Затем учащиеся приступают к собственно исследовательской работе.
С.А. Фамелис считает неверным мнение, что исследовательская работа должна быть исключительно экспериментальной [23 1, с. 42]. Есть прекрасные работы, посвященные исследованию природных биоценозов. В этих работах нет и намека на эксперимент, однако прекрасно организованные и правильно проведенные наблюдения в природных условиях позволяют получить интересные и практически важные данные. Следовательно, во-первых, исследовательской работой следует считать грамотно организованные и проведенные наблюдения природных объектов или явлений. Во-вторых, к исследовательским работам, несомненно, относится эксперимент. Экспериментальные исследования всегда интересны, хотя на этом пути встречаются многочисленные затруднения. Экспериментальная работа требует скрупулезного выполнения методики, поскольку любое, подчас даже самое незначительное отклонение в условиях проведения опыта может привести либо к искажению результатов исследования, либо к получению заведомо ложных данных. Эксперимент, как и любое другое научное наблюдение, должен планироваться таким образом, чтобы на каждую градацию изучаемого фактора (варианта) приходилось несколько повторностей (как уже говорилось, наблюдение не должно быть единичным). К сожалению, это требование почти никогда не выполняется.
Все варианты эксперимента обязательно должны находиться в одинаковых условиях (температура, освещенность, насыщение среды обитания кислородом и т.п.), изменяется только изучаемый фактор. Если эксперимент многофакторный (исследуются одновременно несколько факторов), опыт строится так, чтобы можно было выявить как влияние каждого фактора в отдельности, так и их совместного действия. В число экспериментальных групп обязательно включаются контрольные варианты, на которые действие изучаемых факторов не распространяется (это требование часто игнорируется).
Еще до начала практической работы целесообразно составить четкую и подробную таблицу, включающую все варианты эксперимента (наблюдения). При составлении протокола опыта графы такой таблицы заполняются данными, образуя матрицу.
Иногда результаты эксперимента противоречат ожиданиям исследователей. Причин, приводящих к такой ситуации, может быть несколько: неправильная формулировка цели и постановка задач, ошибочная нулевая гипотеза, выбор неадекватной методики проведения эксперимента, неверное толкование полученных результатов, ошибочные выводы, наконец, неправильный выбор объекта исследования. Необходимо спокойно разобраться в случившемся. Следует помнить, что отрицательный результат - это так же важно, как и получение положительного результата, если данные не взяты "с потолка". Понятно, что в этом случае работа научного руководителя выходит на первый план и становится решающей.
Кроме природных наблюдений и эксперимента может быть и еще один вид исследовательской деятельности - литературные изыскания. Такой вид исследовательской деятельности в большей степени присущ представителям гуманитарных направлений, однако и здесь возможны и эксперименты, и наблюдения. Следует особо подчеркнуть, что литературные исследования не должны принимать форму рефератов, тексты которых в наше время можно отыскать на компакт-дисках. В чем же отличие реферата от научно-исследовательской работы с литературными источниками? Реферат содержит подборку известных фактов по конкретной проблеме, тогда как из литературного исследования обязательно должно вытекать нечто новое, обнаруженное в результате анализа литературных данных (это основное требование, отличающее любую творческую работу от компилятивной). Надо сказать, что обнаружить какие-либо действительно новые факты, анализируя литературные источники, неизмеримо труднее, нежели проводя наблюдения или эксперименты. И уж совершенно наивно полагать, что настоящая работа с литературой - легкая прогулка по библиотечным каталогам. И здесь вновь на первый план выходит работа научного руководителя, поскольку только он может правильно сформулировать задачу, порекомендовать основные первоисточники (в надежде, что остальные отыщет сам исследователь), совместно со школьниками проанализировать собранный материал и помочь сделать надлежащие выводы.
В научной среде принято подкреплять результаты наблюдений и экспериментов их математической обработкой. Хорошо, если к работе удастся подключить математиков, которые построят математические модели изучаемых процессов или явлений, однако практика показывает, что о таких межпредметных связях остается только мечтать.
Достоверность полученных результатов и сделанных выводов проверяется с помощью методов математической статистики. К сожалению, курс вариационной статистики читается студентам далеко не всех институтов. Подавляющее большинство педагогов-биологов, осуществляющих научное руководство, не имеют ни малейшего представления об этой дисциплине и, следовательно, не видят необходимости в применении статистических методов.
Неверно предполагать, что старшеклассникам трудно понять суть вариационной статистики, основанной на теории вероятностей. Это абсолютно неправильно и практика полностью опровергает такое предположение. Научные руководители должны сами освоить статистические методы и обучить участников научно-исследовательских работ их применению.
По окончании обработки материалов исследования проводится обсуждение полученных результатов. Обязательно совместно с авторами работы, обязательно с использованием литературных данных. После этого можно приступить к оформлению научного отчета.
Отчет о научно-исследовательской работе строится по тому же плану, что и научная статья.
Во введении отмечают актуальность исследования, убедительность цели и задач. Обзор литературных данных должен показать, что авторы исследования прекрасно представляют себе состояние проблемы и видят пути решения поставленных перед ними задач. Сведения, приведенные в литературном обзоре, сопровождаются ссылками на первоисточники (обычно ссылки - порядковые номера в списке цитированной литературы, заключенные в квадратные скобки). Чрезвычайно важно детально описать методику проведения исследования или эксперимента. Это необходимо для того, чтобы другие исследователи, заинтересовавшиеся результатами работы, смогли, прочитав описание методики, повторить исследование и получить сходные результаты. Здесь же дается подробное описание биологии экспериментального объекта.
Результаты исследования нужно представлять строго и наглядно. Данные сводятся в таблицы, которые необходимо прокомментировать и проиллюстрировать понятными графиками и рисунками. Варианты опыта или наблюдения, достоверно отличающиеся друг от друга, должны быть помечены с указанием уровня значимости различия.
Полученные данные необходимо обсудить, сравнив результаты исследования со сведениями из литературных источников. Для этого часть литературных данных не включают в литературный обзор, а используют при обсуждении результатов исследования [23, с. 42-44].
Не надо делать много выводов. Но они должны быть четкими и понятными, вытекать из результатов исследования и соответствовать целям и задачам исследования.
Отчет содержит список использованных литературных источников с указанием авторов, названия цитированной работы, издательства и места издания, необходимо указать год издания, для монографий - количество страниц в книге. Порядковые номера должны соответствовать ссылкам в тексте литературного обзора и обсуждения результатов исследования.
Требования к демонстрационному материалу
сводятся к его наглядности. Прежде всего, представляются результаты
исследования: таблицы, плакаты или компьютерные презентации. Графики могут
находиться в центре внимания достаточно долго, а таблицы следует
демонстрировать ограниченное время. Выводы должны демонстрироваться достаточно
долго, чтобы слушатели смогли внимательно с ними ознакомиться и обдумать [25,
с. 18].
2. Проведение летней
научно-исследовательской деятельности школьников по биологии
Современные школьники очень редко бывают в природе с целью изучения ее разнообразия. К сожалению, учебная программа по биологии не может удовлетворить запросы учащихся в практической направленности. В рамках школьной программы учащиеся успевают пройти только теорию, выходы на природу практически отсутствуют. В связи с этим летняя практика по биологии приобретает важное значение. Учебно-исследовательские экскурсии в природу помогают соединить теоретическую и практическую стороны программного материала. Экскурсии в природу помогут научить детей экологически грамотному поведению в природе, воспитать заботливое, гуманное отношение ко всему живому и его окружению.
Программа практики включает разнообразные учебные занятия (экскурсии, анализ собранного материала, публичные выступления) и активные формы отдыха. Работы соответствуют уровню и особенностям развития учащихся, их готовности к образованию на всех ступенях обучения. Эколого-биологические практикумы занимают важное место в воспитании экологической культуры обучающихся, включают в себя разнообразные исследовательские работы, которые развивают кругозор, способствуют развитию наблюдательности, повышению познавательных интересов и заинтересованности учащихся в биологии, развивают мышление и практические умения.
На проведение экскурсий и исследовательских работ отводится 2 часа ежедневно. Учащиеся выбирают одно из заданий, знакомятся с содержанием работы, распределяют работу по дням и приступают к выполнению задания. В каждом задании определены цель работы, оборудование, ход выполнения, форма отчета о проделанной работе.
После практики обязательным этапом является обработка собранных материалов. Так у учащихся формируются первые навыки работы исследователя в поле. Для учащихся эти навыки являются серьезной подготовкой к будущим исследовательским экспедициям. Полевые практики помогают школьникам правильно сориентироваться в выборе будущей профессии. Знания, полученные в процессе полевых исследований, помогут учащимся лучше узнать природу, сформировать экологическое мышление, навыки практической и научно-исследовательской деятельности, связать теоретический курс биологии с практикой, в профессиональной ориентации школьников.
Цель: формирование у учащихся навыков практической и научно-исследовательской деятельности при непосредственном соприкосновении с природой.
Задачи:
1) Закрепление и углубление на практике знаний и умений, полученных на уроках биологии, экологии;
2) Формирование навыков практической научно-исследовательской деятельности;
) Активный полезный отдых на природе с элементами обучения;
) Формирование умений оценивать характер воздействия человека на окружающую среду;
) Формирование у подростков желания внести свой вклад в охрану природы;
) Создание необходимых условий для рационального использования каникулярного времени обучающихся.
Ожидаемый результат:
· Выработать умение применять биологические знания в практической деятельности;
· Формирование навыков практической и научно-исследовательской деятельности;
· Укрепление здоровья детей;
· Получение возможности убедиться в правильности выбранного профиля;
· Самоутверждение ребенка в его собственных умениях и навыках;
· Адаптация к специфике предпрофильного обучения.
Направления деятельности:
· Учебно-познавательное;
· Оздоровительное;
· Воспитательное;
· Профориентационное.
Методы работы при реализации данного проекта:
· Работа в парах;
· Работа в группе;
· Лекция;
· Беседа;
· Экскурсия;
· Исследовательская работа;
· Фоторепортаж;
· Презентации.
Содержание деятельности:
· Изучение особенностей естественных биогеоценозов (лес, луг, водоем);
· Изготовление гербария;
· Анализ воды из разных водоемов (родников, озер, реки);
· Работа по определению растений и беспозвоночных животных;
· Обработка материалов;
· Выступление о результатах практических исследований;
· Фоторепортаж о практике.
Форма презентации результатов: сообщения учащихся, демонстрация мультимедийных материалов, выставка наглядных пособий.
Материально-техническое оснащение: ПК, мультимедийный проектор, фотоаппарат, сачки, морилки, папки для гербариев, прессы, препаровальные иглы, булавки для накалывания насекомых, картон, пластилин, цветная бумага, клей, атласы-определители растений, насекомых.
Этапы работы над проектом
Подготовительный (1 неделя до начала летней практики): определить цель и задачи летней школы, выбрать направления деятельности; заказать необходимые экскурсии; составить план-конспект занятий.
Планирование работы (I день практики). Открытие летней школы "Юный натуралист", ознакомление с программой. Определение форм и методов работы, видов отчетности. Участники проекта разделяются на группы и получают задания.
Группа 1 (ботаника)
1. Вспомните признаки классов однодольных и двудольных растений. Найдите растения, принадлежащие к данным классам.
2. Соберите для гербариев травянистые растения:
а). с различными типами корневых систем (по 2-3 вида);
б). с разными видами жилкования листьев (по 2-3 вида).
3. Определите видовое название собранных вами растений.
Группа 2 (ботаника)
. Выберите на участке 4-5 растений с различными видами стеблей:
а). травянистыми и древесными;
б). прямостоячими, вьющимися, стелящимися, ползучими и т.д.
2. Определите тип листорасположения.
3. Соберите эти растения для гербариев, определите их видовые названия.
Группа 3 (ботаника)
1. Рассмотрите листья на травянистых, кустарниковых, древесных растениях.
2. Определите тип листа (простой, сложный), форму листа и край листовой пластинки.
. Соберите различные листья для гербариев, определите названия растений.
Группа 4 (зоология)
. Какие отряды насекомых вы знаете? Вспомните признаки отрядов.
2. Соберите для коллекции насекомых, принадлежащих к различным отрядам.
. Определите видовые названия пойманных насекомых.
Практический:
I день практики. Урок-экскурсия "Мир растений нашего школьного участка" (приложение 1).
II день практики. Посещение Брестского государственного университета имени А.С. Пушкина. Встреча с кандидатом биологических наук. Лекция об истории биологического музея при университете с видео презентацией (приложение 2). Экскурсия в биологический музей. Дети делятся на группы и получают задание составить презентацию о музее, используя полученную информацию и сделанные в ходе экскурсии фотографии. В конце практики проводится конкурс на лучшую презентацию.
III день практики. Экскурсия в парке 1 мая г. Бреста, во время которой юные натуралисты узнают об особенностях флоры Брестской области. Работая по заданиям в группах, ребята собирают материал для гербариев растений и коллекций насекомых.
IV день практики. Практическое занятие "Многообразие однолетних и многолетних цветочно-декоративных культур учебно-опытного участка". Ребята узнают об основных агротехнических правилах выращивания декоративных растений и помогают в работе на участке.
V день практики. Творческая мастерская. Конкурс поделок из природного материала "Зеркало природы".
VI день практики. Посещение Областной станции юных натуралистов. Руководитель станции проводит практическое занятие, на котором ребята узнают интересные факты из жизни тропических насекомых и помогают за ними ухаживать.
VII день практики. Экскурсия в Зимний сад межфакультетского Центра экологии и природоведения при Брестском государственном университете имени А.С. Пушкина (приложение 3).
VIII день практики. Экскурсия в лес. Описание участка смешанного леса.
Инструктивная карточка №1
"Описание участка смешанного леса"
. Закладка площадки 10х 10 м. Углы отмечаются газетами, флажками и т.д.
2. Составление списка растений: для этого надо двигаться по периметру и в заключение - по диагонали площадки.
. Разделение растений на жизненные формы: ярусы, определение доминирующих видов в каждом ярусе.