Из таблицы видно, что, школьник и не делает научного открытия, что методы работы преимущественно эмпирические, но это не умаляет значения его работы для него самого. Школьное исследование более простое, ученик выполняет его под руководством учителя, но выполнение подобной работы развивает ученика, формирует качества его личности. [12]
Выполнение исследовательской деятельности по биологии должно соответствовать ее структуре:
Структура исследовательской деятельности.
Целевой компонент: постановка проблемы, выяснение «знания о незнании», выдвижение рабочей гипотезы.
Мотивационный компонент: осознание потребности в осуществлении данной деятельности. Мотивами будут являться объект, средства, способы, результат.
Содержательный компонент - это знания и умения учащихся по биологии на данный момент. Сюда можно отнести практические, интеллектуальные и организационные умения учащихся по биологии.
Процессуальный компонент заключается в выборе способов деятельности для достижения поставленной цели: наблюдение, полевой опыт, эксперимент (микробиологический, биохимический, физиологический, экологический).
Объектами для биологического исследования могут быть живые организмы, микропрепараты, гербарии, коллекции, иллюстрации, природные среды и др.
В процессуальный компонент входят средства реализации способов исследования:
• Технические: микроскопы, лабораторное оборудование, химические реактивы, измерительные приборы, видеотехника.
• Дидактические: учебники и справочники.
• Методические: планы деятельности, алгоритмические предписания по осуществлению деятельности.
Оценочно-результативный компонент включает достижение результата, его осмысление, выводы. Форма отчетности при этом: доклад, реферат, научная конференция, бюллетень и т.п. [2]
Рассмотрим методику организации исследовательской деятельности учащихся в рамках внеурочных работ.
Коллекционирование растений.
Коллекционирование растений и составление гербариев один из распространенных видов внеурочной работы в разделе «Растения». Этот вид является самым доступным для учащихся. Но чтобы данная деятельность протекала успешно, необходимо обучить школьников составлять гербарии.
Правила гербаризации растений:
1. При сборе растения лучше всего сразу же расправлять на листах бумаги и закладывать в специальную гербарную сетку или папку для сушки. Собирать растения нужно целиком с цветками и плодами, выкапывая с корнями, корневищами, луковицами. Если растение крупное травянистое, берут только верхушку с цветками и плодами, несколько средних листьев со стеблем и прикорневую часть с листьями. Из растений следует выбирать наиболее типичные, то есть среднеразвитые. Не нужно ограничиваться одним экземпляром. Если растение крупное, берут два-три экземпляра, если же мелкое - не менее пяти-шести.
2. После приступают к закладке растений в сетку или под пресс. Вместе с растением вкладывают записку с указанием даты сбора и с краткой характеристикой места сбора. Основное правило сушки заключается в том, чтобы возможно тщательнее расправить растения и, заложив их в листы сушильной бумаги, высушить в кратчайший срок. Для сушки берут фильтровальную бумагу, или обыкновенную газетную бумагу.
3. Высушенные растения наклеивают на листы плотной бумаги с помощью узеньких полосок бумаги. На каждый лист помещают по одному или нескольку экземпляров, в зависимости от величины растений. Семена растения следует всыпать в маленькие конвертики, которые приклеивают на гербарный лист. В правом нижнем углу листа бумаги приклеивают этикетку, на которой пишут: 1) точное название вида и рода растения (русское и латинское); 2) название района на территории которого найдено растение; 3) место, где именно найдено (на лугу, в лесу и т. д.); 4) дата сбора (год, месяц, число); 5) кто собрал; 6) кто определил; 7) номер растения; 8) ? - однолетнее, ? - двулетнее, ? - многолетнее, ћ - кустарник или дерево.
4. Точное научное название растения узнают по определителю. Эту работу следует выполнять параллельно гербаризации, пользуясь свежими растениями, для чего необходимо иметь запасные экземпляры.
5. Гербарные листы с растениями одного вида помещают в одну общую обложку, на которой сверху надписывают название семейства, а внизу - научное название растения. Виды растений, принадлежащие к одному роду, заключают в одну обложку, а роды, принадлежащие к одному семейству, помещают в общую папку, которую связывают тесьмой. На папке делают надпись с названием семейства.
6. Следует учесть особенности гербаризации различных растений. Иногда некоторые растения меняют окраску или чернеют (например, венчики фиалок и колокольчиков, стебли петрова креста и заразихи, листья картофеля и др.). В таких случаях не особенно сочные части растений ошпарить кипятком, а затем сушить обычным способом или утюгом. Если горячий способ не спасает от почернения, растения пересыпают кристаллами салициловой кислоты. [6]
Учащимся, изучающим растения можно дать различные задания по сбору коллекций. Например:
1. Собрать коллекцию растений определенного семейства.
Семейство Крестоцветные. Объекты:
Дикорастущие: пастушья сумка, ярутка полевая, кардария крупковая, желтушник левкойный, сурепка обыкновенная, горчица черная, рыжик посевной, редька дикая, гулявник лекарственный.
Культурные: капуста, редька, редис, горчица, хрен.
Семейство Бобовые. Объекты:
Дикорастущие: астрагал австрийский, астрагал волжский, карагана кустарниковая, клевер полевой, клевер луговой, чина клубненосная, горошек мышиный, вязель разноцветный, донник лекарственный, люцерна посевная, люпинник белый.
Культурные: фасоль, боб обыкновенный, горох, люпин, нут, чина, вика.
Семейство Розоцветные. Объекты:
Дикорастущие: репешок обыкновенный, таволга обыкновенная, кровохлебка лекарственная, ежевика сизая, миндаль низкий, боярышник кровянокрасный, таволга вязолистная, земляника лесная, гравилат прямой, яблоня дикая, лапчатка гусиная, шиповник коричный, слива садовая, груша обыкновенная, спирея городчатая.
Культурные: вишня садовая, яблоня домашняя, черемуха обыкновенная, малина садовая, клубника ремонтантная, ежевика, черешня, абрикос обыкновенный.
Семейство Сложноцветные. Объекты:
Дикорастущие: полынь горькая, василек синий, цикорий обыкновенный, девясил британский, молокан татарский, тысячелистник обыкновенный, амброзия трехраздельная, лопух большой, полынь лечебная, полынь австрийская, череда трехраздельная, астра ромашковидная, чертополох поникающий, василек фригийский, василек сумский, циклахена дурнишниколистная, девясил иволистный, наголоватка паутинистая, нивяник обыкновенный, ромашка непахучая, мать-и-мачеха обыкновенная.
Культурные: латук огородный, подсолнечник однолетний, астра, хризантема, георгин, маргаритка, нивяник.
Семейство Пасленовые. Объекты:
Дикорастущие: паслен сладко-горький, паслен черный, паслен рогатый, белена черная, дурман обыкновенный.
Культурные: картофель, перец, томат, баклажан, физалис, паслен декоративный.
Семейство Злаковые. Объекты:
Дикорастущие: кострец безостый, ежа сборная, мортук пшеничный, тимофеевка луговая, мятлик луговая, житняк гребневидный, полевица тонкая, лисохвост луговой, овес пустой, пырей средний, пырей ползучий, овсяница луговая, овсяница валисская (типчак), овсец опушенный, зубровка ползучая, тимофеевка степная, мятлик дубравный, ковыль волосатик, щетинник зеленый.
Культурные: кукуруза сахарная, овёс озимый, овёс яровой, пшеница озимая, пшеница яровая, рожь озимая, рожь яровая, ячмень озимый, ячмень яровой.
Семейство Лилейные. Объекты: гусиный лук малый, гусиный лук желтый, лилия кудреватая, рябчик русский, тюльпан дубравный, гусиный лук низкий, гусиный лук краснеющий, тюльпан двуцветковый, тюльпан поникающий, ландыш майский.
2. Собрать коллекцию листьев:
• С различным жилкованием.
• С различной формой.
• Простые и сложные.
3. Собрать растения:
• С мочковатой корневой системой. Объекты: астра ромашковидная, гравилат речной, лапчатка ползучая, колокольчик рапунцелевидный, тысячелистник обыкновенный, манжетка коротколопастная, мелколепестник канадский, пиретрум щитковый, герань луговая, герань лесная, гусиный лук желтый, хризантема, флоксы, подорожник большой, лютик едкий, овес посевной, мятлик луговой, клевер ползучий, лютик ползучий, живучка женевская.
• Со стержневой системой. Объекты: люпин, прострел раскрытый, молочай Сегье, коровяк медвежье ухо, синеголовник плосколистный, молочай тонкий, ветреница лесная, одуванчик лекарственный, щавель конский, подсолнечник.
• Со стержневой, на корнях которой имеются клубеньки с азотобактериями. Объекты: фасоль, боб обыкновенный, горох, чина.
а - стержневая система, б - мочковатая система.
4. Собрать плоды растений:
• Сухой (зерновка, боб, стручок, коробочка, орех). Объекты: подсолнечник, пшеница, фасоль, горох, капуста, дуб, лещина, мак восточный, редис, левкой пахучий, тюльпан Биберштейна, лен многолетний, каштан, сурепка обыкновенная, редька дикая, акация, клен татарский, рожь, люцерна, фиалка высокая.
• Сочный (костянка, сборная костянка). Объекты: вишня, слива, абрикос, черемуха обыкновенная, калина, смородина, томат, крыжовник, малина, ежевика, рябина, черешня, огурец.
• Ложный плод. Объект: яблоня домашняя.
5. Собрать коллекцию определенной экологической группы:
• Гидрофиты. Объекты: частуха подорожниковая, стрелолист обыкновенный, лютик водный, рдест остролистный, элодея канадская, роголистник темно-зеленый, пузырчатка обыкновенная, водокрас обыкновенный, кубышка желтая, сальвиния плавающая, ряска трехдольная, телорез алоэвидный, уруть колосистая, рогоз широколистный, ежеголовник всплывающий, осока черная, камыш озерный, ива корзиночная, щавель водяной.
• Мезофиты. Объекты: золотарник канадский, тимофеевка луговая, клевер земляничный, полевица побегообразующая, ромашка пахучая, ландыш майский, медуница неясная, кукуруза сахарная, пшеница, лисохвост луговой, подмаренник русский, вероника дубравная, гусиный лук малый, тюльпан лесной, осока волосистая, тмин обыкновенный, бутень клубненосный, купырь лесной, липа мелколистная, алтей лекарственный.
• Ксерофиты. Объекты: молочай тонкий, ковыль волосатик, полынь горькая, подсолнечник однолетний, лук желтеющий, пырей средний, наголоватка васильковая, очанка гребенчатая, льнянка обыкновенная, резак обыкновенный, люцерна румынская, тимелея обыкновенная, примула крупночашечная, шток-роза розовая, проломник северный, редька дикая, зверобой изящный, кермек Гмелина, смолевка татарская, консолида восточная.
6. Собрать коллекцию растений по отношению к свету:
• Теневыносливые (сциофиты). Объекты: огурец, кабачок, салат, спаржа, ревень, щавель, петрушка, мелисса, мята, редис, смородина, ежевика, крыжовник, фиалка высокая, копытень европейский,
Светолюбивые (гелиофиты). Объекты: подорожник большой, ку-
бышка желтая, лиственница, акация, кукуруза, береза, липа, ольха.
Наблюдения и фенонаблюдения.
Фенология - это наука, изучающая закономерности сезонного развития природы. Она учитывает, систематизирует закономерности порядка и сроков наступления сезонных явлений. Основу фенологических знаний составляют фенологические наблюдения, которые дают сведения о наступлении конкретных сезонных явлений, фенофаз растений (фенофаза - стадия в цикле развития растения). [11]
Фенология изучает:
• Время, требуемое для развития природного объекта (фиксируется календарными датами);
• Форму адаптации к среде обитания (изменяются условия существования, значит, изменяется календарь развития объекта, при этом влияние среды становится доминирующим);
• Изменчивость сроков наступления сезонных явлений: пределы вариации сроков наступления различных фенофаз (поэтому необходимы многолетние наблюдения).
Фенологические наблюдения специального назначения проводятся в государственных учреждениях (агробиостанции, ботанические сады, лесничества и т.п.), к этой работе также привлекаются школьники. Полученные учащимися результаты приобретают научную ценность и оказывают большую помощь в изучении сезонного развития природы. Не менее важна и воспитательная роль школьной фенологии: учащиеся приобретают прочные предметные знания по биологии, видят взаимосвязь предметов и явлений, у них формируются исследовательские умения.
Частная фенология предполагает изучение конкретных биологических объектов. Для школьников - это самый доступный способ проведения фенонаблюдений. Поэтому учитель должен учесть, что:
объекты наблюдения должны быть широко распространены;
• объекты должны быть известны школьникам и хорошо узнаваемы.
Большинство объектов или явлений, за которыми ведутся наблюдения, являются фенологическими индикаторами времени года (зацветание черемухи, распускание почек и т.п.). По отношению к некоторым объектам предусматриваются циклические наблюдения (всходы - цветение - плодоношение). [5]
Наблюдая за объектом, фенолог фиксирует не только даты наступления фенофаз, иногда важна количественная характеристика, особенно при наблюдениях за объектами хозяйственного значения (например, обильное или слабое цветение яблони, обилие плодов, грибов, шишек и т.п.).