Методичні аспекти організації та проведення навчально-дослідницької діяльності учнів на уроках біології

Методичні аспекти організації та проведення навчально-дослідницької діяльності учнів на уроках біології

Наукове дослідження – особлива форма процесу пізнання, систематичне й цілеспрямоване вивчення об’єктів, у якому використовують засоби і методи науки і яке завершується формулюванням знання про досліджуваний об’єкт.

У процесі науково-дослідницької діяльності створюються умови для формування дослідницьких компетентностей школярів, які охоплюють не лише відповідні знання та елементарні дослідницькі уміння, а й внутрішню потребу дітей у дослідницькій діяльності  .                                                                                                                                                          

Певний рівень дослідницьких компетентностей формується в процесі урочної роботи за умови використання вчителем різних видів дослідницьких завдань, проведення лабораторних та практичних робіт. Для досягнення успішного результату саме на уроках слід розвивати в учнів інтерес і до навчального предмета, і до дослідницької діяльності.

Дослідницька діяльність передбачає три послідовні ступені формування мислення, що відповідає трьом типам навчально-пізнавальних завдань:

• Формування понять;
• Інтерпретація відомостей;
• Застосування правил і принципів.

На етапі формування понять учитель ставить запитання: Що ви побачили? Почули? Помітили? Як це пов’язано одне з одним? За якою ознакою? Як би ви назвали ці групи?

Етап інтерпретації відомостей передбачає запитання: Що ви зауважили та побачили? Що виявили? Чому це сталося? Що це означає? Що з цього випливає? Які висновки можна зробити?

На етапі застосування правил і принципів учні мають знайти відповіді на запитання: Що б могло статися, якби? Чому це могло би статися? Що знадобиться для того, щоб твердження повністю підтвердилося?

Дослідницькі якості учнів особливо розвиваються при застосуванні практичних методів навчання, що передбачають різні види діяльності учнів і вчителя, але потребують великої самостійності учнів. До практичних методів належать:

• роботи, пов’язані з розпізнаванням і визначенням природних об’єктів;
• спостереження з подальшим реєструванням явища;
• проведення експерименту, виконання практичних і лабораторних робіт;
• проектна діяльність .                                                                                                                                                             

         Види практичних методів, які я використовую  при викладанні біології-  розпізнавання і визначення. Їх суть полягає у розпізнаванні одного організму (органів) серед інших. Наприклад, у природних умовах доводиться розпізнавати одні рослини серед інших, знаходити серед різноманітних рослин, наприклад, конвалію травневу, фіалку дволисту чи інші види. Вміння розрізняти і розпізнавати об’єкти природи базуються на знаннях морфології та систематики рослин. При вивченні різноманітності рослин учні вдосконалюють уміння розпізнавати об’єкти живої природи та набувають нових умінь, а саме розрізняти:

• нижчі та вищі рослини;
• покритонасінні та голонасінні рослини;
• спорові рослини – хвощеподібні, плауноподібні , папоротеподібні, мохоподібні – та їх представників;
• представників голонасінних рослин;
• представників дводольних і однодольних рослин;
• окремі родини рослин;
• життєві форми рослин .

Уміння розпізнати під час порівняння розвивається в уміння визначати. Визначення проводять під час морфологічних і систематичних робіт. Наприклад, при вивченні  будови і різноманітності листків  учні проводять розпізнавання різних форм листкових пластинок, а згодом визначають, для якої рослини характерна та чи інша форма листкової пластинки.

Розпізнавання і визначення виконують, використовуючи різноманітний роздавальний матеріал, який при цьому вимірюють, розчленовують, фіксують за допомогою найпростіших знарядь: луп, скальпелів, препарувальних голок, ножиць, вимірювальних інструментів .                                                                                                                                                             

 В умовах сільської школи екскурсії на природу розширюють можливості розпізнавання і визначення рослин. Порівнюючи в природі рослини та їх органи, знаходять у них спільні і відмінні ознаки.                                                                               Серед багатьох методів наукового дослідження провідними є спостереження й експеримент.                                                                                                                              

Спостереження – безпосереднє сприймання явищ дійсності. Такі спостереження я організовую на уроках біології, особливо в процесі виконання лабораторних і практичних робіт. Наприклад, виконуючи лабораторне дослідження «Спостереження інфузорій»,  учні розглядають під мікроскопом інфузорію-туфельку, бачать форму її тіла, рух за допомогою війок, травні і пульсуючі вакуолі. А «годуючи» інфузорій порошком червоної фарби чи чорної туші, можуть спостерігати утворення травних вакуолей. Під час спостереження учні набувають певних знань про будову і життя тварин, самостійно роблять висновки, які уточняються і поглиблюються в підсумковій бесіді .

 Для активізації навчально – дослідної діяльності на уроках біології та заняттях у гуртках екологічного напрямку використовую такі правила:

1. Перед учнями треба ставлю  чітку і посильну мету спостереження.

2. Спостереження має бути повним і детальним: навчаю  учнів помічати все істотне і в той же час усі деталі, але обов’язково ті, які зв’язані з поставленим завданням, із його метою. У цьому їм  має допомогти план спостережень, розроблений мною  за участю дітей.

3. Успіх спостереження залежить від загального розвитку і від запасу попередніх знань про даний об’єкт.

4. Спостереження повинні бути систематичними і планомірними.

5. Характерною ознакою спостережень є зв’язок сприйняття з активним процесом мислення, що виявляється в порівнянні предметів і явищ, встановленні причинного зв’язку, відмінності між ними, в умінні зробити теоретичні і практичні висновки.

6. При будь-яких спостереженнях учень обов’язково повинен вести систематичні записи в щоденнику спостережень і підбивати підсумки проведеної роботи .                                                                                                                                                             

Самостійні спостереження організовую під час екскурсій, які дають можливість ознайомлювати учнів із життям рослин, тварин у природних умовах і з’ясовувати їх взаємозв’язки з навколишнім середовищем . Завдання на екскурсії доцільно планую для невеликих груп дітей, організовуючи своєрідне змагання за повноту і ступінь самостійності його виконання [9].                                                                                                                                                             

Завдання можна подати у вигляді таблиці:

Різноманітність квіткових рослин та місць їх існування

Осінні явища у житті рослин

Складання таких таблиць не вичерпує всього змісту спостережень під час екскурсій . Можна конкретизувати завдання:

1. В яких умовах трапляється більше рослин – на вологих і багатих поживними речовинами ґрунтах чи на бідних і сухих?
2. Визначте, чи всі рослини одного виду одночасно закінчили цвісти, утворили плоди і насіння.
3. Що більш важливо охороняти – рослини чи ґрунт?
4. Знайдіть приклади бережливого та руйнівного ставлення людей до рослин.

Самостійне виконання завдань на екскурсії розвиває в учнів спостережливість, підвищує їх пізнавальну активність та інтерес до вивчення природи, виховує любов і бережливе ставлення до природи .                                                           Спостереження, за строками їх виконання, поділяють на дві групи: короткочасні й тривалі. Короткочасні спостереження повністю включаються до уроку, їх виконують із роздавальними матеріалом. Тривалі спостереження виконують переважно в позаурочний час, але перебіг їх виконання й результати демонструються на уроці. Наприклад, для вивчення рослин  організовую спостереження за ростом та розвитком рослини, вирощеної з насінини. Для організації спостереження пропоную картку-інструкцію.                                               Картка-інструкція «Спостереження за проростанням насінини»

Мета: дослідити, як проростає насінина.

Обладнання: 2–3 блюдця; 2–3 шматки широкого бинта завдовжки 20 см; насіння кукурудзи, квасолі, соняшника; зошит, ручка для проведення записів, лінійка для вимірювання, маркер.

Хід роботи:

1. Скласти бинт у кілька шарів, вистелити ним блюдце і налити води. На кожне блюдце покласти по 5–6 насінин одного виду рослин. Води має бути стільки, щоб вона не накривала насіння повністю. Поставити блюдця з насінням у тепле місце. Уважно стежити за змінами з насінням. Звернути увагу на його розміри, форму поверхні.

2. У зошиті накреслити таблицю:

Щодня у відповідній графі робити записи про зміни, які відбуваються із насінням.

3. Коли корінці, що з’явилися із насінини, досягнуть довжини 2–3 см, звернути увагу на появу в них густого й майже прозорого пушку – кореневих волосків. Знайти в підручнику опис та інформацію про їх значення в житті кореня. Водночас зробити позначки маркером на корені через рівні проміжки (наприклад, через 5 мм). Залишити проростки для подальшого спостереження.

4. Не забувати доливати проросткам води, щоб вони не засохли. Через кожні 3 дні вимірювати відстань між мітками на корені, всі зміни у проміжках між мітками на корені записувати (вимірювання відстані між мітками має тривати не менш ніж 10—12 днів).

         Зробити аналіз результатів:

1. пригадайте, який орган рослини з’явився першим із насінини, який він мав вигляд; коли з’явилися кореневі волоски;
2. ріст кореня покажіть на графіку, де на одній осі позначте дні спостереження, а на другій – розмір кореня. Коли відповідні точки позначити на площині і з’єднати їх однією лінією, то буде видно, як росте корінь.

5. Проаналізувати за своїми записами зміну розмірів різних частин кореня і зробити висновок, у якій частині його ріст відбувався найшвидше.

Експеримент – вивчення процесів, що відбуваються у живих організмах у штучно створених умовах. І.П.Павлов писав, що спостереження збирає те, що йому пропонує природа, а дослід бере у природи те, що він хоче. І сила біологічного досліду величезна .                                                                                                                                                             

У навчальному процесі експеримент можна використати з ілюстративною та дослідницькою метою .

За ілюстративного підходу джерелом знань є слово – пояснення вчителя і підручник, а експеримент тільки підтверджує висловлені припущення.

Дослідницький підхід передбачає:

• Постановку проблеми (формування гіпотези).
• Пошуки шляхів її розв’язання (розробка умов експерименту).
• Демонстрування експерименту або його результатів.
• Висновки (розкриття суті явища, що вивчається).

Біологічний експеримент найчастіше є тривалим і не завжди вкладається за часом у рамки уроку. Щоб підсилити педагогічне значення демонстраційного експерименту і показати його цілісність за один урок, можливе використання ;прийому зближення початку і кінця досліду, його ходу й кінцевого результату. Кінцеві результати можна показувати на попередньо закладеному досліді.                                                                                                                                                             

Прикладами експериментів на уроках біології є роботи із вивчення складу насінини, утворення крохмалю в листках, поглинання води сфагнумом (білим мохом). Найпростіші досліди, такі, як умови проростання насінини, вирощування білої цвілі, рух розчину мінеральних солей по стеблу, я пропоную учням виконати  вдома з подальшим демонструванням результатів на уроці.

Як приклад короткочасних дослідів, можна назвати роботу зі з’ясування травної дії ферментів слини на крохмаль                                                                                   Учням  старших класів пропоную проводити тривалі досліди на з’ясування впливу різних екологічних факторів на організми.

Проведення експериментів дає юним дослідникам можливість:

• розчленовувати складні явища на окремі частини, елементи, стадії для докладнішого їх вивчення;
• поєднувати прості явища, окремі частини, спостерігати їх, установлювати взаємозв’язок;
• штучно створювати умови, при яких відбувається певне явище, вплив того чи іншого фактору;

застосувати різні прилади, матеріали для глибшого вивчення даного явища, штучно прискорювати або сповільнювати хід певного процесу або досліду в цілому.                                                                                                                                                            

Лабораторні дослідження – вивчення в шкільних умовах явищ природи за допомогою спеціального обладнання. Така  робота сприяє реалізації міжпредметних зв’язків , принципу зв’язку теорії з практикою, розвитку інтелектуально - пізнавальної активності учнів. Цінність лабораторних досліджень  у тому, що вони сприяють установленню зв’язку теорії з практикою, ознайомлюють учнів із методами дослідження в природних умовах, формують навички використання приладів, вчать обробляти результати вимірювань, робити правильні наукові висновки. Проведення лабораторних робіт поєдную із різни-ми методами навчання: бесідою, розповіддю, спостереженнями, дослідами. Організаційно таку роботу проводжу фронтально або індивідуально. Після постановки пізнавального завдання знайомлю учнів з обладнанням та пояснюю, в якій послідовності і як виконувати роботу, вести записи й оформлювати результати .                                                                                                                                                             

Що стосується форм організації лабораторної роботи, то вони бувають: фронтальні, групові, індивідуальні.

Фронтальна форма організації лабораторної роботи передбачає, що учні класу виконують одну й ту саму роботу з допомогою ідентичного  обладнання. Переваги фронтальної форми лабораторної роботи полягають в економії часу вчителя на розробку змісту та відбір роздавального матеріалу, в оперативності отримання зворотної інформації про її виконання, у можливості корегування та оцінювання результатів.

Групова форма організації лабораторної роботи полягає в тому, що з однієї й тієї самої теми для окремих груп учнів добирають різні завдання, інструктажі, дидактичні картки, обладнання. Її переваги полягають у можливості врахування індивідуальних особливостей учнів, рівня їхніх навчальних досягнень, інтересів, у наданні допомоги та взаємодопомоги, контролю, самоконтролю, взаємоконтролю; крім того, ця форма роботи дозволяє більш ефективно використовувати обладнання.

Сутність індивідуальної форми організації лабораторної роботи полягає в розробці індивідуальних завдань, виборі та диференціації дидактичного матеріалу, постановці різних цілей і завдань роботи, різноманітності алгоритму виконання завдань, урахуванні темпу та ритму навчальної діяльності окремих учнів, рівня сформованості їхніх умінь і навичок самостійної роботи, теоретичної підготовленості. Диференційована форма організації лабораторної роботи вимагає більших витрат зусиль і часу вчителя на її підготовку. Крім того, значною мірою ускладняється процес отримання зворотної інформації про виконання індивідуальних завдань та їхнього корегування. Незалежно від специфіки форм організації лабораторної роботи у процесі її виконання переважно використовують такі методи, як аналіз, синтез, порівняння, діагностування, висновки .  Для більш ефективної роботи на уроці (під час проведення лабораторних робіт) використовую картки-інструкції, з якими знайомлю учнів. Це дає можливість учням зосередитися на конкретному виконанні дослідження та зорієнтувати на кінцевий результат роботи.

Практичні роботи – за характером діяльності близькі до лабораторних робіт та мають велике навчально-пізнавальне значення,  формують  вміння і навички, необхідні для майбутнього життя та самоосвіти. Виконання таких робіт сприяє конкретизації знань, розвиває вміння спостерігати і пояснювати явища, що вивчаються .                                                                                                                                                             

Найбільш різноманітними є спостереження на навчально-дослідній ділянці. Поставлене запитання або завдання учні розв'язують, порівнюючи результати досліду і контролю . Під час дослідження учні проводять точні спостереження з вимірюванням. Особливе значення має правильне фіксування спостережень і результатів дослідів у спеціальних табличках, що дає змогу порівнювати показники розвитку й урожайності дослідних і контрольних рослин і робити  висновки.                                                                                                                      Впровадження сучасних підходів  до організації та проведення науково – дослідницької діяльності учнів на уроках біології в умовах сільської школи дозволяє повною мірою розкрити природні здібності учнів, допомагає знайти їм своє місце в житті, вчить ставити перед собою цілі й досягати їх.                                                     Отже, дослідницька діяльність є складовою натуралістичної, екологічної, природоохоронної роботи учнів, ґрунтується на принципах пізнання живої природи і функціонування живих систем, їх розвитку.                                                                                                                                         Наукова – дослідницька робота може принести великі плоди в разі її правильної організації. Я  вважаю, що домогтися високої якості навчально-дослідницької діяльності можливо лише за умов формування дослідницьких умінь та навичок особистості.                                                                                                                                 Література:                                                                                                                                 1.Задорожний К. Активні форми та методи навчання біології  — Х.: Вид. група «Основа», 2008. —123, [5] с. — (Б-ка журн. «Біологія»; Вип.12 (72)).                                                                                                                                             4.Концепція екологічної освіти України. Наказ МОН України №1587 від 21.12.2016р.                                                                                                                                                

  5.Пометун О. Сучасний урок. Інтерактивні технології навчання: Науково – методичний посібник - К:А.С.К., 2004