Организация учебной деятельности учащихся
статья по экологии

ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

     Один из путей творческого восприятия современных наук — систематическая научно-исследовательская работа. Грамотно проводить исследования может не только человек, занимающийся наукой профессионально, но и тот, кто еще учится в школе.

Исследования, как правило, завершаются письменной работой, в которой подводятся итоги, делаются выводы, предложения. Письменные работы учащихся можно подразделить на следующие группы.

1. «Творческие работы».

    К ним относятся сочинения, описания на заданную тему, критические заметки и т.п. Их чаще выполняют младшие школьники (например: «Жизнь моей кошки»). Подобные работы не подпадают под понятие учебно-исследовательских или исследовательских работ, поскольку в них отсутствует исследовательский аспект в разработке и представлении материала и в связи с ненаучностью изложения.

2. Реферативные работы (литературные обзоры).

   Подготовка хорошего литературного обзора по любой теме — задача сложная для начинающих. При написании реферата подразумевается, что автор проработал большое количество монографий, сборников, статей, содержащих материал по интересующей его теме. Обычно при написании реферата учащиеся используют несколько книг или статей, имеющихся в наличии у самого школьника или у его руководителя.

Хороший реферат — тоже научная работа. Однако если в нем нет анализа и обработки представленного материала, то его нельзя отнести к научной работе. В этом случае он скорее попадает в категорию творческих работ. Литературный обзор по теме исследования обычно предусматривается в исследовательских работах как отдельная глава. (В последние годы, с развитием новых информационных технологий, появилась возможность с помощью Интернета пользоваться электронными библиотеками и сайтами, где помещены журналы, монографии и другие литературные источники по различным проблемам микробиологии, генетики, биохимии и т.д., что существенно облегчает начинающим исследователям поиск необходимой литературы при подготовке рефератов.)

3. Отчеты об экспедициях и поездках.

   В таких работах может содержаться интересный фактический материал, собранный в результате прохождения маршрута

или проведения наблюдений. Но часто он излагается просто в виде перечисления увиденного или представляет собой текст, переписанный из походных дневников, без какого-либо обобщения, систематизации и обработки собранных данных.

4. Исследовательские работы.

    Этот тип работ существенно отличается от описанных выше. В нем содержатся обязательные элементы научного исследования: постановка цели; формулирование задач; выбор методов сбора и обработки фактического материала; проведение наблюдений, опытов и экспериментов; анализ и обсуждение полученного материала, в результате которых исследователь получает ответы (выводы) на поставленные в задачах вопросы.

Различия между учебно-исследовательской и исследовательской работами мало существенны. Учебно-исследовательские работы выполняются учащимися под постоянным надзором и контролем со стороны преподавателей, часто с использованием упрощенных методик сбора и обработки данных, или по некоторому набору последовательных заданий, разработанных с учетом возраста и опыта начинающего исследователя. Результаты, которые могут получиться в процессе выполнения таких работ, часто известны руководителям заранее. Таким образом, эти работы - как бы упражнения на заданную тему, в ходе которых учащийся оттачивает свои умения и знания, необходимые для выполнения в будущем самостоятельного исследования.

Исследовательские работы подразумевают большую самостоятельность учащихся как при выборе методик, так и при обработке собранного материала. Они выполняются школьниками, уже имеющими некоторый опыт исследований, а руководители выступают при этом как консультанты и при необходимости помогают учащимся на разных этапах их выполнения.

И еще одно отличие. Учебно-исследовательская деятельность подразумевает, в первую очередь, ознакомление учащихся с различными методиками выполнения работ, способами сбора, обработки и анализа полученного материала, а также направлена на выработку умения обобщать данные и формулировать результаты. При проведении же исследовательских работ подразумевается, что учащийся уже познакомился с основными принципами и методами сбора и обработки данных, освоил их, и в состоянии сам оценить свои возможности в выполнении темы. Да и результаты, которые могут получиться, часто неизвестны даже преподавателям.

5. Комплексные работы.

    Часто во время экспедиций и других поездок школьники под руководством преподавателей выполняют различные исследования по многим направлениям. Это зоология и ботаника, география и геология, топонимика и этнография и т.д. Обычно по каждому разделу работают 2-3 учащихся. Выполненные исследовательские работы объединяются в общий отчет, где они представлены в виде отдельных разделов.

И если этот отчет имеет общую цель и поставленные задачи для всего исследования, а также проработанные методические вопросы, общие выводы или заключение, то такую работу можно назвать комплексным исследованием, осуществленным группой учащихся.

Если же каждый раздел имеет собственную цель и задачи, методику, выводы или заключение, то следует говорить не о комплексной работе, а об отчете экспедиции, практики и т.п. Руководителям таких работ не надо делать «сборную солянку» из не связанных между собой материалов, лучше помочь ребятам оформить исследования в виде индивидуальных или групповых исследовательских работ.

Подготовительный период в исследовательской работе

Обычно в исследовательской работе 1/3 времени занимают правильная формулировка темы и цели исследования, а также выбор или отработка его методики; 1/3 времени затрачивается на сбор материала и не менее 1/3 времени уходит на его обработку, обобщение, написание текста.

В подготовительный период рекомендуется собрать как можно больше информации о предмете изучения путем знакомства с литературой или обсуждения темы со специалистами. Важнейшее основание для выбора темы исследования — наличие какого-либо противоречия или отсутствие объективных данных.

Успех любой работы в первую очередь зависит от того, насколько ясно сформулированы ее цель и задачи. Цель работы должна быть конкретной, четко сформулированной, чтобы ясно выделить вопрос, на который мы хотим получить ответ. Нельзя, например, наблюдать за водными беспозвоночными вообще, но можно выяснить, к примеру, какие виды водных ракообразных или моллюсков водятся в конкретном пруду.

Кроме этого, цель должна быть доступна для конкретного исследователя. «Гигантизм» в выборе темы и цели работы — наиболее распространенная ошибка начинающих исследователей.

Формулировка задач исследования тоже довольно сложное и трудоемкое дело. Исследователю необходимо четко сформулировать, для чего делается работа, что надо наблюдать и выяснить, что хотелось бы узнать. Вопросы, которые ставятся в задачах, должны предполагать однозначный ответ. Условно возможные задачи (по задаваемым вопросам) можно подразделять на следующие типы (по Г.М.Длусскому и А.П.Букину, 1986, с изменениями):

1. Количественные задачи (отвечающие на вопрос «Сколько?»).

Пример: «Выяснить, сколько времени живет губка!».

2.  Количественные задачи на выявление связей между явлениями («Какова связь?»).

Пример: «Выявить связь между распределением зоопланктона и растительностью водоема».

3. Качественные задачи (отвечающие на вопрос «Есть ли?»).

Пример: «Установить, зависит ли количество видов водных ракообразных от температуры воды в водоеме».

4. Функциональные задачи (отвечающие на вопросы «Для чего?» или «Зачем?»).

Пример: «Изучить, для чего паук-серебрянка строит купол под водой».

5. Задачи на выявление механизмов (отвечающие на вопрос «Как?»).

Пример: «Выяснить, как зависит видовое разнообразие зоопланктона от сезона и времени суток».

6. Задачи на выявление причин явлений (отвечающие на вопрос «Почему?»).

Пример: «Установить, почему в течение суток изменяется распределение фитопланктона по акватории водоема».

Планирование работы также подразумевает необходимость выбора методов работы и определения методики проведения исследования.

Установление любых закономерностей начинается со сбора фактов, относящихся к теме исследования. Факты эти могут быть получены из уже опубликованной литературы. В биологии первоисточником, а нередко и единственным источником получения служат непосредственные наблюдения в природе или эксперименты, проводимые в лабораторных условиях.

Сбор научных фактов требует выполнения некоторых определенных правил:

1. Записи наблюдений делаются в специальных журналах или в полевом дневнике безотлагательно, как бы наблюдатель ни надеялся на свою память. Чтобы избежать путаницы, записи должны быть полными. Допустимы лишь общепринятые в науке сокращения и условные знаки.

2. Всякое исследование, по возможности, документируется не только записями, но и вещественными образцами. Это могут быть гербарий, коллекции добытых животных или следов их жизнедеятельности, фото-или видеоизображение.

3. Результаты каждого наблюдения, опыта или эксперимента должны быть воспроизводимыми, т.е. при повторении любого из проведенных экспериментов должны получаться сходные результаты. Необходимо также учитывать, что любой опыт или описание нуждаются в контроле и в проверке. И если результаты несколько отличаются, следует оценить их достоверность с помощью методов статистики.

4. Полученные результаты должны быть однозначными и не давать возможности различного толкования.

Результаты любой работы зависят от числа проведенных опытов, наблюдений и их обработки. Поэтому, выбирая методику, необходимо оценить, сколько следует провести однотипных измерений, наблюдений и т.п., какие использовать способы обработки первичных данных.

Сбор материала и принципы работы с ним

Основной метод получения научных выводов — сравнение результатов наблюдений, опытов и экспериментов. Нельзя сравнивать данные наблюдений, проведенных в разных местах и в разные сезоны. Опыты, как правило, ставятся не менее чем в двух вариантах. При этом тот из них, в котором условия остаются естественными или обычными, называется контрольным. Чем сложнее характер условий, в которых протекает опыт (или ведутся наблюдения), тем больше повторностей должно быть. Между опытом и наблюдениями в природе нет резкого отличия.

Очень часто материал или площадь исследуемого объекта настолько велики, что исследовать его весь невозможно. В таких случаях пользуются методом проб или выборки материала. Пробами могут быть отдельные участки местности (площадки, трансекты и т.п.), отрезки времени, отдельные части объекта и др.

Любые научные материалы должны быть достоверными, т.е. должны отражать истинную картину имеющихся в природе закономерностей, численных соотношений и процессов. Поскольку различные закономерности иногда взаимно затушевывают друг друга, очень малочисленные наблюдения и пробы часто дают данные, искаженные случайным взаимодействием каких-либо неучтенных обстоятельств.

Искажает истину и неосознанная предвзятость подбора проб. Выбор проб должен быть либо совершенно независим от исследователя, либо подчинен математической закономерности. В первом случае, например, изучающий видовой состав и особенности произрастания травянистых растений на лугу бросает, не глядя, палку за спину и там, где она упадет, закладывает пробную площадку (и так 5—10 раз). Математическое размещение проб — это размещение их в строго геометрическом порядке (в шахматном или через равные промежутки по прямой);  либо проведение наблюдений через равные промежутки времени; или выбор каждой пятой, десятой и т.д. пробы для обследования. Вместе с тем если пространство неоднородно, то, например, площадки размещают так, чтобы они характеризовали участки с разными свойствами.

При обработке собранных материалов (проб, наблюдений, опытов и т.п.) и изложении результатов необходимо как можно более полно сравнить полученные данные. Сведение их в таблицы или представление в графиках и диаграммах — самый наглядный и экономный способ обработки первичных данных. Однако сами по себе таблицы, диаграммы и графики — лишь материал для описаний и размышлений. Все результаты, подлежащие обсуждению, должны отражать только собственные наблюдения и опыты. Сравнивать их можно (а иногда и необходимо) с данными, содержащимися в литературе с обязательной ссылкой на используемые источники.

Обработку результатов проводят после окончания наблюдений или учетов на основании записей в полевых дневниках. Это можно делать различными способами. Например, записи полевых наблюдений ежевечерне систематизируют и группируют по видам в специальном дневнике (общей тетради). Или же заполняют «Карточку регистрации встреч» и т.п. Систематизированный фактический материал должен быть максимально достоверен, полноценен и охватывать весь период наблюдений, стиль изложения- максимально сжатый, главное внимание уделяется сводным таблицам, картам, рисункам.

После того как собранные материалы обработаны, проведено обсуждение полученных результатов, полезно вернуться к поставленным задачам и посмотреть, решены ли они. Краткое изложение результатов работы, отвечающее на вопросы задач, — это выводы, к которым исследователь пришел в результате проведенных исследований. Формулируя выводы, необходимо помнить, что отрицательный результат — тоже результат. И его также следует отметить в выводах.

Оформление результатов исследования

Разносторонний фактический материал, собранный в период проведения исследования, — основа для составления и написания исследовательской работы. Форм изложения исследовательских работ много: научный отчет, статья, заметка, книга, доклад, тезисы доклада и т.п.

Отчет — обобщение первичных данных для последующих исследований, а также обзорных статей, очерков и т.д. В то же время он представляет собой законченный материал, подводящий итог определенному периоду наблюдений.

Отчеты, как и другие научные работы, пишутся приблизительно по одному и тому же плану. В изложении следует добиваться точности и общедоступности. Не следует злоупотреблять научными терминами (частый грех начинающих), тем более, нельзя пользоваться словами, смысл которых не вполне ясен.

Рекомендуемый порядок изложения и представления материала:

1. Название темы работы. Название должно точпо отражать содержание работы. Например: «Хищные птицы Можайского района Московской области», «Экологические особенности птиц Виноградовской поймы р. Москвы».

2. Введение.

Введение обосновывает необходимость выполнения данной работы. В нем полезно кратко описать состояние проблемы, которую вы выбрали для изучения, и объяснить актуальность темы. Сюда же можно включить обзор литературы по теме исследования (в отчете делать это необязательно). В нем отмечают нерешенные в этой области проблемы, вводят в курс работы. Сведения из литературных источников излагают своими словами. Если какая-либо фраза приводится полностью, то цитату необходимо взять в кавычки. Материалы должны обязательно содержать ссылки на использованные источники (указываются инициалы, фамилия автора, год издания работы). Эти сведения заключаются в скобки, например, (В.А. Ковров и др., 1985), или пишутся так: По мнению К.А. Алешина

(1999), «......» (приводится цитата, которую  заключают в кавычки).

3. Дата и место проведения.

Здесь необходимо дать краткую географическую характеристику места, где проводилась работа: область, район, название ближайшего населенного пункта; при необходимости указывают название леса, реки, площадь территории, на которой проводились наблюдения, и т.д.; сроки проведения исследований.

4. Цель работы и ее задачи. Отмечается, для чего делалась работа, что надо было наблюдать и выяснить.

Задачи расширяют цель. Задачи могут начинаться со слов «Установить», «Выявить», «Выяснить», «Изучить».

Например, можно выделить следующие задачи в работе по изучению питания и поведения большого пестрого дятла на кузницах в зимнее время:

/. Установить типы, устройства кузниц большого пестрого дятла в зависимости от месторасположения на стволе.

2. Выяснить закономерности поведения дятла при кормлении на кузнице.

3.  Установить количество семян, поедаемых дятлом в течение одного часа, и оставляемых в шишке, и т.п.

5. Методика работы.

Результаты работы зависят от числа проведенных опытов, наблюдениий и их обработки. В главе «Методика работы» указывают, какими способами велись наблюдения; сколько их было проведено; какие проводились измерения и т.п.; какие использовались способы обработки первичных данных. Методика и выбранные способы обработки должны быть описаны подробно. Это связано с тем, что существует много научных школ, каждая из которых часто пользуется методами исследования, отличающимися от используемых другими. И по корректности представленных методов работы видно, насколько хорошо освоил ее начинающий исследователь.

Методика— это описание того, как выполнялась работа. Пишут обычно в прошедшем времени, например, «...в описанном биотопе заложили (или была заложена) площадку 20 х 20 м так, чтобы муравейник находился в пределах площадки». Определение, сравнение, вычисление, измерение, наблюдение, оценка, установка ловушек, «кошение» сачком и т.п. - все это методика.

6. Описание работы (или Результаты и их обсуждение).

Здесь приводятся изложение наблюдений, результаты опытов, измерений, сравнений, учетов и их обсуждение. (Описание работы не предусматривает переписывание дневника наблюдений. Все полученные данные должны быть обработаны и осмыслены.)

Мы уже отмечали, что сведение всех полученных данных в таблицы или представление их в графиках и диаграммах — самый наглядный и экономный способ обработки первичных данных, но сами по себе они — лишь материал для описаний и размышлений. Это и должно быть основным содержанием данной главы. Кроме того, в ней целесообразно обсудить полученные данные и провести их сравнение.

Таблицы, графики, рисунки и другие вспомогательные материалы, вставленные в основной текст работы, должны иметь номер и четкие названия. При анализе данных, включенных в таблицу, в тексте работы необходимо сделать ссылку на обсуждаемую таблицу (график и т.п.). Обычно принято это делать следующим образом: «Как видно из данных (именно из данных, а не из таблицы), представленных в таблице №1...».

7. Выводы.

В этой главе приводятся краткие формулировки результатов работы, отвечающие на вопросы поставленных задач, в виде сжато изложенных пунктов. Здесь не должно быть объяснений полученных результатов или их содержания, т.е. не должна повторяться (хоть и кратко) глава «Описание работы». Выводы должны быть именно выводами. Например, «На основе полученных данных можно сделать следующие выводы:

1. Видовой состав птиц обследованной территории насчитывает 135 видов.

2. К редким видам относятся...; и т.д. Если в работе нельзя четко сформулировать выводы, то рекомендуется вместоглавы Выводы предусмотреть главу Заключение, где кратко изложить основные моменты, достигнутые в настоящем исследовании, рассмотреть спорные материалы и наметить задачи дальнейших исследований.

8. Благодарности.

Здесь уместно поблагодарить всех, кто помогал в работе, в подготовке к ней, в обработке результатов и в написании отчета. (Благодарности можно также поместить в конце главы Введение.)

9. Использованная литература.

В этой главе необходимо перечислить все определители, методические разработки и рекомендации, статьи и монографии, использовавшиеся при выполнении работы, а также литературные источники, на которые ссылались при обсуждении и сравнении результатов.

Список составляют в алфавитном порядке по фамилиям авторов (или названиям сборников) и указывают: автора(-ов), название, город, издательство, год издания, количество страниц.

При использовании источников на иностранных языках их помещают после списка русских источников также по алфавиту.

10. Приложения.

Часто собранный в результате проведенных исследований материал бывает очень объемным. При его обработке делается много схем, таблиц, графиков, рисунков и т.п. Нет смысла помещать их все в текст работы, их лучше вынести в приложения. Сюда же можно поместить и некоторый первичный материал, например, описания пробных площадок или данные промеров и учетов, а также схемы и фотографии, выполненные в процессе работы. Но в любом случае на помещенный в приложении материал должны быть ссылки в основном тексте работы.

Общие требования к оформлению работ

Работа должна быть аккуратно написана от руки или напечатана на пишущей машинке или компьютере. Титульный лист содержит следующие сведения: название темы работы, дата и место ее проведения, фамилия и имя автора, Ф.И.О. руководителя(если таковой имеется). Для занимающихся в биологических кружках и объединениях дополнительно указывается их название.

ЛИТЕРАТУРА

Нинбург Е.А. Выполнение и оформление самостоятельной исследовательской работы. Рекомендации для участников городской биологической олимпиады. - Л.: Изд. ЛГДТЮ, 1991.

Нинбург Е.А. Технология научного исследования. Методические рекомендации. — СПб., 2000.

Харитонов Н.П. Как записывать наблюдения? Методические рекомендации. — М.: МГДПиШ, 1990.

Харитонов Н.П. Правила выполнения школьниками исследовательских работ //Летние школьные практики по пресноводной гидробиологии. Методическое пособие. — Сост. С.М.Глаголев, М.В.Чертопруд /Под ред. М.В.Чертопруда. — М.: Добросвет, МЦНМО, 1999.

Харитонов Н.П. Основы проведения школьниками исследовательских работ //Развитие исследовательской деятельности учащихся: Методический сборник. — М.: Народное образование, 2001.