнейшим показателем качества измерения, его научной ценности является точность, которая зависит от усердия исследователя, от применяемых им методов. Но главным образом точность зависит от использующихся и применяемых измерительных приборов. Например, с помощью датчика содержания кислорода и датчика температуры можно провести эксперименты «Изучение потребления кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе», «Исследование изменений температуры и концентрации кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе». Результаты измерений позволяют сделать выводы об образе жизни, который ведет исследуемый, разработать рекомендации, провести мониторинг над состоянием организма.

Эксперимент как метод предполагает вмешательство в естественные условия существования предметов и явлений. Это значит, что с помощью эксперимента можно воспроизвести отдельные стороны предметов и явлений, создать специальные условия и получить возможность изучить предмет или явление без осложняющих обстоятельств.

LabQuest (минилаборатория) — это одновременно программное и аппаратное обеспечение. Комплекс позволяет производить сбор данных измерений экспериментальных работ по химии, биологии, физике и обеспечивает их аналитическую и графическую обработку.

Помимо эмпирических (опытных) методов исследования есть теоретические, это анализ и синтез.

Анализ - метод научного исследования путем разложения предмета на составные части.

Изучение слаженности работы сердца и легких проводится с помощью датчика частоты сердечных сокращений (пульсометра) и датчика частоты дыхательных движений. В ходе эксперимента определяется частота сердечных сокращений, частота дыхательных движений, рассчитывается индекс слаженности работы сердца и легких (индекс Хильдебрандта). Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о слаженности работы сердца и легких.

Синтез - соединение различных элементов, сторон объекта в единое целое (систему), которое осуществляется как в практической деятельности, так и в процессе познания.

Экспериментальная часть к исследовательской работе организуется с использованием инновационного оборудования, поэтому обучающихся необходимо познакомить с принципами его работы, методикой проведения демонстрационных и лабораторных работ. Все участники эксперимента должны быть ознакомлены с техникой безопасности. Содержание инструктажа зависит от характера эксперимента и датчиков для него.

Целесообразно применять следующую классификация творческих работ учащихся, проводимых с использованием возможностей школьного технопарка:

Экспериментальные — творческие работы, написанные на основе выполнения эксперимента, описанного в науке и имеющего известный результат. Носят скорее иллюстративный характер, предполагают самостоятельную трактовку особенностей результата в зависимости от изменения исходных условий.

Натуралистические и описательные — творческие работы, направленные на наблюдение и качественное описание какого-либо явления. Могут иметь элемент научной новизны. Отличительной особенностью является отсутствие корректной методики исследования. Одной из разновидностей натуралистических работ являются работы общественно-экологической направленности. В последнее время, по-видимому, появилось еще одно лексическое значение термина «экология», обозначающее общественное движение, направленное на борьбу с антропогенными загрязнениями окружающей среды. Работы, выполненные в этом жанре, часто грешат отсутствием научного подхода.

Исследовательские — творческие работы, выполненные с помощью корректной с научной точки зрения методики, имеющие полученный с помощью этой методики собственный экспериментальный материал, на основании которого делается анализ и выводы о характере исследуемого явления. Особенностью таких работ является непредопределенность результата, который могут дать исследования.

В организованное обучение в общеобразовательном учреждении рекомендуется включение исследовательской деятельности на основе интеграции общего и дополнительного образования, так как данный вид деятельности обучающихся характеризуется:

гибкостью, так как выстраивается в соответствии со спецификой выполняемой задачи, склонностями и способностями конкретного обучаемого;

индивидуальностью, так как основывается на индивидуальных формах работы педагога и обучаемого — сопровождение (открытое или скрытое) исследовательской деятельности ребенка (индивидуальные занятия и консультации, выездные мероприятия, семинары и конференции).

Исследование с точки зрения учителя — это интегративное дидактическое средство развития, обучения и воспитания, которое позволяет вырабатывать и развивать специфические умения и навыки проектирования и исследования у обучающихся, а именно учить:

проблематизации (рассмотрению проблемного поля и выделению подпроблем, формулированию ведущей проблемы и постановке задач, вытекающих из этой проблемы);

целеполаганию и планированию содержательной деятельности ученика;

самоанализу и рефлексии (результативности и успешности решения проблемы проекта);

представление результатов своей деятельности и хода работы;

презентации в различных формах, с использованием специально подготовленный продукт проектирования (макета, плаката, компьютерной презентации, чертежей, моделей, театрализации, видео, аудио и сценических представлений и др.);

поиску и отбору актуальной информации и усвоению необходимого знания;

практическому применению школьных знаний в различных, в том числе и нетиповых, ситуациях;

выбору, освоению и использованию подходящей технологии изготовления продукта проектирования;

проведению исследования (анализу, синтезу, выдвижению гипотезы, детализации и обобщению), что требует от нас с вами современное образование.