Организация исследовательской деятельности учащихся на уроках биологии и во внеурочное время (методические рекомендации)
статья по биологии на тему

Писаренко Надежда Ивановна,

учитель биологии

МБОУ СОШ №23

с. Новозаведенное

Ставропольский край

Организация   исследовательской деятельности учащихся на уроках биологии и во внеурочное время (методические рекомендации) 

В проекте федерального государственного образовательного стандарта общего образования второго поколения предъявляются высокие требования к метапредметным результатам освоения выпускниками школы программы по биологии. Выпускники должны овладеть составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы, объяснять, доказывать, защищать свои идеи.

      Каждый учитель хочет, чтобы его ученики хорошо учились, с интересом и желанием занимались в школе. В этом заинтересованы и родители учащихся. Но подчас и учителям, и родителям приходится с сожалением констатировать: «не хочет учиться», «мог бы прекрасно заниматься, а желания нет». В этих случаях мы встречаемся с тем, что у ученика не сформировались потребности в знаниях, нет интереса к учению.
В чем сущность потребности в знаниях? Как она возникает? Как она развивается? Какие педагогические средства можно использовать для формирования у учащихся мотивации к получению знаний?

В своей педагогической практике важное место я отвожу исследовательской работе - работе, связанной с решением творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным результатом. Учебное исследование имеет целью приобретение учащимися навыка исследовательской деятельности, освоения исследовательского типа мышления, формирования активной позиции в процессе обучения.

Какие же конкретно задачи я ставлю при обучении учеников проектной и исследовательской деятельности? Их можно наметить несколько, но ведущими будут следующие:

• формировать и развивать творческие способности ученика;
• развивать умения и навыки в постановке проблем и нахождения способов их решений;
• создать мотивирующий фактор в обучении и самообразовании;
• заложить основы чувства индивидуальной ответственности за свои поступки, принятые решения и действия;
•  развить у ученика коммуникативные умения и навыки и т.д.

      Грамотно проводить исследования может не только человек, занимающийся наукой профессионально, но и тот, кто еще учится в школе. 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 требованием программы, но и развивают у них логическое мышление, создают внутренний мотив учебной деятельности в целом.

     Проблема исследования связана с преодолением противоречия между необходимостью активизации познавательной деятельности, развития исследовательских наклонностей школьника, его познавательного интереса к изучению биологии и преобладанием анатомо-морфологического материала в содержании школьного курса биологии.

Еще Сухомлинский отмечал: «Страшная эта опасность – безделие за партой, безделие месяцы, годы. Это развращает морально, калечит человека и … ничего не может возместить того, что упущено в самой главной сфере, где человек должен быть тружеником – в сфере мысли».

     Разнообразие объектов и процессов, изучаемых на уроках биологии, обеспечивает огромные возможности для исследовательской деятельности, в процессе которой обучающиеся учатся излагать свои мысли, работать индивидуально, в группе и в коллективе, конструировать прямую и обратную связь. Организация исследовательской деятельности позволяет учителю обеспечить самостоятельную отработку пропущенного учебного материала – например, провести самостоятельное исследование по заданной теме в форме наблюдения и записать результаты, а также мотивировать успешного ученика головоломным заданием – например, провести исследование на базе медиа – лаборатории с использованием компьютера и защитить результаты исследования.

      Элементы исследовательской деятельности на уроках биологии  применяю уже в 6-х и даже в 5-х классах.

В курсе «Природоведение» на уроках по темам: «Животные клетки», «Разнообразие живого», «Среды обитания», «Методы изучения живой природы» и т. д. дети с большим интересом рассматривают под микроскопом одноклеточные и многоклеточные организмы. Они изучают, наблюдают, сравнивают, исследуют.

Проведение учебного эксперимента

Сюда относятся все лабораторные и практические  работы по биологии, начиная с 6-го класса и заканчивая 11 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 цифрового  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. Я демонстрирую  микропрепараты с помощью цифрового микроскопа.
Учебный эксперимент – один из продуктивных методов обучения.

Большое внимание уделяю  практическим работам в разделе «Общая биология», которые можно использовать в экологии при изучении «отдельных» тем. Время проведения практических работ — в течение года. Цель проведения подобных работ — совершенствование умений и навыков, учащихся по организации поисковой и исследовательской деятельности. Задания практических работ имеют экологическую направленность и выполняются индивидуально или в группах. Они создают условия для личной заинтересованности ученика в конечном результате его деятельности и в самом процессе его достижения.

Нетрадиционные уроки (урок-презентация, урок – дискуссия)

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.

Исследовательские проекты

Исследовательские проекты  считаю  высшей ступенью исследовательской деятельности учащихся. Овладев методом  теоретических экспресс-исследований,  приобретя навыки практической экспериментальной работы, учащиеся 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

 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).

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.)

 Для активизации исследовательской деятельности у младших школьников и формирования мотивации  знакомлю их  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.

Формирование исследовательских навыков происходит не только в учебное время, но и во внеурочное.

 Виды исследовательской деятельности  во внеурочное время:

1. Подготовка и участие в олимпиадах по биологии, экологии.
2. Участие в конкурсах, природоохранных мероприятиях и акциях. 

3. Участие в образовательных экспедициях (экскурсиях по экологической тропе, походах по родному краю).  Конкурс фоторепортажей об экологической, социально- полезной деятельности « Эко-Око».
4. Проведение кружков, элективных курсов.

5. Написание творческих работ.
6. Выполнение мини – исследований.
7. Создание буклетов.
8. Создание презентаций
9. Создание моделей.
10. Оформление альбомов.

На протяжении нескольких лет  я возглавляю  научное экологическое объединение учащихся «Исследователи природы».  Программа НЭОУ «Исследователи природы» предназначена для развития интеллектуальных и творческих способностей, самостоятельности мышления, приобщения учащихся к научным исследованиям, подготовки к предметным олимпиадам, к сдаче выпускных экзаменов.

Программу отличает целостность, главной идеей является выявление закономерностей развития и разнообразия жизни на Земле, взаимосвязи этих процессов и роли их в культуре человека. Содержание программы отражает состояние науки и ее взаимосвязи с решением современных проблем.

Члены научного общества проводят рейды и акции природоохранного значения, принимают участие в благоустройстве территории школы и села, озеленении, участвуют в акции по очистке реки Кума.

    Задания исследовательского характера увлекают детей. Исследовательскую деятельность провожу в три этапа: исследовательские игры для детей 5-6 классов; исследовательские проекты для среднего звена 7-8 классы; научно-исследовательские работы 9-11 классы. Получая собственный экспериментальный материал, обучающиеся проводят анализ  и делают выводы о характере исследуемого материала. Например, в работе «Питание птиц зимой» ребята  подсчитывают количество птиц в районе школьного участка, наблюдают за их поведением и делают выводы о характере их питания, разнообразии. Работа «Сохраним родники» позволяет узнать много интересного о свойствах воды, прикоснуться к истории родного края.

         Опыт исследовательской деятельности – необходимый компонент  подготовки школьников к решению многообразных учебных, впоследствии – жизненных задач, в том числе и выбора будущей профессии.

     Итогом исследовательской деятельности является  участие   учеников в конкурсах, научно-практических конференциях муниципального и регионального  уровней: «Зеленая планета», «Юннат», «Подрост», «Юные исследователи окружающей среды».  

     В ходе работы над учебным исследованием происходит  развитие следующих исследовательских умений: понимание сущности проблемы и формулирование проблемного вопроса, формулирование и обоснование гипотезы, определение задач исследования, отбор и анализ литературных данных, проведение эксперимента или наблюдения, фиксирование и обработка результатов, формулирование выводов, оформление отчета о выполнении исследования, а также развитие таких коммуникативных умений и навыков, как организация внутригруппового сотрудничества, совместная выработка способов действий, публичная презентация работы.

Привлекая учащихся к исследованиям, учитываю  их интересы. Все, что изучается, должно стать для ученика личностно — значимым, повышать его интерес и уровень знаний. Однако, предлагаемые темы и рекомендуемые ученику методы исследования не должны превышать его психолого-физиологические возможности. Исследовательская деятельность должна вызывать желание работать, а не отталкивать своей сложностью и непонятностью.

Так, например, теоретические экспресс-исследования ориентированы на работу по изучению и обобщению фактов, материалов, содержащихся в разных источниках. Темы таких исследований  позволяют 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  успешно справляются с такой формой исследования. Так, при изучении темы “Приспособленность растений к условиям окружающей среды”, ребята по материалам учебника знакомятся с тем, как приспособлены к обитанию в засушливых условиях кактусы, верблюжья колючка. Возможная тематика исследований: “Приспособленность растений степей к засушливым условиям обитания”,   “Приспособления растений к опылению”, “Приспособления насекомых к сбору пыльцы и нектара”. По результатам исследований ребята делают краткие сообщения, 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. Практикую  специальные лабораторные работы по инструктивным карточкам. У учащихся развиваются навыки самостоятельных наблюдений, умения исследовательской и практической работы, как в классе, так и в окружающей среде.

    Развитие новых информационно-коммуникационных технологий требует иного подхода к преподаванию школьных предметов. Увеличивающийся поток информации лучше усваивается учениками, если он излагается в доступной, наглядной форме. Этим требованиям отвечает работа с презентациями.

    Готовые презентации по биологии использую  в качестве наглядного и краткого пособия при изучении нового материала, закреплении знаний, коррекции знаний. Наиболее эффективной является работа в сотрудничестве «ученик — учитель биологии — учитель информатики». При этом создаются условия для реализации творческого потенциала учащихся, развития интереса к предмету. Ученик, сам, создавая презентацию, переосмысливает получаемую информацию и передает ее одноклассникам.

При этом повышается качество знаний самого ученика.

     Изложение материала в форме презентаций занимает немного урочного времени, при этом не теряется эффективность обучения. Это наиболее ценно при повторении материала и подготовке к экзаменам.

    Работая в сотрудничестве с учениками, создаю методическую копилку презентаций, которую можно использовать и при изучении новых тем, при повторении, при индивидуальной коррекции знаний.

    Приобретаемые навыки работы с научной литературой, интернет-ресурсами способствуют не только учебной деятельности и выбору профессии, но и обогащают жизненный опыт подростка.

Мы сотрудничаем: вместе ставим цели и задачи, корректируем наблюдения,  отбираем факты, значимые в данной работе, формулируем гипотезу, составляем план для проведения наблюдения. Ученики работают с огромным объемом информации по теме (отбирают, анализируют и применяют в работе).

Ученик, выполнив проект и защитив его, учится:

• планировать работу;
• письменно и устно представлять результаты своей работы;
• защищать и отстаивать свою точку зрения;
• отвечать за результаты работы;
• оформлять работу и т.д.

Постоянно овладевая умениями и навыками рационального учебного труда, тренируя себя по вопросам и заданиям, наблюдениям и опытам с натуральными объектами, учащиеся самостоятельно приобретают знания, дополняя и углубляя.

Таким образом, проектная и исследовательская деятельность учащихся, как никакая другая учебная деятельность, поможет учителям сформировать у ученика качества, необходимые ему для дальнейшей учебы, для профессиональной и социальной адаптации, причем, независимо от выбора будущей профессии.

     Одним из достижений современной цивилизации является создание Всемирной информационной сети, без которой сейчас невозможно представить деятельность учителя и организацию научно-исследовательской работы с учащимися. Одним из способов применения современных средств обучения является создание Web – сайта. Создание сайта нацелено на определение того сообщения, которое мы хотим донести до аудитории. Я считаю, что создание сайта – это процесс обретения лица и имиджа учителя. С этой целью я сконструировала и разместила в сети Личный сайт учителя. Хотелось сделать его стильным, удобным, информативным и посещаемым. На своих страницах я постаралась разместить информацию, которая, надеюсь, окажется полезной не только для учителей биологии, но также для учащихся и их уважаемых родителей.

    Самостоятельный поиск информации имеет смысл поручать в первую очередь старшеклассникам. На уроках в классах среднего звена использование материалов, полученных из Интернета, носит в большей степени познавательно-развлекательный характер, позволяет дополнительно заинтересовать учащихся и расширить их кругозор.

Введение технологии организации исследовательской деятельности в сочетании с информационными технологиями при изучении биологии позволяет:

1. Интенсифицировать все уровни образовательного процесса;

2. Рационально организовать познавательную деятельность учащихся;

3. Построить открытую систему образования, обеспечивающую каждому ученику собственную траекторию обучения;

4. Изучать явления и процессы внутри сложных биологических систем на основе использования средств компьютерной графики и компьютерного моделирования;

5. Представлять в удобном для изучения масштабе времени различные биологические процессы.

Появляется возможность в большей степени использовать некоторые универсальные особенности личности ребенка – естественный интерес и любопытство ко всему, потребность в общении и игре, а самое главное помогает заложить основу человеческого развития – стремление и способность к обучению в течение всей жизни.

   Выводы

1. Проектная и исследовательская деятельность учащихся способствует лучшему усвоению учебного материала
2. Отмечается повышение интереса к предмету при использовании разных методов обучения.
3. Проектная и исследовательская деятельность способствуют развитию навыков самостоятельной работы учащихся, творческого подхода к решению проблем.
4. Отрабатываются навыки работы с различными источниками дополнительной информации.
5. Работая по собственному плану действий, ученик меняет виды работ (практическая работа чередуется с теоретической), что важно для снижения утомления и выполнения здоровьесберегающего подхода к обучению.

  Учебное исследование становится реальным не тогда, когда нам вдруг захочется его вести, а тогда, когда мы сумеем подготовить к этому уровню работы и себя, и учеников.

Воспитание ученика-исследователя открывает широкие возможности для развития активной творческой личности, способной вести самостоятельный поиск, делать собственные открытия.

За время организации научно-исследовательской работы с учащимися я  убедились в эффективности данной инновации. Это проявляется в повышении интереса учащихся к изучаемому предмету, в увеличении количества участников и призеров школьных и муниципальных олимпиад, конкурсов,  многие из которых поступают в ВУЗы  на факультеты естественно-научного профиля.