Исследовательская деятельность учащихся на уроках естественного цикла
Люди, научившиеся наблюдениям и опытам,
приобретают способность сами ставить вопросы
и получать на них фактические ответы,
оказываясь на более высоком
умственном и нравственном уровне.
К.А. Тимирязев
Давайте мысленно перенесемся в мир своего детства и погрузимся в воспоминания. Какими мы были? Любопытными, наблюдательными и, конечно, было желание постоянно экспериментировать, исследовать неизвестное. Эксперимент дает ребенку возможность почувствовать себя в роли ученого, приоткрывающего дверь в новое, неизведанное. Только самостоятельно добывая в эксперименте знания, он может получить уверенность в их истинности и справедливости.
Именно поэтому можно утверждать, что одной из форм организации деятельности обучающихся, позволяющей максимально приблизить обучение к жизни, является исследовательская работа. В ее основе лежит формирование умения видеть и формулировать проблему, самостоятельно находить нужную информацию и применять свои знания для решения поставленной проблемы, а также развитие познавательных навыков обучающихся.
Хорошо организованная и систематизированная исследовательская деятельность способствует не только развитию творческих способностей ребенка, но и мотивирует его на выполнение учебной задачи в целом и, самое главное, способствует его социальной адаптации в среде сверстников, помогает менять его статус в коллективе, позволяет почувствовать собственную значимость.
Существует ряд определений исследования и исследовательской деятельности. Например,
Иссле́дование- процесс выработки новых знаний, один из видов познавательной деятельности. (Большой энциклопедический словарь)
Научно - исследовательская деятельность — деятельность, направленная на получение и применение новых знаний, в том числе: фундаментальные научные исследования и прикладные исследования. (Большой энциклопедический словарь )
Исследовательская деятельностьв обучении – это путь знакомства учащихся с методами научного познания, важное средство формирования у них научного мировоззрения, развития мышления и познавательной самостоятельности. Исследовательская деятельность – это метод обучения, ориентированный не на интеграцию фактических знаний, а на их применение и приобретение новых знаний путем самообразования.
Исследовательский метод дает простор для самостоятельности и творческой инициативы обучающихся и учителя, подразумевает их сотрудничество, что создает положительную мотивацию ребенка к учебе. Если ученик получит в школе исследовательские навыки, научится анализировать и обобщать информацию, сопоставлять факты, делать выводы и заключения, то ему будет гораздо легче адаптироваться в дальнейшей жизни и выбрать будущую профессию. В педагогической литературе также используются другие названия этого метода – эвристический, лабораторно-эвристический, метод лабораторных уроков, метод эвристического исследования, естественнонаучный, опытно-испытательный, исследовательский принцип и др.
Исследовательская деятельность в обучении не является новым педагогическим явлением. В России идея исследования, исследовательского подхода была впервые выдвинута еще во второй половине ХVIII века, однако более 100 лет понадобилось, чтобы она стала востребована педагогическим сообществом. Термин «исследовательский метод» был предложен Борисом Евгеньевичем Райковым в 1924 году, под которым он понимал «…метод умозаключения от конкретных фактов, самостоятельно наблюдаемых учащимися или воспроизводимых ими на опыте».
Главная цель исследовательского обучения – приобретение навыка исследования как универсального способа освоения действительности, развитие способности к исследовательскому типу мышления, активизация личностной позиции на основе приобретения новых знаний.
Основные задачи исследовательской деятельности в обучении:
- формирование глубоких, прочных и действенных знаний, а также расширение кругозора в предметных областях;
- развитие интеллектуальной сферы личности, формирование умений и навыков обучения, способствование формированию научного мировоззрения;
- воспитание познавательного интереса, создание положительной мотивации учения и образования;
- развитие познавательной активности и самостоятельности, развитие творческих задатков.
Можно выделить следующие виды исследовательской деятельности учащихся:
1.Монопредметное исследование.
Монопредметное исследование - это исследование, выполняемое по одному конкретному предмету под руководством одного учителя-предметника. Результаты выполнения монопредметного исследования не выходят за рамки отдельного учебного предмета и могут быть получены в процессе его изучения.
Примером такого монопредметного исследования может стать физический факт: «Атмосферное давление. Влияние атмосферного давления на организм подростков».
2.Межпредметное исследование.
Межпредметное исследование - это исследование, направленное на решение проблемы, требующей привлечения знаний из разных учебных предметов, выполняемое под руководством педагогов одной или нескольких образовательных областей.
Результаты выполнения межпредметного исследования выходят за рамки отдельного учебного предмета и не могут быть получены в процессе его изучения. В ходе межпредметного учебного исследования происходит решение локальных или глобальных межпредметных задач. Межпредметное учебное исследование иногда называют интегрированным исследованием. Возможна следующая тематика таких исследований: «Нанобиология» (биология, физика), «Космические технологии» (физика, астрономия, химия), «Экологические проблемы Смоленской области» (химия, физика, биология) и другие.
3.Надпредметноеисследование.
Надпредметное исследование - это исследование, предполагающее совместную деятельность обучающихся и учителя, направленное на исследование конкретных личностно-значимых для старшеклассников проблем. Результаты выполнения такого исследования выходят за рамки учебной программы и не могут быть получены в процессе ее изучения. Исследование предполагает взаимодействие ученика с учителями как одной, так и различных образовательных областей.
Целевое назначение надпредметного учебного исследования – это решение локальных задач общеучебного характера. Как правило, реализуется это учебное исследование под руководством педагогов, работающих в одной параллели классов.
Темами надпредметного исследования могут стать: «Неньютоновские жидкости» (физика, химия), «Стиральный порошок и экология» (химия, физика, биология), «А у вас молоко убежало» (физика, химия, биология), «Энергосберегающие лампы их применение» (физика, химия) и другие. В ходе исследования «Неньютоновские жидкости» рассматриваются удивительные свойства неньютоновских жидкостей, технология их изготовления и применение в различных областях. Исследование «Стиральный порошок и экология» посвящено изучению химического состава моющих средств и сравнению моющего эффекта двух средств одной марки, но в разных агрегатных состояниях.
Важно помнить, что привлекая обучающихся к исследованиям, необходимо, прежде всего, базироваться на их интересах. Все, что изучается, должно стать для ученика личностно значимым. Предлагаемые темы и рекомендуемые ученику методы исследования не должны превышать его психолого-физиологические возможностей. Исследовательская деятельность должна вызывать желание работать, а не отталкивать своей сложностью и непонятностью.
К формам исследовательской деятельности относятся урочная и внеурочная.
В урочной деятельности применимы такие ее виды, как урок-исследование, урок-практикум, исследовательский проект, эксперимент, виртуальная экскурсия и др.
Внеурочная деятельность в зависимости от мотивации обучающихся может быть представлена как массовая, групповая, индивидуальная.
Сочетание этих форм в учебном процессе позволяет каждому ученику проявить свои способности в соответствии с его познавательными интересами.
Для организации исследовательской деятельности обучающихся можно применять следующие образовательные приемы и технологии:
1.«Реши проблему».
Проблемная ситуация – это ситуация, ставящая обучающихся в условия, требующие от них необходимости делать выбор, принимать верное решение. Проблемная ситуация порождает стремление познать суть исследования, раскрыть противоречие. Например,
- Может ли человек, связанный по рукам и ногам бегать быстрее «развязанного»?
- Как обнаружить скрытую проводку в квартире?
2. «Наоборот».
Прием рекомендует вместо прямого действия, диктуемого условиями задачи, попробовать осуществить обратное действие, общепринятые решения сменить на обратные. Например,есть очень вкусные шоколадные конфеты – «бутылочки с сиропом». При их изготовлении сталкиваются с противоречием:
– Сладкий сироп должен быть горячим, чтобы его легко было залить в шоколадную бутылочку, но тогда плавится шоколад.
– Если сироп холодный, то шоколад не плавится, но очень трудно его залить. Что делать?
Делают наоборот: сироп не нагревают, а замораживают в виде бутылочки, а шоколад делают жидким и окунают в него бутылочку.
3. «Обрати вред в пользу».
Это трудный, но в то же время мудрый прием. Он требует хорошо знать систему, знать, что в ней плохо, попытаться обратить вред в пользу. Например: Чарльз Дарвин в детстве много болел. Это плохо. А что хорошего?
Ответ: Это закалило его волю и он дал человечеству новую научную концепцию жизни на Земле.
4. «Почемучка».
По мере изучения предмета можно возвратиться и к детскому вопросу «почему?», предложив обучающимся, провести собственную исследовательскую работу, например, провести исследование для ответа на вопросы:
- Почему человек ест три раза в день, а, например, хомячки жуют почти постоянно?
- Почему сосиски при долгом кипении лопаются вдоль, а не поперек?
5. «ФИШБОУН»
Суть данного методического приема — установление причинно-следственных взаимосвязей между объектом анализа и влияющими на него факторами, совершение обоснованного выбора. Дополнительно метод позволяет развивать навыки работы с информацией и умение ставить и решать проблемы. В основе Фишбоуна — схематическая диаграмма в форме рыбьего скелета.
Схема включает в себя основные четыре блока, представленные в виде головы, хвоста, верхних и нижних косточек. Связующим звеном выступает основная кость или хребет рыбы.
Голова — проблема, вопрос или тема, которые подлежат анализу.
На верхних косточках фиксируются основные понятия темы, причины, которые привели к проблеме.
На нижние косточках — факты, подтверждающие наличие сформулированных причин, или суть понятий, указанных на схеме.
Хвост — ответ на поставленный вопрос, выводы, обобщения.
Прием Фишбоун предполагает ранжирование понятий, поэтому наиболее важные из них для решения основной проблемы располагают ближе к голове. Все записи должны быть краткими, точными, лаконичными и отображать лишь суть понятий.
6. «Исследуй».
Этот прием базируется на решение экспериментальных задач. На основе эксперимента, выполненного с помощью оборудования, предложенного учителем, учащиеся отвечают на вопрос задачи.
- Как ведет себя капля, на горячей поверхности. (Оборудование: спиртовка, зажим, металлическая чашка, пипетка, стакан с водой).
7. Теоретические экспресс-исследования.
Эти исследования ориентированы на работу по изучению и обобщению фактов, материалов, содержащихся в разных источниках. Ученик пошагово рассуждает сам в подходящем темпе, используя свои идеи, проводя теоретическое мини - исследование, проверяет его правильность с помощью учителя. Темы таких исследований должны позволять изучать самые разные объекты в реальном окружении. Например: “Особенности насекомоядных растений”, “Приспособления растений к опылению” и др. По результатам исследований авторы делают краткие сообщения, обязательно содержащие выводы.
8. Учебный эксперимент.
Это традиционная форма работы. Сюда относятся все лабораторные и практические работы по предметам. Выполняя лабораторную работу, ученик получает субъективно новые знания.
При выполнении этих работ обучающиеся приобретают навыки наблюдения , фиксирования и правильного оформления результатов наблюдений, анализа полученных , делают выводы.
9. Исследовательский проект.
Проектно-исследовательская деятельность позволяет учащимся лучше усвоить учебный материал, способствует личностному росту учащихся – повышению степени их готовности и способности к саморазвитию, реализации творческого потенциала в выбранной деятельности. Но самое главное, позволяет с современных образовательных условиях формировать универсальные учебные действия, без которых невозможно достижение метапредметных результатов.
10.ПОПС - формула - это простая форма работы на уроке, когда нужно выработать аргументы, позволяющие сформулировать и представить свое мнение в четкой и сжатой форме. Наиболее результативно данный метод применяется на уроках изучения нового материала.
Схема работы следующая.
П - позиция - я считаю, что…
О - обоснование - … потому, что…
П - пример - …например…
С - следствие - …поэтому…
Например, при изучении темы "Методы современной селекции. Генная инженерия" обучающимся предлагается самостоятельно рассмотреть материал по теме ГМО. Наиболее удобной здесь является групповая форма работы. По рассмотренной выше схеме группы предлагают аргументы в виде формулы ПОПС, позволяющей сформулировать и представить свое мнение в четкой сжатой форме, обосновывая и доказывая свою точку зрения.
11. ТРИЗ – теория решения изобретательских зада
В основе используемых в ТРИЗ-педагогике средств изначально лежит проблемно-поисковый метод, но перед обучающимися не только ставятся проблемы, но и предлагаются инструменты для их решения.
Приемы ТРИЗ-технологии позволяют превратить урок в увлекательное путешествие, превратить ученика не в объект обучения, а в субъект этого обучения. Приёмы ТРИЗ позволяют традиционный способ обучения перевести в активно-деятельностный. Вот пример ТРИЗ-овской задачи
Природа снабдила полярных медведей белым мехом. С одной стороны, это хорошо: позволяет маскироваться во льдах. С другой — очень неудобно: в полярных областях солнце еле греет.
Противоречие: шуба должна быть белой, чтобы медведь мог маскироваться во льдах, и должна быть черной, чтобы поглощать солнечные лучи.
Идеальный конечный результат: белый мех сам поглощает (не отражает) солнечные лучи, не демаскируя медведя.
Вопрос:Как устроена шуба медведя?
Ответ: Волоски медведя пустотелые, внутренняя поверхность их шероховатая. Видимый свет отражается неровностями внутри волосков. Именно поэтому шкура медведя кажется глазу наблюдателя белой. В то же время невидимые ультрафиолетовые лучи проходят сквозь пустотелые волоски почти без потерь. Под белыми волосами шкура имеет совершенно черный цвет и хорошо воспринимает энергию солнечных лучей, подведенных к ней пустотелыми волосами.
В процессе осуществления исследовательской деятельности обучающиеся создают новые для себя образовательные продукты (гипотезы, методы, средства, выводы) и посредством этого развивают свои творческие способности. Это повышает успешность человека в образовании и профессиональной деятельности, поскольку именно творческая личность является более конкурентоспособной.
Исследовательская деятельность является, по сути, деятельностью интеллектуально-творческой, поскольку в процессе её осуществления субъект выдвигает новые идеи, создаёт новые знания, способы деятельности. Ученическое исследование проводится по общей схеме научного исследования и может быть представлено следующими этапами.
Основные этапы исследования:
1.Выделение и постановка проблемы (выбор темы, обоснование актуальности темы).
2.Постановка цели и конкретных задач исследования.
3.Определение объекта и предмета исследования.
4.Выдвижение гипотезы.
5.Выбор метода проведения исследования.
6.Поиск и предложение возможных вариантов решения проблемы.
7.Сбор материала, обобщение полученных данных.
8.Выполнение эксперимента, описание процесса исследования.
9.Обсуждение результатов исследования.
10.Формулировка выводов и оценка полученных результатов.
В ходе работы над учебным исследованием возможно и целесообразно развитие следующих исследовательских умений:
*понимание сущности проблемы и формулирование проблемного вопроса,
*формулирование и обоснование гипотезы,
*определение задач исследования,
*отбор и анализ информационных данных,
*проведение эксперимента или наблюдения,
*фиксирование и обработка результатов, формулирование выводов,
*оформление отчета о выполнении исследования.
Главным результатом исследовательской деятельности является интеллектуальный продукт, устанавливающий ту или иную истину в результате процедуры исследования, способствующий формированию у учащихся научной картины мира.
Знаменитый исследователь М. Складовская - Кюри утверждала: «Ученый у себя в лаборатории не просто техник: это ребенок лицом к лицу с явлениями природы, действующими на него как волшебная сказка». Используя это «волшебство» и последовательно формируя исследовательские умения школьника, мы создаем крепкий научный потенциал страны.
3 730
15 861 
