CC BY
2350
Мулдашева Светлана Викторовна
учитель биологии МКОУ СОШ № 6 п. Рефтинский, Свердловская область
РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ УЧАЩИХСЯ НА УРОКАХ БИОЛОГИИ
Л_г
Аннотация. В работе предложена педагогическая модель формирования исследовательских умений учащихся на уроках биологии, которая охватывает все компоненты учебного процесса (целеполагание, проектирование и организацию, содержание учебных пособий, педагогические условия, деятельность учителя и обучающихся, диагностику).
Ключевые слова: исследовательские умения, компетентностный подход, естественнонаучное образование.
В условиях стремительного развития и расширения
доступности открытых информационных сетей классическая схема передачи «готовых» знаний перестает быть главной задачей учебного процесса, снижается функциональная значимость и привлекательность традиционных методов обучения, что приводит к необходимости освоения новых педагогических средств и методов [8]. Федеральный Государственный образовательный стандарт нового поколения на первый план выдвигает формирование ключевых компетентностей учащихся, которые предполагают активную самостоятельную позицию учащихся в учении; развитие общеучебных умений и навыков: в первую очередь исследовательских, рефлексивных, самооценочных [5,7,12,19,21,23,27,28,29].
Биология - это наука, базирующаяся на практическом закреплении теоретических знаний. Опыты, практические и лабораторные занятия требуют исследовательских умений школьников - наблюдать, проводить измерения, делать выводы, сопоставлять, подтверждать научные явления и гипотезы опытным путем и т.п. Сформированность исследовательских умений будет способствовать лучшему усвоению знаний, а значит повышению качества образования. Идея включения учащихся в исследовательскую деятельность для наиболее эффективного достижения целей обучения связана в первую очередь с именами А. Я. Герда, М. М. Стасюлевича, Р. Э. Армстронга и естествоиспытателя Т. Гексли, сформулировавших общую идею исследовательского метода.
Опытно-поисковая работа проводилась в рамках исследовательской темы ФЭП АПК и ППРО (г. Москва) [6,11,15,22], на базе МКОУ СОШ № 6 пос. Рефтинский. Целью исследования является разработка и научное обоснование модели формирова-
ния исследовательских умений учащихся на уроках биологии. В исследовании приняли участие 50 учащихся в возрасте 14-15 лет. Для диагностики уровня сформированности исследовательских умений учащихся в соответствии с разработанными критериями применялись методики: диагностика структуры учебной мотивации школьника, анкета для самооценки исследовательских умений учащихся (Е. М. Муравьева), метод экспертного опроса «Формирование исследовательских умений» (М. Ступницкая) и др. Метод исследования, лежащий в основе данной диагностики, наблюдение учителя, проводимое при специально организованной деятельности в рамках сложившейся системы обучения (традиционной, с использованием активных форм и методов обучения, инновационных образовательных технологий). Математическая обработка полученных данных проводилась с помощью компьютерной программы «SPSS-19». Основной метод исследования: анализ по и-критерию Манна-Уитни и Т-критерию Вилкоксона, так как сравнивались результаты разных групп подростков, и изучалась динамика изменений в контрольной и экспериментальной группе.
По итогам констатирующего этапа учащиеся были распределены по группам в зависимости от уровня сформированности исследовательских умений (продвинутый, достаточный и минимальный). В каждом классе количество учащихся по уровням сформи-рованности исследовательских умений оказалось примерно одинаковым. Методом случайного выбора один из классов составил контрольную группу, а второй - экспериментальную. С экспериментальной группой подростков в количестве 25 человек была проведено обучение на основе разработанной модели формирования исследовательских уме-
ний учащихся на уроках биологии. При разработке модели было учтено, что исследовательские умения, развиваемые на уроках биологии, являются сложными и включают три компонента: мотивацион-ный, содержательный, операционный.
Мотивационный компонент опирается на биологические знания, имеющиеся у школьников, и их жизненный опыт, и позволяет обосновать важность и перспективы проводимого исследования [1,3,10,14,16,17].
В содержательном компоненте мы считаем возможным выделить две составляющие системы исследовательских знаний: специальные знания, касающиеся специфики, организации и проведения научного и учебного исследования, и предметные (биологические) знания, обеспечивающие понятийную базу для изучения и выяснения определенных биологических процессов, фактов, явлений [4,9,13,18,20,24,25,26].
В операционный компонент мы включаем три группы взаимосвязанных умений, обеспечивающих систему действий, составляющих структуру исследовательской деятельности: специальные, интеллектуальные, предметные (биологические). К специальным мы относим следующие умения: умения наблюдать факты и явления; умение выявлять непонятные явления, подлежащие исследованию (или умение постановки проблемы); умение выдвигать гипотезы; умение построения плана исследования; умения осуществления намеченного плана исследования; умение выяснения связей изучаемого явления с другими; умение формулировки решения, умение объяснять; умение проверки решения; умение делать практические выводы о возможном и необходимом применении добытых знаний.
Для проведения действий по исследованию необходимо овладение школьниками следующих интеллектуальных умений: умения называть, характеризовать, обосновывать, определять, сравнивать, обобщать, систематизировать, вычленять главные признаки, формулировать определение понятия, выявлять причинно-следственные связи, моделировать исследование, экспериментировать, проектировать результаты опыта, анализировать, оперировать знаниями, доказывать, характеризовать свойства изучаемого объекта, объяснять и др.
Организация исследовательской деятельности по изучению живой природы требует развития у школьников предметных (биологических) умений: умение пользоваться увеличительными приборами; умение готовить временные микропрепараты и рассматривать их под микроскопом; умение ставить простейшие опыты; умения проводить наблюдения и самонаблюдения и др. [2].
Процессуально-деятельностный компонент модели формирования исследовательских умений на уроках биологии описывает структуру деятельности учителя и учеников по овладению исследовательскими умениями с учетом соблюдения ряда педагогических условий, обеспечивающих эффективность этой деятельности.
Авторы «Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года» (координатор программы А. Г. Каспржак, научный руководитель группы разработчиков - К. Г. Митрофанов) называют ряд условий, которые необходимо создать для формирования ключевых компетенций, а соответственно и для формирования исследовательских умений:
1. Деятельностный характер обучения, то есть включение обучающихся в реализацию какой-либо деятельности - исследование, проектирование, руководство.
2. Ориентация учебного процесса на развитие самостоятельности и ответственности ученика за результаты своей деятельности.
3. Создание условий для приобретения опыта постановки и достижения цели.
4. Организация продуктивной групповой работы.
5. Демонстрация учителем своего собственного компетентного поведения.
И. Н. Пономарева указывает на значение и уровень созданных условий для формирования умения: степень готовности и возможностей учеников. Все это влияет на эффективность познавательной деятельности учащихся на уроке. В своем исследовании, при формировании исследовательских умений, мы опирались на этапы, выделенные И. Н. Пономаревой для обеспечения эффективности формирования исследовательских умений. Овладению умением способствует многократное повторение действий, осознание учащимися структуры самого умения (состава действий), упражнение в применении действий по образцу, инструкции, памятке, правилу или самостоятельно [18].
Эффективность формирования исследовательских умений школьников на уроках биологии зависит от соблюдения ряда педагогических условий:
• учет степени готовности и возможностей школьников к проведению исследовательской деятельности;
• создание психологического настроя учащихся на необходимость выполнения определенных действий в процессе выполнения учебного задания;
• обеспечение четкости и доступности изложения цели и задач, которые учащиеся должны решить в ходе учебно-исследовательской деятельности;
• полнота и ясность представления структуры формируемого исследовательского умения, четкий показ способов выполнения действий;
• организация деятельности учащихся по овладению отдельными действиями или их совокупностью (приемом) с использованием системы заданий.
Анализ педагогической и методической литературы позволил выделить структуру деятельности учителя и ученика по овладению исследовательскими умениями, учитывая этапы их формирования.
Деятельность учителя при этом направлена на:
• определение готовности учеников к работе, сосредоточение внимания на важности выполнения действия;
• постановку цели работы;
• подготовку учеников к выполнению действия, формулировку правил выполнения действия;
• показ, как проводить те или иные действия;
• наблюдение, координирование действий ученика;
• советы по поводу выполнения действия, активизацию работы ученика.
Деятельность ученика включает следующие поэтапные действия:
1. проявление интереса к выполнению действия;
2. осознание цели действия, осуществление и поиск способов его выполнения;
3. вспоминание основных понятий, запоминание правил выполнения действия;
4. наблюдение за выполнением действия, запоминание алгоритма его осуществления;
5. выполнение действия в виде пошагового алгоритма, его осуществления под контролем учителя;
6. самостоятельные и систематические упражнения по выполнению действия.
Таким образом, деятельность учителя направлена на определение готовности к овладению умением, активизацию деятельности учащихся, организацию самостоятельного выполнения действия путем упражнений. Деятельность ученика направлена на овладение учебными приемами и выработку умения, при активном использовании имеющихся у учащихся знаний и жизненного опыта.
Организационно-методический компонент
модели развития исследовательских умений на уроках биологии объединяет методы, приемы и формы обучения, которые необходимо включать в уроки.
После апробирования на уроках биологии разработанной модели формирования исследовательских умений (рис.1) с экспериментальной группой испытуемых в марте 2013 г. было проведено повторное обследование всех участников контрольной и экспериментальной группы по выбранным методикам. Результаты сравнительного анализа изучения сформированности мотивационного компонента исследовательских умений учащихся приведены в табл. 1.
Таблица 1
Сформированность мотивационного компонента исследовательских умений учащихся на контрольном этапе исследования
Показатели Контрольная группа Экспериментальная группа
Познавательная 0,75 2,25
Коммуникативная 2,3 1,5
Эмоциональная 1,6 0,6
Саморазвития 0,3 2,6
Позиция школьника 0,7 1,4
Достижения 1,25 2,5
Внешние (поощрения, наказания) 1,65 0
В табл. 2 приведены результаты оценки сфор-мированности мотивационного компонента исследовательских умений учащихся экспериментальной группы. Положительная динамика в развитии мотивации учения является свидетельством высокой результативности образовательного процесса в данной группе. Обратная же тенденция в ряде показателей диагностики (увеличение количества школьников с низким уровнем мотивации или отсутствие динамики и существенных различий от этапа к этапу) говорит о наличии значительных проблем в деятельности образовательного учреждения в плане выполнения основных педагогических задач.
Таблица 2
Сформированность мотивационного компонента исследовательских умений учащихся
Показатели Констатирующий этап Контрольный этап
Познавательная 0,4 2,25
Коммуникативная 1,5 1,5
Эмоциональная 1,2 0,6
Саморазвития 0,15 2,6
Позиция школьника 0 1,4
Достижения 1,5 2,5
Внешние (поощрения, наказания) 1,1 0
В целом следует отметить, что детская потребность в исследовательском поиске обусловлена биологически, ребенок рождается исследователем. Это внутреннее стремление к исследованию и порождает исследовательское поведение. В основе учебно-исследовательской деятельности должно лежать естественное стремление ребенка к самостоятельному изучению окружающего, то есть исследовательское поведение, что подтверждается и результатами анализа самооценки развития исследовательских умений учащихся в ходе эксперимента (табл. 3).
Формирование и развитие исследовательских умений зависит от того, насколько сформированы способы выполнения исследовательского действия (элементарные умения), составляющие операционный компонент данного исследовательского умения, а также от того, насколько сформированы у учащихся исследовательские знания, используемые в умении оперировать исследовательскими терминами и понятиями. Динамика сформированности операционного компонента учащихся экспериментальной группы представлена в табл. 4.
Таким образом, подводя итоги исследования, следует отметить значительные различия в уровне сформированности всех компонентов
Рис. 1. Модель процесса формирования исследовательских умений.
Таблица 3
Сравнительный анализ самооценки исследовательских умений учащихся в контрольном эксперименте
№ Показатели Экспериментальная Контрольная
1 Умею выбирать и обосновывать исследовательскую тему 2,72 1,68
2 Умею выдвигать гипотезы 2,44 1,72
3 Умею ставить цели и добиваться их 2,44 1,76
4 Умею подбирать соответствующую литературу к исследованию. 1,96 1,72
5 Умею осуществлять поиск способов достижения цели 1,96 1,52
6 Умею прогнозировать средства и методы исследования. 1,60 1,44
7 Умею планировать свою деятельность 1,60 1,40
8 Умею структурировать материал 1,64 1,72
9 Умею проводить исследование 1,64 1,68
10 Умею участвовать в совместной деятельности (выслушивать мнение других; высказывать своё мнение и, доказывая, отстаивать его; принимать чужую точку зрения и др.) 1,96 1,88
11 Умею формулировать выводы и рекомендации по окончании исследовательской работы 1,40 1,12
12 Умею проводить рефлексию по итогам исследовательской деятельности 1,68 1,48
13 Умею презентовать результаты своего исследования 1,80 1,72
Таблица 4
Динамика сформированности операционного компонента учащихся экспериментальной группы
№ Показатели Констатирующий Р Контрольный
Специальные умения
1 умения наблюдать факты и явления 1,60 0,000 2,32
2 умение постановки проблемы 1,68 0,000 2,32
3 умение выдвигать гипотезы 1,68 0,000 2,4
4 умение построения плана исследования 1,68 0,000 2,4
5 умения осуществления намеченного плана исследования 1,48 0,000 2,2
6 умение выяснения связей изучаемого явления с другими 1,52 0,003 2,12
7 умение формулировки решения 1,56 0,013 2,12
8 умение объяснять 1,64 0,071 2,00
9 умение проверки решения 1,72 0,035 2,00
10 умение делать практические выводы о возможном и необходимом применении добытых знаний 1,72 0,013 2,00
Интеллектуальные умения
11 умения называть, характеризовать, обосновывать, определять, сравнивать, обобщать, систематизировать, вычленять главные признаки 1,76 0,000 2,16
12 формулировать определение понятия 1,72 0,000 2,28
13 выявлять причинно-следственные связи 1,52 0,000 2,16
14 моделировать исследование 1,44 0,000 2,00
15 экспериментировать 1,52 0,001 2,16
16 проектировать результаты опыта 1,64 0,000 2,32
17 анализировать 1,76 0,000 2,52
18 оперировать знаниями 1,76 0,000 2,52
19 доказывать 1,76 0,000 2,52
20 характеризовать свойства изучаемого объекта 1,76 0,000 2,52
Предметные умения
21 умение пользоваться увеличительными приборами 2,2 0,005 2,52
22 умение готовить временные микропрепараты и рассматривать их под микроскопом 2,04 0,005 2,36
23 умение ставить простейшие опыты 2,00 0,003 2,36
24 умения проводить наблюдения и самонаблюдения 2,00 0,003 2,36
25 распознавание и определение органов и их систем 2,08 0,008 2,36
исследовательских умений учащихся контрольной и экспериментальной групп. В экспериментальной группе учащиеся значительно улучшили свои результаты. Причем 36% школьников имеют продвинутый уровень сформированности исследовательских умений, что свидетельствует о том, что предложенная педагогическая модель формирования исследовательских умений на уроках биологии работает.
Литература
1. Алексеев Н. Г. Критерии эффективности обучения учащихся исследовательской деятельности // Развитие исследовательской деятельности учащихся: методический сборник. М.: Народное образование, 2001. 68 с.
2. Анисимова B. C. Самостоятельные работы учащихся по анатомии, физиологии и гигиене человека: пособие для учителя - 2-е изд., перераб. М.: Просвещение, 1987. 63 с.
3. Белякова Е. Г. Проектирование смыслоориентированно-го урока в общеобразовательной школе // Образование и наука. 2009. № 3 (60) С.106-116.
4. Бруновт Е. П. Самостоятельные работы учащихся по биологии: пособие для учителя. М.: Просвещение, 1984. 160 с.
5. Бухтенкова И. С. Организация проектно-исследователь-ской деятельности учащихся // Эксперимент и инновации в школе. 2011. № 3. С.8-10.
6. Давыдова Н. Н., Федоров В. А. Управление развитие образовательных учреждений на основе сетевого подхода // Педагогический журнал Башкортостана. 2012. № 4. С.15-23.
7. Ерохина Л. Ю. О готовности подростков к целеполаганию в учебной деятельности // Образование и наука. 2011. № 3 (82). С.116-123.
8. Загвязинский В. И. Стратегические ориентиры развития отечественного образования и пути их реализации // Образование и наука. 2012. № 4. С.3-12.
9. Зверев И. Д. Общая методика преподавания биологии: пособие для учителя. М.: Просвещение, 1985. 121 с.
10. Зеер Э. Ф. Основные смыслообразующие положения личностно-развивающего образования // Образование и наука. 2006. № 5 (41). С.3-9.
11. Зеер Э. Ф., Новоселов С. А., Давыдова Н. Н. Институциональное обеспечение образовательных инноваций // Образование и наука. 2011. № 9 (88). С.3-20.
12. Канева С. П. Формирование самостоятельной творческой личности школьника через исследовательскую и проектную деятельность // Эксперимент и инновации в школе. 2011. № 2. С.56-58.
13. Кучменко B. C. Программно-методические материалы. Биология. 6-11 кл. М.: Дрофа, 2000. 224 с.
14. Метаева В. А. Рефлексивный метод в дидактике: постановка проблемы // Образование и наука. 2005. № 2 (32). С.9-14.
15. Непомнящая Т. А., Давыдова Н. Н. Деятельность системы образования на уровне муниципалитета: правовое регулирование и механизмы реализации // Право и образование. 2004. № 1. С.85-93.
16. Новиков, А. M. Методология учебной деятельности. М.: Изд-во Эгвест, 2005. 176 с.
17. Осмоловская И. М. Предметность обучения и учебные предметы в контексте различных дидактических подходов // Образование и наука. 2012. № 7 (96).
18. Пономарева И. Н. Общая методика обучения биологии: учебное пособие для студ. пед. вузов. М.: Изд. центр «Академия», 2003. 45 с.
19. Рожкова О. Ю., Евстифеева О. В. От школьного исследования к целостному образовательному пространству // Инновационные проекты и программы в образовании. 2011. № 5. С.37-43.
20. Савенков А. И. Исследовательское обучение в теории и образовательной практике XIX в. // Исследовательская работа школьников. 2006. № 1. С.80-82.
21. Сиденко А. С. Концептуальные подходы деятельности Школы педагога-исследователя // Эксперимент и инновации в школе. 2008. № 1. С.70-80.
22. Сиденко А. С. О модели подготовки школ к реализации ФГОС второго поколения // Образование и наука. 2011. № 1 (90). С.3-17.
23. Сиденко А. С. От опытно-поисковой деятельности - к исследованию // Эксперимент и инновации в школе. 2011. № 2. С.2-15.
24. Сиденко А. С. Планирование экспериментальной работы // Муниципальное образование: инновации и эксперимент. 2011. № 1. С.58-65.
25. Строкова Т.А. Индивидуальная стратегия обучения: сущность и технология разработки // Образование и наука. 2005. № 4 (34). С.17-23.
26. Усова Н. В. Обучение школьников самостоятельной работе с учебной литературой // Школа и производство. 2007. № 5. С.74-77.
27. Фетискин Н. П., Козлов В. В., Мануйлов Г. М. Социально-психологическая диагностика развития личности и малых групп. М.: Изд-во Института Психотерапии, 2002. 490 с.
28. Хотинец В. Ю. Развитие поликультурной компетентности старшеклассников в ходе проектно-исследовательской деятельности // Инновационные проекты и программы в образовании. 2011. № 5. С.43-48.
29. Яркова Т. А. Педагогическое исследование как развивающийся феномен // Образование и наука. 2009. № 3 (60) С.3-11.
