: «формирование навыков исследовательской деятельности школьников по биологии. методы и методики »
: «формирование навыков исследовательской деятельности школьников по биологии. методы и методики »
Исследовательская деятельность учащихся - процесс взаимодействия учителя и ученика.В данной статье одаётся описание методов и методик, используемых при исследовании.
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ - деятельность учащихся, связанная с решением учащимися творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением и предполагающая наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере:
постановка проблемы, изучение теории, посвященной данной проблематике,
подбор методик исследования и практическое овладение ими,
сбор собственного материала, его анализ и обобщение, научный комментарий, собственные выводы.
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ - процесс совместной работы учащегося и педагога по выявлению сущности изучаемых явлений и процессов. Целью такого взаимодействия является создание условий для развития творческой личности, ее самоопределения и самореализации.
Разговор пойдет об организации внеурочной деятельности, использование методов и методик при написании исследовательских работ.
МЕТОД - это способ достижения цели и задач исследования.
Методы исследований традиционно делятся:
основные,
специальные.
Общие методы научного познания:
теоретические методы,
эмпирические методы,
математические методы.
Специальные методы определяются характером исследуемого объекта. К математическим методам относятся статистические методы, методы моделирования, методы программирования, методы метод визуализации данных (функции, графики и т. п.) и др. Измерение предполагает определение численного значения величины посредством единицы измерения. Ценность этого метода заключается в том, что он дает точные, количественно определенные сведения об окружающем мире.
Метод
Характеристика
Эмпирические
Наблюдение
Метод познания, состоящий в преднамеренном, целенаправленном восприятии реальных объектов.
Виды наблюдения:
- Структурированное наблюдение – это наблюдение, осуществляемое по плану, неструктурированное наблюдение – это наблюдение, при котором определен только объект наблюдения;
- Полевое наблюдение – это наблюдение в естественной обстановке; лабораторное наблюдение – это наблюдение, при котором объект находится в искусственно созданных условиях;
- Непосредственное наблюдение – это наблюдение, в процессе которого объект прямо воздействует на органы чувств наблюдателя; опосредованное наблюдение – это наблюдение, в котором воздействие объекта на органы чувств наблюдателя опосредовано прибором.
Наблюдение осуществляют в соответствии со следующим алгоритмом:
1. Определение цели наблюдения.
2. Выбор объекта наблюдения.
3. Выбор способов достижения цели наблюдения.
4. Выбор способа регистрации полученной информации.
5. Обработка и интерпретация полученной информации.
Эксперимент
Метод познания, предполагающий целенаправленное изменение объекта для получения знаний, которые не возможно выявить в результате наблюдения.
Структура программы эксперимента
1. Актуальность исследования.
2. Проблема исследования.
3. Объект и предмет исследования.
4. Гипотеза исследования.
5. Цель и задачи исследования.
6. Этапы экспериментальной работы, ожидаемые результаты по каждому этапу в форме документов, основные методы исследования.
7. Научная новизна исследования.
1. Актуальность исследования. Актуальность исследования – это обоснование необходимости решения той или иной проблемы. Актуальность исследований характеризуется степенью расхождения между спросом на научные идеи, технологии, методические рекомендации и предложениями, которые может дать наука и практика в настоящее время.
2. Проблема исследования. В основе проблемы исследования лежит противоречие, которое необходимо разрешить в ходе эксперимента и которое обосновывалось при определении актуальности исследования.
3. Объект и предмет исследования. Объект исследования – это область изучения; предмет – это аспект изучения объекта.
4. Гипотеза исследования. Гипотеза исследования – это научно обоснованное предположение о разрешении проблемы.
5. Цели и задачи исследования. Цель исследования – это предполагаемая деятельность, промежуточные и конечные результаты проверки гипотезы. Задачи – конкретизация цели исследования, ее декомпозиция (расчленение).
6. Этапы экспериментальной работы, ожидаемые результаты по каждому этапу в форме документов, основные методы исследования.
7. Научная новизна исследования. Новизна отражает общественно значимые новые знания, факты, данные, полученные в результате исследования. Критерий новизна отражает содержательную сторону результата. В зависимости от результата на первый план может быть выдвинута теоретическая новизна (концепция, принцип и т.д.), практическая (правило, рекомендация, методика, требование, средство и т.д.) или оба вида одновременно.
Моделирование
Модели – это материальные и мысленно представленные объекты, которые в процессе изучения замещают объект-оригинал, сохраняя некоторые важные для определенного исследования свойства.
Виды моделирования:
1. Материальное (предметное) моделирование:
- физическое моделирование – это моделирование, при котором реальный объект замещается на его увеличенную или уменьшенную копию, позволяющую проводить изучение свойств объекта.
- аналоговое моделирование – это моделирование на аналогии процессов и явлений, которые имеют различную физическую природу, но одинаково описываемые формально (одними и теми же математическими уравнениями, логическими схемами и т.п.).
2. Мысленное (идеальное) моделирование:
- интуитивное моделирование – это моделирование, основанное на интуитивном представлении об объекте исследования, не поддающимся или не требующим формализации.
- знаковое моделирование – это моделирование, использующее в качестве моделей знаковые преобразования какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, формулы, набор символов и т.д.
Анкетирование
Метод опроса посредством самостоятельного заполнения опросного листа (т.е. анкеты) респондентом (т.е. опрашиваемым) по указанным в нем правилам.
В анкете могут использоваться следующие виды вопросов:
Закрытый вопрос – это вопрос, на который в анкете приводится полный набор вариантов ответов. Закрытые вопросы бывают альтернативные (т.е. предполагающие выбор только одного ответа) и неальтернативные (т.е. предполагающие выбор более одного ответа).
Открытый вопрос – это вопрос, который не содержит подсказки и не навязывает респонденту варианты ответов
Интервьюирование
Метод опроса, осуществляемый в форме целенаправленной беседы по заранее подготовленному плану с каким-либо лицом или группой лиц, ответы которых на поставленные перед ними вопросы служат исходным источником информации.
Различают два основных вида интервью:
- Формализованное интервью предполагает, что общение интервьюера и респондента строго регламентировано детально разработанными вопросником и инструкцией.
- Свободное интервью (беседа) проводится без заранее подготовленного опросника, определяется только тема беседы. Беседа применяется на стадии подготовки массовых анкетных опросов для определения области исследования, пополнения и уточнения данных массовой статистики и как самостоятельный метод сбора информации.
Теоретические
Анализ и синтез
Анализ – это способ познания объекта посредством изучения его частей и свойств. Синтез – это способ познания объекта посредством объединения в целое частей и свойств, выделенных в результате анализа. Анализ и синтез не изолированы друг от друга, а сосуществуют, друг друга дополняя.
Говоря об анализе и синтезе, нельзя думать, что в начале идет чистый анализ, а затем начинается чистый синтез. Уже в начале анализа исследователь имеет какую-то общую идею об изучаемом объекте, так что анализ начинается в сочетании с синтезом. Затем, изучив несколько частей целого, исследователь уже начинает делать первые обобщения, приступая к синтезу первых данных анализа. И таких ступеней может быть несколько, перед тем как будут изучены все части целого.
Сравнение
Сравнение – это способ познания посредством установления сходства и/или различия объектов. Сходство – это то, что у сравниваемых объектов совпадает, а различие – это то, чем один сравниваемый объект отличается от другого.
Общий алгоритм сравнения:
1. Определение объектов сравнения.
2. Определение аспекта сравнения объектов.
3. Анализ и синтез объектов в соответствии с аспектом сравнения. Если существенные признаки сравниваемых объектов известны, то их выбирают в соответствии с аспектом сравнения.
4. Сопоставление существенных признаков сравниваемых объектов, т.е. определение общих и/или отличительных существенных признаков сравниваемых объектов.
5. Определение различия у общих признаков.
6. Вывод. Необходимо представить общие и/или отличительные существенные признаки сравниваемых объектов и указать степень различия общих признаков. В некоторых случаях необходимо привести причины сходства и различия сравниваемых объектов.
Обобщение
Обобщение – это способ познания посредством определения общих существенных признаков объектов. Из данного определения следует, что обобщение базируется на анализе и синтезе, направленных на установление существенных признаков объектов, а также на сравнении, которое позволяет определить общие существенные признаки.
Определяют два основных обобщения: индуктивное и дедуктивное:
- Индуктивное обобщение (от единичного достоверного к общему вероятностному) предполагает определение общих существенных признаков двух и более объектов и фиксировании их в форме понятия или суждения.
Понятие – это мысль, отражающая общие существенные признаки объектов. Суждение – это мысль, в которой что-либо утверждается или отрицается о признаках объектов.
Индуктивное обобщение осуществляется по следующему алгоритму:
1. Актуализируйте существенные признаки объектов обобщения.
3. Зафиксируйте общность объектов в форме понятия или суждения.
Обобщение – это не только определение сходных признаков объектов; оно предполагает рассмотрение объектов, как части чего-то общего, части какого-то рода, вида, семейства, класса, отряда. Без обобщения не может быть познания вообще, ибо познание всегда выходит за рамки отдельного, индивидуального. Только на основе обобщения возможно образование общих понятий, суждений, умозаключений, построение теорий и т.д. Примером обобщения может быть переход от изучения общих существенных признаков таких объектов как ель и сосна к формированию более общего положения: «Ель и сосна – это хвойные деревья».
- Дедуктивное обобщение (подведение единичного достоверного под общее достоверное) предполагает актуализацию понятия или суждения и отождествления с ним соответствующих существенных признаков одного и более объектов.
Дедуктивное обобщение осуществляется по следующему алгоритму:
1. Актуализируйте существенные признаки объектов, зафиксированные в понятии или суждении.
2. Актуализируйте существенные признаки заданного объекта или объектов.
3. Сопоставьте существенные признаки и определите принадлежность объекта или объектов к данному понятию или суждению.
Классификация
Классификация предполагает делание рода (класса) на виды (подклассы) на основе установления признаков объектов, составляющих род.
Род – это совокупность объектов, которые объединяются в целое по общим существенным отличительным признакам.
Классификация осуществляется по следующему алгоритму:
1. Установите род объектов для классификации.
2. Определите признаки объектов.
3. Определите общие и отличительные существенные признаки объектов.
4. Определите основание для классификации рода, т.е. отличительный существенный признак, по которому будет делиться род на виды.
5. Распределите объекты по видам.
6. Определите основания классификации вида на подвиды.
7. Распределите объекты на подвиды.
МЕТОДИКИ.
Описываем методику, с помощью которой проводилась работа. Если использовали методику общепринятую, описанную в литературе, то сделаем ссылку в тексте. В этом случае достаточно указать название методики. В библиографическом списке приводим полное название работы. Если методика разработана или модифицирована нами, то описаем ее подробно.
Методики:
Геоботаническое описание площадки биоценоза
1. № описания. Номер описания облегчает в дальнейшем камеральную обработку материала.
2. Дата. Указание точного времени необходимо для оценки фенологического состояния растений в фитоценозе.
3. Ассоциация. Название ассоциации определяется после полного описания геоботанической площадки (пункт 17).
4. Величина пробной площади. Указывается точный размер пробной геоботанической площадки.
5. Географическое положение пробной площади. Точно указывается область, район, населённый пункт, а также другие ориентиры (25м от телеграфного столба, в 30м на северо-запад от колодца в деревне Лопушки и т. д.).
6. Положение в рельефе фитоценоза. Указать положение площадки на водоразделе или склоне, его экспозицию (на северном берегу озера склон противоположной – южной экспозиции) и крутизну в градусах.
7. Микрорельеф. К нему относят формы рельефа с горизонтальными размерами 2 -20 (50)м и вертикальными до 1м. Указать впадины, кочки и другие неровности, которые нужно нанести на карту-схему.
8. Условия увлажнения. По возможности указать характер увлажнения: проточное или застойное, атмосферное или грунтовыми водами, наличие стока на склонах.
9. Мертвый покров. Указать степень покрытия почвы опадом в %, его толщину и состав (виды листья и ветки которых есть в подстилке).
10. Почва. Указать названия почвы (серая лесная) и её структуру: плотность, механический состав, рассыпчатость, влажность, включения, наличие корней и т. д.
11. Древостой.
А. Указать степень сомкнутости крон – это площадь проекции внешних контуров крон на небо, без учёта просветов, выраженную в процентах (60% занимает площадь проекции всех крон на небо) от общей площади. Определяется визуально.
Б. Перечислить деревья и кустарники фитоценоза по-русски и по латыни.
В.Выделить ярусы и число деревьев и кустарников определённого вида в каждом ярусе и записать формулу древостоя.
Г. Для деревьев первого и второго ярусов определяют следующие показатели, которые заносят в таблицу. Диаметр стволов - измеряется на определённой принятой условно высоте с помощью рулетки. Высота – определяется глазомерно: на палочке около 40см длиной ближе к её вершине отмечают 1/10 часть её длины. Отойдя на определённое расстояние от дерева, и держа палочку вертикально на вытянутой руке, совмещают её верхушку с меткой с верхушкой дерева и основание палочки с основанием дерева. На стволе дерева замечают точку (место), совпадающую с меткой на палочке. Не сводя глаз с этой точки, подходят к стволу и замеряют расстояние от неё до основания ствола. Полученную величину умножают на 10 - это и есть искомая высота дерева. Диаметр кроны – измеряют рулеткой, растянутой по земле через основание ствола к двум противоположным краям кроны. Высота прикрепления крон – это расстояние от основания ствола до места прикрепления нижних боковых ветвей.
12. Возобновление древостоя – подрост. Определяют количество экземпляров молодых растений (подрост) для каждого вида первого и второго яруса. Указывают примерное распределение подроста на пробной площадке (можно изобразить положение особей подроста на схеме).
13. Подлесок – это ярус кустарников. Указать виды кустарников и количество их особей, а также подрост для этого яруса и сомкнутость крон в % или долях единицы.
14. Травяно-кустарничковый ярус.
А. Общее проективное покрытие почвы - это процент площади, занятый проекциями надземных частей этого яруса.
Б. Аспект – складывается из обилия какого-либо одного цветущего или выделяющегося в вегетативном состоянии вида.
В. Разделение на подъярусы – возможно в случае четкого разделения растений на группы по высоте.
Г. Выделяют группы растений - синузии, по каким либо признакам по горизонтали: раннее цветение, формирование обширного клона или куртины и т. д.
Д. Составляют список травянистых растений и кустарничковпо-русски и по латыни, указывая их отношение к определённому семейству.
Е. Для каждого вида указывают обилие по шкале Друде. Согласно этой шкале выделяют следующие ступени обилия:
soc (socialis) – «обильно», растения смыкаются своими надземными частями, образуя чистую заросль, а другие виды в этом случае встречаются единичными экземплярами;
cop3 (copiosus) – «очень много», растения обильны, они являются фоновыми;
cop2 - «много», растения попадаются часто, их много, они разбросаны;
cop1 – «довольно много», растения встречаются изредка, рассеянно;
sp (sparsus) – «мало», растения встречаются весьма редко;
sol (solitarius) – «единично», растений очень мало, всего несколько экземпляров на пробную площадь.
Ё. Отмечают фенологическую фазу растения: вегетация, бутонизация, цветение, плодоношение, вегетация после плодоношения, отмирание, состояние покоя. Для споровых растений отмечают наличие и состояние сорусов (цвет, размеры, степень покрытия покрывальцем и т. д.), состояние
колосков (количество, размеры, окраска, степень зрелости и т. д.).
Ж. Для растений травяно-кустарничкового яруса определяют жизненность вида в фитоценозе. Можно использовать следующую шкалу жизненности: 3а - «хорошая жизненность» - вид проходит полный сезонный цикл развития, нормально плодоносит и достигает нормальных для данного онтогенетического состояния размеров; 3б - то же, но вид не достигает нормальных размеров; 2 «удовлетворительная жизненность»– вид вегетативно развит неплохо, но не плодоносит; 1 – «плохая жизненность» - не цветёт, не плодоносит и слабо вегетирует.
15. Моховой и лишайниковый покров. Составляют список видов или родов, их систематическое положение, проективное покрытие, размещение на пробной площадке.
16. Внеярусная растительность. Отметить виды, роды растений, обитающих на стволах деревьев, камнях, пнях. Дать им краткое описание (систематическое положение, обилие и т. д.)
17. Дать название ассоциации (тип фитоценоза). Можно давать название ассоциации по-русски и по латыни. В русском названии отмечаются все доминанты (преобладающие виды) верхнего (древесного) и нижнего (травяно-кустарничкового) ярусов, приём более обильно встречающееся растения, указывается в конце. Например, если в сообществе преобладает дуб с примесью берёзы, а в травянистом ярусе – зеленчук жёлтый, то ассоциация имеет такое название: «берёзово-дубняк зеленчуковый».
Методика описания озера
1.Общие сведения.
2.Местность, окружающая озеро.
3.Озёрная котловина.
4.Озёрная чаша.
5.Водный режим озера.
6.Ледовый режим.
7.Температурный режим.
8.Качество воды.
9.Использование озера.
10.Пригодность озера для рыборазведения.
11.Автор проведения исследования.
12.Дата.
3. Исследование видового или флористического состава определённой территории
1.Выбор определённой территории
2. Определение её географических координат и описание физико-географических характеристик
3. В течение всего вегетационного периода (с интервалом 1-2 недели) на этой территории закладывают и описывают пробные геоботанические площадки. При этом особое внимание уделять видовому составу. Несколько таких постоянных площадок можно заложить один раз в начале сезона, а далее отмечать изменения, происходящие на площадках
4. Составляют карту-схему исследуемой территории, указывают географические ориентиры. На этой схеме наносят постоянные геоботанические площадки, предварительно каждой присвоив свой номер.
Собирают систематический гербарий всех видов растений, для редких делают фотографии и собирают фрагменты надземных частей, не повреждая подземные.
4. Выявление и изучение редких и охраняемых растений определённой территории
1. Обнаружить в природе редкие виды и заложить геоботаническую площадку в местах их произрастания.
2. Изучить редкие и охраняемые растения региона по литературным источникам.
3. Составить список редких и охраняемых видов, которые уже известны с территории района, либо могут быть здесь обнаружены.
4. Предположить места возможного произрастания редких и охраняемых растений.
5. Сосчитать точное количество редкого вида и нанести их на карту-схему.
6. По возможности собрать гербарий фрагментов надземных частей редкого вида и сделать фото.
7. Изучить особенности морфологии, экологии и особенности сезонного развития редкого вида
5. Обработка материала и написание работы
По окончании вегетационного периода обрабатывают материал по описанию площадок
Составляют список видов исследуемой территории по семействам по-русски и по-латыни
В списках отмечают травянистые и древесные.
Выделяют семейства преобладающие по количеству видов и малочисленные.
Особое место занимают редкие и охраняемые виды региона.
Методики были предложены Фадеевой Ириной Анатольевной. зам.декана естественного - географического факультета Смоленского государственного университета.
Методики, разработанные учителем и детьми.
Комплексная методика проведения исследования.
Объект исследования: голосеменные, споровые, покрытосеменные растения.
Период данного исследования – зима 2018 – 2020 г.г. (теоретическая часть),
весна-осень 2018-2020 г.(сбор и определение растений)
Сбор голосеменных, споровых и покрытосеменных растений, произрастающие в хвойном лесе урочища Русятки (искусственная посадка) Вяземского района Смоленской области.
Определение видов голосеменных, споровых и покрытосеменных растений по определителю.
Заложение гербария голосеменных, споровых и покрытосеменных растений
Описание морфологических особенностей голосеменных, споровых и покрытосеменных растений .
Заполнение карточек наблюдений.
Исследование лесопаркового комплекса
Определение видового состава деревьев лесопарка, исследование их состояния в настоящее время;
Изучение ярусности растительного мира лесопаркового комплекса;
Исследование почвы;
Проведение геоботанического описания площадки искусственной посадки хвойного леса лесного урочища «Русятка»;
Проведение экологического мониторинга
Оформление приложения к работе:
Изготовление фотографий.
Изготовление карт Вяземского района Смоленской области.
Оформление гербария с использованием этикеток.
Выводы.
Ребенок – существо само по себе деятельное. Ему нужно все пощупать, потрогать, познать. Учиться – значит исследовать мир.
Скажи мне, и я забуду, Покажи мне, и я запомню, Дай мне действовать самому, И я научусь.
(Древнекитайская мудрость)
На основании изложенного, можно сделать следующие выводы:
1.Исследовательская работа учащихся способствует высокой творческой активности, развитию самостоятельности мышления при условии овладения учащимися алгоритмом исследовательской работы.
2.Развитию интереса к исследованиям, экспериментальной работе способствует использование на уроках и во внеурочной деятельности разнообразных опытов и практических работ, предлагаемых в литературных источниках коллегами – преподавателями биологии.
3.Исследовательская работа необходима для приобретения новых знаний и навыков, в том числе навыков постановки и проведения эксперимента, фиксируемых наблюдений, обработки полученного материала, публичных выступлений и участия в конкурсах и олимпиадах.
4.Навыки, приобретенные учащимися при выполнении исследовательских работ, окажутся необходимыми им при проведении самостоятельных научно – исследовательских работ в старших классах и в ВУЗах.
5.Исследовательская деятельность дает ученику не только практические умения и навыки, необходимые в выборе профессии, но и помогает овладевать методами получения новых знаний. Вырабатывает необходимость для каждого человека зрелого возраста уже уметь осваивать принципиально новые специальности, потому что по современным оценкам 80% тех, кто сегодня заканчивает институты, должны будут еще дважды за свою жизнь переучиваться и менять профессию .
Список литературы.
1.Александрова Л.Н., Найдёнова О.А.Лабораторно – практические занятия: 4-е, перераб. и допол. – Агропромиздат. Ленинградское отделение; 1986.- 295 с
2.Походы пионеров и школьников по изучению рек, озёр и болот родного края. Лимнологические работы (изучение озер и болот родного края). Методические рекомендации. Министерство просвещения РСФСР. Центральная детская экскурсионно – туристская станция. М. 1979.35 с.
3.Фёдорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды,М.Владос,2003.
