Мастер-класс «Методические приемы формирования исследовательской компетенции учащихся на уроках биологии»
методическая разработка по биологии

Мастер-класс

«Методические приемы формирования исследовательской компетенции учащихся на уроках биологии»

                                                                                                           Исакова М. Л.

учитель биологии

МАОУ «Гимназия №14» г. Улан-Удэ

                                           

Актуальность: особенности развития современного общества и образования требуют новых подходов к организации учебно-воспитательного процесса, новых качеств в портрете выпускника, подготовленного и разносторонне развитого, способного самостоятельно решать многие вопросы, находить оптимальные варианты развития ситуаций, генерировать идеи и предлагать проекты. Всему этому может научить школьника исследовательская компетентность - совокупность знаний, способностей, навыков и опыта в проведении исследования, получении определенного нового знания, нового интеллектуального продукта, нового решения проблемы, то есть  качества и умения, которые человек должен проявлять в проведении эффективного исследования любого вопроса.

Идея: проведение исследовательской деятельности учащихся требует значительных ресурсных затрат, в первую очередь времени, кабинета и пр., поэтому   формирование умений и навыков самостоятельной исследовательской деятельности целесообразно проводить последовательно во время учебных занятий, то есть проводить обучение  выдвижению гипотез, обучение поиску информации, экспресс-исследованиям  и пр.

Цель мастер-класса: познакомить с различными методами и приемами формирования исследовательской компетенции ученика во время уроков биологии.

Методические приемы формирования исследовательской компетенции:

Обучение детей умениям задавать вопросы и отвечать на них.

Одно из главных, базовых умений исследователя – умение выдвигать гипотезы, строить предположения. Для того, чтобы научиться вырабатывать гипотезы, надо научиться задавать вопросы. Для развития умения задавать вопросы можно предложить ученикам задавать вопросы тому, кто изображён на иллюстрации в учебнике, либо попытаться ответить на вопросы, которые мог бы задать тебе тот, кто изображён на этой иллюстрации.

Игра “Горячий стул”. Приглашается из класса  ученик, который отвечает на вопросы одноклассников, задаваемые по определённой теме или определённому параграфу. При неверных ответах стул под ним “нагревается” и наоборот.

  Строим предположения. Например, при изучении темы “Годовой жизненный цикл и сезонные явления жизни птиц” ( Биология, 8 класс) можно предложить учащимся ответить на вопрос: Как птицы узнают дорогу на юг?

В данном случае у детей возникают следующие гипотезы, то есть предположения: «птицы определяют дорогу по солнцу и звёздам», «птицы сверху видят растения (деревья, траву и др.): они указывают им направление полёта», «птиц ведут те, кто уже летал на юг и знает дорогу», «птицы находят тёплые воздушные потоки и летят по ним» и др.

  Обучение поиска информации.

  Предлагать в виде домашнего задания подготовку небольших сообщений на определённые темы, но с условием – информация берётся с определённых источников, которые обязательно заранее указывать. Например, сообщения о насекомых из книги Жана Анри Фабра “Жизнь насекомых. Рассказы энтомолога”, сообщения о костных рыбах из книги Г. И. Галазий “Байкал в вопросах и ответах” и пр. При этом обязательно учитывать наличие книг в библиотеке, либо наличие электронного варианта в Интернете.  

Экспресс-исследования.

Проведение биологических экспериментов в 9 классе при изучении анатомии. Подобные эксперименты способствуют формированию определённых компетенций, необходимых для более глубоких исследований.

     1)Влияние носовой полости на голосообразование.
Исследование. Предлагается произнести слоги «ле», «ля», «ли». Зажмите нос рукой и сделайте то же самое.
Вопрос. Почему есть разница в звучании?

Ответ. Носовая полость выступает как резонатор звука.

           2) Выяснение роли кожных складок, лежащих в области суставов.
Вопрос. Почему кожа на тыльной стороне пальцев в области суставов собрана в складки?

Исследование. Оттяните вверх складку кожи в области межфалангового сустава и попытайтесь согнуть палец. Это невозможно.

Ответ. Следовательно, кожные складки связаны с функциями суставов пальцев.

3)  Выявление функций периферического зрения (роль рецепторов сетчатки - палочек и колбочек в восприятии цвета).

Вопрос. Как работают рецепторы сетчатки?

Исследование. К доске вызывают испытуемого. Он фиксирует взгляд на точке перед ним. Затем берут красный предмет (ручку, карандаш) и быстро показывают испытуемому так, чтобы предмет был виден сбоку короткое время и убирают. Испытуемого спрашивают, что это был за предмет. Обычно он отвечает верно. Задают вопрос, какого цвета был предмет. Испытуемый ошибается.
Ответ. Палочки воспринимают форму, движение, но не воспринимают цвет. На периферической части сетчатки большинство палочек.

Приём группировки.

Прием ориентирован на развитие умения систематизировать и анализировать информацию на всех стадиях ее усвоения. Способствует развитию интеллектуальных способностей, логического мышления учащихся.
Суть приема заключается в том, что учащимся предлагается ряд понятий,  которые необходимо сгруппировать,  объединив по общим признакам.

Например, предлагается ряд понятий: жабры, суша, вода, легкие, черепаха, лягушка, саламандра, кожа, жаба, тритон, ящерица, квакша, трёхкамерное сердце, кожные железы, роговая чешуя.
Задание – сгруппировать их, объединив по общим признакам по следующему алгоритму:
а) сравнить понятия;
б) выделить общие признаки;
в) сгруппировать;

г) объяснить причину такой группировки.

Составление аналитических схем.

Овладению материалом способствует также представление информации в виде схем или выделение в ней главного и второстепенного. Принцип составления таких схем заключается в следующем: целое условно делится на части, имеющие различное строение и значение. Овладение приемом составления аналитической схемы помогает пониманию отношений между частями, уменьшает количество ошибок при определении соподчинения частей.
Например, при изучении особенностей наследственности и изменчивости в 9 классе предлагается составить кластер по тексту параграфа “Закономерности изменчивости”:
                                                   

                                                         Изменчивость организмов

                                                                 /                       \

                                 Генотипическая                                      Фенотипическая

                                       /                  \

                 Комбинативная          Мутационная

Вопрос: Куда относится онтогенетическая изменчивость?

В прием входят следующие действия: 
1) установление критерия мысленного разделения объекта (анализ);
2) деление на основные, различные по строению, составу или функции части;
3) условное обозначение этого деления; 
4) дальнейшее разделение объекта на более мелкие части. 

Подбор ассоциаций.
Учащимся предлагается записать все ассоциации, возникающие у них при слове, например,  «Мутация».
1 этап: Учащиеся записывают все возникшие у них ассоциации на листе бумаги или в тетради.
2 этап: Объединяют ассоциации в группе.

3 этап: Работая в группе, составляют рассказ «Что мы знаем о мутациях», используя все ассоциации группы.
4 этап: Работая в группе, выполняют задание: Представьте, что климат на планете изменился (похолодание, потепление, изменение процентного содержания кислорода и пр). Какими качествами должен будет обладать человек, какие мутации будут полезными при этих изменениях и почему?

Учащиеся выдвигают гипотезы, ищут ответы на вопросы, анализируют информацию, обобщают полученные знания.

Постановка проблемной задачи и решение ее через проигрывание различных ситуаций.

Слушатели делятся на 5 групп. Каждая группа с помощью определённого методического приёма формирует исследовательскую компетентность.

Проблема “Стволовые насекомые – друзья или враги?”.

Инструктивная карточка I группы:
Используя данную иллюстрацию, выскажите предположения об особенностях жизнедеятельности данного организма, исходя из его строения.

Усач чёрный сосновый.

  


Инструктивная карточка II группы:
Используя данный текст, составьте сообщение о значении стволовых насекомых.

В насаждениях десяти регионов сосредоточено 98 % площади всех очагов стволовых насекомых по России. Наиболее распространенной причиной возникновения очагов массового размножения стволовых насекомых  являются лесные пожары. Они создают благоприятные условия для развития стволовых насекомых, которые многократно увеличивают масштабы негативных последствий. Наиболее часто встречаются следующие виды насекомых: лубоеды сосновые (большой и малый), усач черный сосновый, короед шестизубый (стенограф), лубоед еловый большой, усачи черный еловый большой и малый, усач серый длинноусый. Наибольшую площадь из всех перечисленных выше насекомых занимают очаги усача черного соснового – 223,4 тыс. га (11,4%), в том числе в Красноярском крае – 166,9 тыс. га, Иркутской области – 23,6 тыс. га, Новосибирской области – 6,6 тыс. га, Алтайском крае – 4,0 тыс. га. Заселяясь на ослабленные огнём деревья, стволовые насекомые делают насечки и откладывают яйца, из которых развиваются личинки,  окончательно разрушающие древесину. Происходит вспышка их численности, возникают новые очаги массового размножения стволовых вредителей.

Важнейшей задачей лесного хозяйства должно быть, в первую очередь, сохранение лесов в устойчивом состоянии, ограничение уровня антропогенного воздействия в пригородных лесах, лесопарках, своевременная выборка сухостоя, ветровальных древостоев, борьба с лесными пожарами.

Инструктивная карточка III группы:
Используя данное оборудование, проведите экспресс-исследование.

Оборудование: участки древесины (можно фрагменты сосновых дров) со следами деятельности личинок стволовых насекомых.  
Вопрос. Откуда появились такие следы?

Исследование. Рассмотреть предложенные предметы, ходы в древесине, буровую муку, лётные ходы.  

Ответ. Данные следы оставлены организмами с мощными жвалами, продолговатым телом, использующими древесину для питания и защиты, развивающимися в ней.

Инструктивная карточка IV группы:

Предлагается записать все ассоциации, возникающие при слове «Лесной пожар».
1 этап: записать все возникшие у них ассоциации на листе бумаги.
2 этап: составить рассказ «Последствия лесного пожара», используя все ассоциации группы.
3 этап: Представьте, что лесной пожар потушен, что будет происходить далее с деревьями, ослабленными огнём?

Инструктивная карточка V группы:
Предлагается ряд понятий,  которые необходимо сгруппировать,  объединив по общим признакам: спелый лес, поросль, насекомые-ксилофаги (поедающие древесину), разрушение древесины, образование перегноя, пищевая цепь, старые деревья, положительное значение, отрицательное значение, ослабленные болезнями деревья, ослабленные огнём  деревья, жизненный цикл, стволовые насекомые.

Задание – сгруппировать их, объединив по общим признакам по следующему алгоритму:
а) сравнить понятия;
б) выделить общие признаки;
в) сгруппировать;

г) объяснить причину такой группировки.

Выступление групп, общий вывод с ответом на вопрос “Стволовые насекомые – друзья или враги?”

Стволовые насекомые, являясь ксилофагами,  в природе выполняют роль разрушителей древесины. Они нападают на старые ослабленные деревья и ускоряют процесс их разложения. Но, при заселении на ослабленные огнём деревья, способные восстановиться (например, сосны после низового пожара),  происходит вспышка численности этих насекомых, что несомненно влияет на лесную экосистему. Также их личинки технически портят древесину, что наносит существенный ущерб лесной  перерабатывающей промышленности, поэтому зачастую жуков-усачей называют стволовыми вредителями. Поэтому, являются ли стволовые насекомые врагами или друзьями – зависит от человека. Лесные пожары, даже быстро потушенные, имеют долгое эхо негативных последствий.

Результативность образовательной деятельности по данной технологии.

Формирование умений и навыков самостоятельной исследовательской деятельности, проводимое во время учебных занятий, в дальнейшем позволяет заниматься индивидуально или с группой мотивированных учащихся, получивших базовые навыки проведения научно-исследовательской работы. Подбирается наиболее интересная для них тема, выявляется проблема, гипотеза, ставится цель и задачи исследования. Учащийся работает с литературой, анализирует, ставит эксперименты, отвечает на вопросы. Задача учителя консультировать его, корректировать работу, что можно делать дистанционно, например.

За время моей педагогической деятельности учащимися выполнены исследовательские работы по изучению синантропных мух, жуков-усачей, жуков-короедов, иксодовых клещей, махаонов, божьих коровок, коста-риканских тараканов, пауков-птицеедов и пр. Данные исследовательские работы являются победителями и призёрами в Республиканских НПК “Серебряная альфа”, “Шаг в будущее”, “Земля – наш общий дом” и др.  Работа “Изучение божьих коровок, как афидофагов” стала призёром Городской НПК “шаг в будущее»    (https://nsportal.ru/isakova-mariya-lvovna).

Учащиеся, увлечённые биологией, расширяющие и углубляющие свои знания, становятся участниками и призерами, победителями биологических, экологических олимпиад разного уровня.  Далее, после окончания школы выбирают профессию, связанную с биологией, экологией.