Статья "Формирование исследовательских навыков у учащихся в процессе работы над научно-экспериментальным проектом"

Формирование исследовательских навыков

у учащихся в процессе работы над

научно-экспериментальным проектом

Окружающее информационное пространство, субъектом которого является учащийся, отличается динамичностью и быстро увеличивающимся объемом информации. Учащиеся не в состоянии ориентироваться в этом потоке новой информации, извлекать необходимые факты и данные, использовать их в своей деятельности. Современному обществу нужны люди активные, творческие, думающие, умеющие жить и работать в демократическом обществе. Важно понимать, что в современном мире умения и навыки исследовательского поиска необходимы не только тем, чья жизнь связана с научной работой, это требуется каждому человеку. Творческий, исследовательский подход становится неотъемлемой частью любой профессии. Поэтому изменились взгляды и на учебный процесс, появилась необходимость внедрять новые технологии, искать новые подходы.

Выходом из создавшейся проблемной ситуации может стать организация научно – исследовательской деятельности. Тем более что современная система образования ориентирует педагога не на передачу знаний в готовом виде, а на организацию обучения самостоятельной деятельности учащихся и доведения ее до уровня исследовательской работы, выходящей далеко за рамки учебной программы.

Приобщение детей к ранней научно-исследовательской, поисковой деятельности является одной из форм обучения в современной школе, позволяющей наиболее полно определять и развивать как интеллектуальные, так и потенциальные творческие способности, причем индивидуально у каждого ребенка – такова общая стратегия инновационной деятельности в рамках современной образовательной политики.

Современные требования к общеобразовательной подготовке учащихся школ предполагают высокий уровень индивидуального психическою развития личности. Этот уровень должен обеспечить учащимся возможность осуществлять активную познавательную деятельность. Важную роль в решении этой задачи должна играть такая система учебно-воспитательного процесса, которая позволяет, наряду с формированием знаний, развивать их мышление, расширять их интеллектуальный потенциал, способствовать творческой самореализации. В этой связи встает вопрос о целесообразности формирования у учащихся исследовательских навыков в учебно-воспитательном процессе. Также возникает необходимость в изучении стадий формирования исследовательских навыков у учащихся в процессе реализации научно-исследовательского проекта.

Развитие информационного общества, научно-технические преобразования, рыночные отношения требуют от каждого человека высокого уровня профессиональных и деловых качеств, предприимчивости, способности ориентироваться в сложных ситуациях, быстро и безошибочно принимать решения. Идея включения учащихся в исследовательскую деятельность для наиболее эффективного достижения целей обучения имеет давнюю историю. Во многих научно-методических публикациях раскрываются сущность и основные характеристики проектной деятельности, даются ее различные классификации, в том числе и по доминирующему способу деятельности учащихся (исследовательские, творческие, информационные, практикоориентированные проекты)

В психолого-педагогической литературе самостоятельность обычно понимается как способность личности к деятельности, совершаемой без вмешательства со стороны. Самостоятельность личности не выступает как изолированное качество личности, она тесно связана с независимостью, инициативностью, активностью, настойчивостью, самокритичностью и самоконтролем, уверенностью в себе. Важной составной частью самостоятельности как черты личности учащегося является познавательная самостоятельность, которая трактуется как его готовность (способность и стремление) своими силами вести целенаправленную познавательно-поисковую деятельность.

Самостоятельная познавательная деятельность учеников может носить как характер простого воспроизведения, так и преобразовательный, творческий. При этом в применении к учащимся под творческой подразумевается такая деятельность, в результате которой самостоятельно открывается нечто новое, оригинальное, отражающее индивидуальные склонности, способности и индивидуальный опыт. Философское определение творческой деятельности как деятельности, результатом которой является открытие нового оригинального продукта, имеющего общественную ценность, по отношению к учащемуся неприемлемо. Хотя бывают случаи, когда деятельность учеников выходит за рамки выполнения обычных учебных заданий и носит творческий характер, а ее результатом становится продукт, имеющий общественную ценность. Как правило, в учебной деятельности творчество проявляется в субъективном плане, как открытие нового для себя, нового в своем умственном развитии, имеющего лишь субъективную новизну, но не имеющего общественной ценности.

Творческий (продуктивный) и воспроизводящий (репродуктивный) характер самостоятельной деятельности связаны между собой. Воспроизводящая самостоятельная деятельность служит первоначальным этапом развития самостоятельности, этапом накопления фактов и действий по образцу, и имеет тенденцию к перерастанию в творческую деятельность. В рамках воспроизводящей деятельности уже имеют место элементы творчества. В свою очередь, в творческой деятельности также содержатся элементы действий по образцу.

В дидактике установлено, что развитие самостоятельности и творческой активности учащихся в процессе обучения математике происходит непрерывно от низшего уровня самостоятельности, воспроизводящей самостоятельности, к высшему уровню, творческой самостоятельности, последовательно проходя при этом определенные уровни самостоятельности. Руководство процессом перерастания воспроизводящей самостоятельности в творческую состоит в осуществлении последовательных взаимосвязанных, взаимопроникающих и обусловливающих друг друга этапов учебной работы, каждый из которых обеспечивает выход учащегося на соответствующий уровень самостоятельности и творческой активности. Задача воспитания и развития самостоятельности личности в обучении заключается в управлении процессом перерастания вопроизводящей самостоятельности в творческую.

По характеру учебной самостоятельной деятельности учащихся при выполнении научно-исследовательских работ прикладной направленности целесообразно выделить четыре уровня самостоятельности.

Первый уровень, подготовительный – простейшая воспроизводящая самостоятельность. Особенно ярко проявляется этот уровень в самостоятельной деятельности ученика при выполнении заданий, требующих простого воспроизведения имеющихся знаний.

Первый уровень самостоятельности прослеживается в учебно-познавательной деятельности многих учеников, только начинающих работать над поставленной задачей. Затем большинство учащихся быстро выходят на следующий уровень.

Второй уровень самостоятельности можно назвать вариативной самостоятельностью. Самостоятельность на этом уровне проявляется в умении из нескольких имеющихся правил, определений, образцов рассуждения выбрать одно определенное и использовать его в процессе самостоятельного решения новой задачи. На данном уровне самостоятельности учащийся показывает умение производить мыслительные операции, такие, как сравнение, анализ. Анализируя условие задания, ученик перебирает имеющиеся в его распоряжении средства для ее решения, сравнивает их и выбирает более действенное.

Третий уровень самостоятельности – частично-поисковая самостоятельность. Самостоятельность ученика на этом уровне проявляется в умении из имеющихся у него правил и предписаний для решения задач определенного раздела химии, биологии, математики формировать (комбинировать) обобщенные способы для решения более широкого класса задач, в том числе и из других разделов химии, биологии, математики; в умении осуществить перенос методов, рассмотренных в одном разделе, на решение задач из другого раздела или из смежных учебных предметов; в стремлении найти «собственное правило, прием, способ деятельности; в поисках нескольких способов решения задачи и в выборе наиболее рационального, изящного; в варьировании условия задачи и сравнении соответствующих способов решения. В названных проявлениях самостоятельности присутствуют элементы творчества.

Ученик на этом уровне обладает относительно большим набором приемов умственной деятельности – умеет проводить сравнение, анализ, синтез, абстрагирование. В его деятельности значительное место занимает контроль результатов и самоконтроль. Он может самостоятельно спланировать и организовать свою учебную деятельность.

Работа над проектом в 9-10, а особенно в 11 классе некоторых учащихся носит творческий характер, что находит выражение в самостоятельной постановке ими проблемы или задачи, в составлении плана ее решения и отыскании способа решения; в постановке гипотез и их проверке; в проведении собственных исследований. Поэтому целесообразно выделить высший, четвертый уровень самостоятельности – творческую самостоятельность.

В соответствии с выделенными уровнями осуществляются четыре этапа учебной работы. Каждый этап связан с предыдущим и с последующим и должен обеспечивать переход школьника с одного уровня самостоятельности, на следующий уровень. Первый этап ставит целью выход учащегося на первый уровень самостоятельности. На этом этапе руководитель творческой работы знакомит учащегося с элементарными формами познавательной деятельности, разъясняет, как можно было бы получить их самостоятельно. С этой целью он использует консультационную форму работы с элементами лекции, а затем организует самостоятельную деятельность ученика, состоящую в изучении доступного материала в специальной или научно-познавательной литературе, а также в решении заданий, предварительно подобранных учителем в качестве примеров.

На втором этапе работы преподаватель привлекает учащихся к обсуждению различных способов решения поставленной задачи и отбору наиболее рационального из них; поощряет самостоятельную деятельность учеников в сравнении способов. Учитель знакомит учащихся с общими и частными указаниями, содействующими самостоятельному выбору путей решения практической задачи с помощью уже изученных приемов, способов и методов решения аналогичных задач. На этом этапе педагог широко пользуется методом эвристической беседы, организует самостоятельное изучение учащимися нового материала по учебным пособиям.

Третий этап наиболее ответственный, так как именно на этом этапе должен произойти выход учащихся на основной уровень самостоятельности. Здесь большое внимание уделяется организации самостоятельного изучения учащимися дополнительной учебной, научно-популярной литературы, сопровождаемого решением достаточного сложных заданий и их всевозможных вариаций; подготовке рефератов и докладов; творческому обсуждению докладов и сообщений на семинарах.

На этом этапе руководитель или научный консультант проводит разбор найденных учеником решений; показывает, как надо работать над заданием; учит выдвигать гипотезы, искать пути предварительного обоснования или опровержения их индуктивным путем, а затем находить дедуктивные доказательства; с помощью проблемных вопросов создает дискуссионную обстановку, направляет ход дискуссии и подводит.

На четвертом этапе основной формой является индивидуальная работа с учащимися, дифференцируемая с учетом познавательных интересов и потребностей, и профессиональной ориентации каждого. Самостоятельная работа школьника на этом этапе работы носит поисково-исследовательский характер и требует творческих усилий. Учащиеся самостоятельно в течение сравнительно длительного срока решают проблемы, сформулированные ими самими или предложенные руководителем. Помощь преподавателя заключается в проведении индивидуальных консультаций, в рекомендации соответствующей литературы, в организации обсуждения найденного учащимся доказательства.

И конечно, на всех этапах большое внимание уделяется индивидуальной работе с учащимися: оказание ненавязчивой помощи некоторым ученикам в поисках путей решения задачи, в подборе литературы для рефератов и их письменном оформлении, в организации и осуществлении самообучения.

Исследовательский подход в обучении – это путь знакомства учащихся с методами научного познания, важное средство формирования у них научного мировоззрения, развития мышления и познавательной самостоятельности. И особую роль в реализации этого подхода играют предметы естественного цикла.

Исследовательская деятельность, организуемая в ходе осуществления учебно-воспитательного процесса с учащимися, решает три задачи: образовательную, развивающую и воспитательную.

Образовательная задача заключается в активизации мыслительной деятельности учащихся, в формировании дополнительных знаний учащихся в ходе проведения исследования, а также в обучении их структуре проведения исследования по интересующей их теме.

Воспитательная задача – в формировании самостоятельности и ответственности, в формировании умения планировать и организовывать свою деятельность.

Развивающая задача заключается в развитии творческого потенциала учащихся, их познавательных и личностных возможностей и способностей.

Сущность исследовательского подхода в обучении состоит:

а) во введении общих и частных методов научного исследования в процесс учебного познания на всех его этапах (от восприятия до применения их на практике);

б) в организации учебной и внеучебной научно-образовательной, поисково-творческой деятельности;

в) в актуализации внутрипредметных, межпредметных связей;

г) в изменении характера взаимоотношений «учитель – ученик – коллектив учащихся» в сторону сотрудничества.

Функции исследовательского подхода в обучении:

• воспитание познавательного интереса;

• создание положительной мотивации учения и образования;

• формирование глубоких, прочных и действенных знаний;

• развитие интеллектуальной сферы личности;

• формирование умений и навыков самообразования;

• развитие познавательной активности.

Содержательную основу исследовательского подхода в обучении составляет взаимосвязь между содержанием изучаемого материала, методами и формами обучения, организационными формами учебной работы.

Процессуальную основу его составляет научно-образовательная, поисково-творческая деятельность, способствующая организованному усвоению опыта творческой деятельности и творческому усвоению, и применению знаний.

Исследовательский подход в обучении помогает школьнику увидеть гармонические связи между разрозненными явлениями и фактами, картину мира как единого целого.

Детей школьного возраста необходимо обучать специальным знаниям, умениям и навыкам в исследовательской деятельности. Специальной методики такого обучения нет, но для формирования у ребенка основ культуры мышления и развития умений и навыков исследовательского поведения используются различные методы и приемы.

Использование приема сопоставления изучаемого понятия, факта или явления, предмета с уже известным объектом дает возможность построить самостоятельное исследование изучаемого факта, явления.

Прием доказательства требует анализа явления и его причинно-следственных связей, сопоставление фактов и явлений. Прием обобщения имеет немалое значение в ходе выполнения учащимися различных видов исследовательский и творческих заданий. Творческий характер учебного познания при исследовательском подходе требует от школьника обобщения известных ему фактов, явлений и построения на этой основе цепи индуктивно-дедуктивных или дедуктивно-индуктивных рассуждений, позволяющих сформулировать правильный вывод.

Одним из характерных признаков поисково-творческой деятельности, организацию которой предполагает исследовательский подход, является научное предвидение, проявляющееся у учащихся в умении увидеть проблему, выдвинуть гипотезу ее решения, систематизировать и обобщить данные и на этой основе сформулировать выводы, подтверждающие правомерность гипотезы или аргументированное опровержение ее. Необходимость аргументированного опровержения выдвинутой ранее гипотезы требует от учащегося доказательства ее неправомерности. Это способствует закреплению верных представлений об изучаемом явлении, активизации поисково-творческой деятельности.

Прием использования аналога направлен на группировку и систематизацию изучаемых явлений и фактов и способствует более действенному анализу и установлению причинно-следственных связей, а также выдвижению гипотезы и аргументированному ее доказательству.

Методически верная организация обучения с применением исследовательского подхода требует использования приема планирования. Всякого рода исследование включает ряд этапов, в числе которых обязательными являются следующие:

1) определение темы исследования, ее формулировка;

2) выделение вопросов, рассмотрение которых позволит достаточно полно раскрыть исследуемую проблему;

3) составление списка литературы, подлежащей обязательному изучению;

4) изучение литературы (конспектирование отдельных положений, составление тезисов, аннотаций, рецензий);

5) сбор фактического материала.

Рекомендуется при организации ученических исследований учитывать, что последний этап, то есть сбор фактического материала, имеет свои особенности при проведении исследования по предметам гуманитарного и естественнонаучного циклов, что обусловлено спецификой каждого предмета. Исследование по предметам естественнонаучного цикла предполагает чаще всего проведения теоретического или практического эксперимента.

На завершающем этапе исследования от учащегося требуется умение оформить результаты исследования наглядно (в виде графиков, таблиц, рисунков, фотографий) и литературно (изложить логически, в соответствии с планом, ход и результаты исследования представить в виде доклада, реферата, альбома) Поэтому необходимо заранее обучить способам оформления результатов исследования.

Применение методов научной деятельности в процессе учебного познания ставит учащегося на доступном для него уровне в положение, требующее не только усвоение готовых знаний, но самостоятельного исследования. Познавательная деятельность ребенка приближается к исследовательской деятельности ученого. И пусть ребята не сделают новых открытий, но они повторят путь ученого от выдвижения гипотезы до ее доказательства или опровержения. Субъективная новизна ученического исследования не умаляет его значения для развития познавательных сил и формирования активной жизненной позиции школьника. Именно исследовательский подход в обучении делает учащихся творческими участниками процесса познания, а не пассивными потребителями готовой информации.

Обучение учащихся началам исследовательской деятельности возможно и вполне осуществимо через урок, дополнительное образование, защиту проектов и рефератов, научно-образовательную и поисково-творческую деятельность при систематическом применении исследовательского подхода в обучении.

Процесс обучения началам научного исследования представляет собой поэтапное, с учетом возрастных особенностей, целенаправленное формирование всех компонентов исследовательской культуры школьников:

• мыслительных умений и навыков; анализ и выделение главного; сравнение, обобщение и систематизация; определение и объяснение понятий; конкретизация, доказательства и опровержение, умения видеть противоречия;

• умений и навыков работы с книгой и другими источниками информации;

• умений и навыков, связанных с культурой устной и письменной речи;

• специальных исследовательских умений и навыков.

Исследовательский подход в обучении реализуется через урок, дополнительное образование, защиту проектов, рефератов, научно-исследовательскую, поисково-творческую деятельность. Применяются разнообразные формы учебной работы: индивидуальная работа, коллективная, групповая, фронтальная, внеклассная.

Организация научно-исследовательской деятельности учащихся проходит в несколько этапов. Для каждого этапа определены цель, задачи и содержание деятельности учителя.

Этапы организации научно-исследовательской деятельности:

Научно-исследовательская работа позволяет каждому учащемуся испытать, испробовать, выявить и актуализировать хотя бы некоторые из своих талантов-дарований. Дело педагога – создать и поддерживать творческую атмосферу в этой работе. Научно-исследовательская деятельность – мощное средство, позволяющее увлечь новое поколение по самому продуктивному пути развития и совершенствования.

Приобщение учащихся старших классов к научным исследованиям становится особенно актуальным на заключительном этапе формирования рефлексивных умений, которые становятся важнейшим психологическим механизмом теоретического мышления. На основе теоретического мышления формируется интеллект, обеспечивающий понимание окружающей действительности.

Весьма сложной является задача включения учащихся в организуемую научно-исследовательскую деятельность. Во-первых, включиться в новую для него деятельность подросток может лишь в том случае, если ему предоставляется возможность участвовать в ней в качестве одного из её субъектов. Во-вторых, эта деятельность, в особенности на её начальных этапах, должна быть направлена на достижение вполне определённых, понятных подростку целей, на решение конкретных задач. В-третьих, деятельность, в которую включается подросток, должна восприниматься им как социально значимая. Кратко остановимся на основных этапах выполнения научно-исследовательской работы учащимися.

Этап 1. Мотивация научно-исследовательской работы.

Приобщение к научно-исследовательской работе начинается с мотивации. Именно на этой стадии каждый участник будущей работы должен увидеть вполне конкретные выгоды. Обычно учащиеся впервые сталкиваются с научными исследованиями, и абстрактные обещания здесь неуместны. Очень важно наряду с моральными увидеть и понятные материальные стимулы – от защиты реферата на переводных экзаменах до получения преимуществ при поступлении в выбранный вуз.

Этап 2. Выбор направлений исследований.

Это наиболее сложный этап. Здесь всё определяется специализацией, кругозором и компетенцией научного руководителя. Основные требования – новизна, практическая значимость ожидаемых результатов и логическая завершённость будущей работы. Объём исследований должен быть такой, чтобы детский творческий коллектив завершил их в сроки, ограниченные одним, максимум двумя годами. Конечно, на конференции могут быть представлены и промежуточные результаты работы, однако их ценность значительно ниже.

Этап 3. Постановка задачи.

На этом этапе научный руководитель сначала фиксирует достигнутый настоящий уровень знаний – состояние вопроса и желаемую конкретную цель. Это обеспечивает поступательный переход к следующему этапу. Особенно важно, чтобы дети самостоятельно ознакомились и составили обзор литературных данных и сформировали подробную и цельную картину состояния предмета и будущих исследований. Список литературы не может превышать 5-7 источников и должен быть предоставлен научному руководителю. Этап заканчивается обсуждением в детском творческом коллективе с формулировкой понятных целей предстоящей работы в самой лаконичной форме, а если возможно, то и в формализованном виде.

Этап 4. Фиксация и предварительная обработка данных.

На этой стадии проводятся непосредственные наблюдения (если они возможны), их результаты фиксируются. Но обычно оборудование школьных лабораторий оказывается недостаточным для выполнения серьёзных работ, и поэтому в рамках сотрудничества с вузами, НИИ и предприятиями организуется стажировка будущих авторов. Не исключается также использование результатов ранее проведённых там исследований при условии детального ознакомления стажёров с оборудованием и технологией. В отличие от классических схем исследования в НИИ здесь очень ограниченные материальные возможности и временные ресурсы. А следовательно, главная цель даже не научить, а лишь ознакомить учащихся с методикой проведения исследовательских работ. Предварительная обработка экспериментальных данных, заполнение журнала наблюдений, группировка, сопоставление, отбраковка и анализ проводятся с целью выдвижения гипотез. В отличие от традиционных методик НИИ – главное здесь не результат, а пройденный детьми путь. Позиция научного руководителя на этом этапе – активно-наблюдательная. Очень важно не вмешиваться в творческий процесс, пока это возможно, а лишь предлагать схемы для сортировки данных и задавать вопросы: «Почему?. Что из этого следует?. Что будет, если?.»

Этап 5. Обсуждение результатов исследований, выдвижение и проверка гипотез.

Обсуждение необходимо для того, чтобы предположения и догадки облечь в форму гипотез, подлежащих проверке. Форма дискуссии любая, но по возможности демократичная. При этом каждый участник работы должен высказать свою точку зрения. Дискуссия – не экспромт, а подготовленное заранее мероприятие и может с перерывами продолжаться от одной до нескольких недель. Здесь особенно наглядно проявляются преимущества творческого коллектива перед исследователем-одиночкой. Дух соревнования в детском коллективе – мощный стимул, а результаты дискуссии бывают самыми неожиданными. Итак, гипотезы сопоставляются с данными экспериментов или фактами, подтверждаются или опровергаются, становятся утверждениями, которые формулируются как результат исследований и далее требуют теоретического обоснования, т.е. объяснения механизма обнаруженных закономерностей. Особо следует остановиться на случае, когда все выдвинутые гипотезы не подтверждаются и не удалось достичь сформулированных на третьем этапе целей. Результат исследований – отрицательный. Но отрицательный результат – тоже результат и заслуживает представления на конференции.

Этап 6. Оформление результатов работы.

Результаты работы творческого коллектива оформляются в виде сообщения (доклада). Творческий коллектив самостоятельно готовит тезисы и развёрнутый доклад, а задача научного руководителя – отредактировать «детский текст».

Этап 7. Представление исследовательской работы.

Некоторые научные руководители считают, что достаточно выучить подготовленный текст доклада, и успех на конференции обеспечен. Но это не так. Часто приходится наблюдать, как серьёзные по содержанию работы не попадают в пятёрку лучших из-за того, что не представляются должным образом. Основная причина этого заключается в том, что дети оказались психологически не готовы к борьбе и победе. Поэтому очень полезным будет предварительное представление исследовательской работы сначала в узком творческом коллективе, а затем в расширенной аудитории школьной научно-практической конференции. Этот этап не просто тренировка, а своего рода рекламная кампания, программирование авторов работы науспех.

Анализ научно-исследовательских работ учащихся, наблюдение за их исследовательской деятельностью свидетельствуют о развитии познавательных функций школьников, об их умении критически оценивать различные подходы к решению исследовательских задач, об освоении опыта творческой деятельности, умении грамотно и компетентно излагать результаты исследований. Под научного руководителя происходит чудо самосовершенствования, самопознания и самовоспитания учащегося. Создание условий для научно-исследовательской деятельности школьников позволяет реализовать право на получение качественного и современного образования, обеспечить конкурентоспособность выпускников при поступлении в вузы, реализовать их жизненные цели.

Примерный перечень компетенций учащихся, формируемых в процессе научно-исследовательской деятельности.

Учащийся имеет представление:

• о понятиях «проблема, цели, задачи исследования, методы исследования, конспект, план, библиография»;

• о правилах и этапах: научной организации учебного труда, организации исследования;

• о правилах организации и этапах исследовательской деятельности;

• об особенностях: конспектирования, составления тезисов, написания аннотации, рецензии;

• об эффективных способах презентации результатов исследования.

Учащийся умеет:

• работать в библиотеке;

• находить информацию для решения выявленной проблемы, используя различные информационные ресурсы;

• конспектировать литературу, составлять тезисы, библиографию;

• ставить цели и задачи исследования;

• подбирать методы исследования адекватные поставленным задачам;

• соорганизовывать различные ресурсы для реализации идеи.

Учащийся приобретает опыт:

• работы с различными информационными ресурсами;

• анализа и конспектирования литературы;

• постановки проблемы, обоснования актуальности исследования;

• определения целей и задач исследования;

• самостоятельной организации исследовательской деятельности;

• рефлексии собственной поисковой, организационной деятельности;

• публичной защиты результатов собственного исследования.

Занятия учащихся исследовательской деятельностью призваны решить целый комплекс задач по углубленному образованию, всестороннему развитию индивидуальных способностей школьников и максимальному удовлетворению их интересов и потребностей. Для непрерывного обучения и самообразования особо важное значение имеют развитие самостоятельности и творческой активности учащихся и воспитание навыков самообучения.