Методические рекомендации к применению технологии организации учебно-исследовательской деятельности учащихся при обучении биологии

Педагогическая значимость организации учебно-исследовательской деятельности при обучении биологии заключается в том, что учащиеся приобщаются к самостоятельному прогнозированию, поиску путей оптимизации окружающей среды, публичному представлению продуктов исследовательской деятельности. В ходе занятий рекомендуется использовать такие формы обучения, как экскурсии, полевые исследования, походы, конференции, выставки-отчеты фотографической и иной изобразительной продукции и др.

Технологическим ресурсом учебно-исследовательской деятельности являются такие методы и организационные формы обучения, как, например, проблемная лекция, семинар-дискуссия, самоанализ исследовательской деятельности и т. д.

Самостоятельное (при педагогической поддержке) целеполагание, планирование, выполнение исследовательской работы является мощным фактором осознания роли личного участия в исследовании, стимулирования познавательного интереса.

К видам самостоятельной работы относятся:

• — Выявление противоречий и постановка проблемы, требующей решения.
• — Выбор темы исследования.
• — Выбор цели исследования.
• — Определение задач по достижению цели.
• — Определение методов исследования.
• — Сбор собственного материала.
• — Анализ и обобщение собственного материала.
• — Собственные выводы.

Целью блока занятий по теме «Биоиндикация состояния воздуха по хвое сосны» является ознакомление учащихся с методом биоиндикации состояния воздуха по хвое сосны обыкновенной.

В ходе обучения у школьников должно расшириться и углубиться представление о таких понятиях, как биоиндикация, загрязнение воздуха, уровни загрязнения воздуха, повреждения хвои и усыхание, древостой, обесхвоенность кроны и др. Учащиеся знакомятся с классификацией степени усыхания и повреждения хвои сосны; данная классификация является информационной, так как по ней можно определить степень загрязнения воздушной среды различными поллютантами. Таким образом, сосна обыкновенная (как и ряд других организмов) в представлении учащихся выступает в роли важнейшего биоиндикатора.

Учащимся в ходе занимательной беседы предъявляется стимульный символический материал, интерпретация которого могла бы помочь решить проблемную ситуацию: школьникам предлагается обратить внимание на два объекта — фотографию ребенка (на лице которого проявлялись следы аллергической реакции от загрязненного воздуха) и хвою сосны обыкновенной, поврежденную поллютантами воздушной среды (хвоя с высоким классом усыхания). Учащимся предлагается сопоставить эти два объекта и определить нечто, объединяющее их.

Проблемная ситуация: заболевания человека и растений связанные с загрязнением воздушной среды.

После сообщения учащимися гипотетических ответов с ними проводится беседа о взаимосвязи заболеваний у человека и растений в условиях насыщенности воздуха загрязнителями антропогенной природы.

Учащиеся подводятся к выводу о биоиндикационных возможностях некоторых растений (фитоиндикация). Таким образом, у них возникает мотив к проведению исследования состояния воздушной среды с помощью растения-индикатора (сосны обыкновенной).

Учитель кратко сообщает учащимся суть данного метода, заключающуюся в том, что хвою собирают с крон на определенном участке и раскладывают по классам повреждения и усыхания. После чего подсчитывают количество хвоинок в каждой группе и общее число. По результатам подсчета анализируют состояние воздуха.

Для работы школьникам предоставляются: таблица «Классы усыхания и повреждения хвои сосны», карточки с примерами обесхвоенности кроны деревьев, таблица «Внешние и внутреннее строение хвоинки сосны», инструктивные карточки, лупы, экологический текст по теме «Проблемы загрязнения воздуха».

Совместно с учителем формулируется цель исследования: Определить степень загрязнения определенного участка природной зоны с помощью методов биоиндикации.

Для подготовки к исследованию организуется поиск и работа с различными источниками информации (в том числе системы Internet), содержащие актуальную информацию о состоянии воздушной среды урбанизированной территории.

В ходе практической работы с фитоиндикаторами в намеченном квадрате исследования учащиеся овладевают одной из биоиндикационных методик, составляют карту экологического состояния воздушной среды выбранного района исследования, оформляют исследовательскую работу.

Другая тема учебного курса «Изучение степени запыленности воздуха в микрорайоне школы» имеет целью ознакомить учащихся с методом изучения запыленности воздуха. В ходе обучения у школьников должно расшириться и углубиться представление о таких понятиях, как пылевое загрязнение воздуха, запыленность, степень запыленности, пылевые частицы, взвесь и др.

Учащиеся впервые знакомятся со шкалой степени запыленности, по которой можно определить степень загрязнения воздушной среды пылевой взвесью разной консистенции.

В ходе выполнения экспериментальной части исследования у школьников развиваются умения сбора объектов наблюдения, выявления их экологического состояния при камеральной обработке, микроскопирования умения готовить микропрепараты и фиксировать результаты наблюдения, кроме того, развиваются умения анализа, интерпретации и представления полученных результатов.

Анализ конкретной экологической ситуации является первым этапом исследования. Осознание и формулировка проблемы учащимися помогает определить цель и задачи предстоящей исследовательской работы.

Учитывая, что исследовательская компетентность развивается на основе предъявления учащимся и последовательного решения проблемных заданий, требующих осознанного применения исследовательских действий в нестандартной ситуации, первое занятие данной темы учитель начинает с сообщения проблемной ситуации, являющейся фактом медицинской практики.

Предлагается статья в журнале «Здоровье» о том, что во время степных пылевых бурь у людей в легких скапливаются пылевые частицы. Причем, легкие у эндемиков степей вскоре самоочищаются от пылевых частиц. Европейцы же не приспособлены к условиям климата степной зоны, поэтому аккумуляция пыли в дыхательных путях и легких европейцев приводит к очень серьезным последствиям: развитию болезней и даже смерти.

Организуется «мозговой штурм», во время которого учащиеся предлагают разнообразные версии, объясняющие причины наследственно обусловленного различия в реакции организма жителей различных географических зон на пылевые бури. Активизировать поиск учащихся и направить рассуждение в нужное русло помогают наводящие вопросы учителя.

Поддерживая рассуждения учащихся, учитель, в частности, сообщает информацию о снижении количества растительности на урбанизированных территориях и росте респираторных заболеваний у горожан.

Учащимся предлагается сопоставить эти сведения и определить проблемную ситуацию.

Проблемная ситуация: связь респираторных заболеваний человека со степенью озеленения природных и городских зон.

Учащиеся приходят к гипотезе о санирующей функции зеленых насаждений. Проверить данную версию можно, исследовав их пылеулавливающую способность.

Учитель обращает внимание на отпечатки пыли с листьев, взятых с разных участков. Кроме того, он знакомит учащихся с результатами исследовательской работы по скоплению пыли на стенах домов, проведенной ранее другой группой. Однако листья растений, в отличие от стен домов, сохраняются лишь один вегетационный период. Следовательно, они могут дать более точную информацию о степени запыленности воздуха (аккумуляция пыли в течение 1—2 последних месяцев).

Таким образом, у школьников возникает мотив к проведению исследования состояния запыленности воздушной среды в непосредственной близости от дома и школы по состоянию листовых пластинок зеленых насаждений.

Совместно с преподавателем учащиеся формулируют цель исследования: определить степень запыленности определенной территории с помощью листьев древесных растений.

Учитель сообщает суть данного метода, заключающегося в том, что с помощью скотча с листьев растений древесных пород собирается пыль на определенном участке и высоте. Пылевые образцы наклеиваются на белую бумагу и визуально определяется степень запыленности. После чего делается микропрепарат и изучается состав пыли. По результатам наблюдения анализируют состояние воздуха.

Для работы школьникам предоставляются: таблица «Степень запыленности воздуха», карточки с примерами пылевых отпечатков с разных участков, инструктивные карточки, лупы, микроскопы, другое лабораторное оборудование.

Для подготовки к исследованию организовывается поиск и работа с различными источниками информации (в том числе системе Internet), содержащие актуальную информацию о состоянии воздушной среды урбанизированной территории, о выбросах твердых частиц в воздух и их влиянии на дыхательную систему жителей.

Полученные опытные данные обрабатываются и интерпретируются. Совместно с учителем формулируются выводы и рекомендации по проделанной работе, после чего школьники оформляют научные отчеты о выполненном исследовании.

Итак, в ходе практической работы в намеченном квадрате исследования учащиеся овладевают одной из методик определения состояния воздушной среды, составляют карту экологического состояния воздушной среды территории, оформляют исследовательскую работу.

Согласование организационных мероприятий и приемов технологии и универсальных учебных действий представлено в таблице 27.

Таблица 27

Мероприятия и приемы технологии организации учебноисследовательской деятельности и УУД