От демографии до экологии. Учебно-исследовательская и научно-исследовательская деятельность старших школьников по биологии

Формирование творческого потенциала личности возможно, на наш взгляд, только при смене приоритетов в образовании – с усвоения готовых знаний в ходе учебных занятий на самостоятельную познавательную деятельность каждого ученика с учетом его особенностей и возможностей.

Очевидно, что есть в работе учителя специфическая деятельность, которая является особо важной для формирования у школьников познавательной активности и самостоятельности. Одним из основных путей формирования познавательной активности и самостоятельности обучаемых мы считаем использование в системе урочных занятий и внеурочной работы со школьниками методов учебно-исследовательской и научно-исследовательской деятельности. Остановимся на характеристике этих двух понятий, этапах их осуществления и приведем конкретные примеры тем для учебно-исследовательской и научно-исследовательской деятельности старшеклассников по биологии.Вначале охарактеризуем понятие «исследовательская деятельность». Исследование в обыденном употреблении означает процесс поиска новых знаний и является одним из видов познавательной деятельности человека. Таким образом, исследовательская деятельность вообще и старшеклассников в частности характеризуется направленностью на получение нового знания. В нашем представлении исследовательская деятельность старшеклассников – форма организации воспитательно-образовательного процесса, которая связана с решением учащимися творческих исследовательских задач (в различных областях науки, техники и искусства) и предполагает наличие основных этапов, характерных для научного исследования.Знание методологии организации научного исследования и результаты нашей педагогической работы по организации исследовательской деятельности старшеклассников показывают, что для ее инициации требуется наличие значимой для школьника проблемы и стремления к ее разрешению.Исходя из важности проблемы для мотивации исследовательской деятельности школьников, остановимся на характеристике этого этапа научного поиска подробнее. В исследовательской деятельности учащихся проблемно-поисковые ситуации возникают в связи с недостатком у старшеклассников необходимых знаний. Исследовательская деятельность старшеклассников часто сохраняет все признаки учебной деятельности, поэтому проблемы, решаемые в процессе этой деятельности, чаще всего являются не строго научными, а скорее учебными, то есть имеющими преимущественно субъективную значимость, способствующими продвижению школьников по образовательному маршруту и развитию их личности.Итак, в ходе исследовательской деятельности старшеклассники могут сталкиваться как с научными, так и с учебными проблемами. Школьникам чаще всего приходится решать последний тип проблем.Попытаемся выявить отличия научных и учебных проблем, а данные для большей наглядности представим в таблице 1.Из данных таблицы 1 видно, что учебные и научные проблемы отличаются степенью новизны, характером рассматриваемого противоречия, методами его разрешения, условиями решения исследовательских проблем, обоснованием выдвигаемых гипотез и характером полученных результатов. Решение научных проблем имеет общественно значимый результат, объективно достоверный, полученный в процессе теоретического осмысления проблемы. Учебная проблема имеет субъективный характер, разрешается преимущественно эмпирическими научными методами и имеет значение для одного или группы учащихся.Например, перед выполнением лабораторной работы «Изучение микропрепаратов крови лягушки и человека под микроскопом» учащимся предлагается решить следующую учебную проблему: «В 5 литрах крови человека может раствориться около 10 мл кислорода, а для удовлетворения потребности организма его нужно около 200 мл в минуту. Каким путем организм человека получает нужное количество кислорода?» Решение этой учебной проблемы приводит школьников к выводу о наличии в крови человека дыхательного пигмента гемоглобина, который «упакован» в эритроциты и транспортирует кислород клеткам и тканям в химически связанном состоянии. Решаемая при выполнении лабораторной работы проблема может служить отправной точкой для выполнения более масштабных исследовательских работ, посвященных крови и кровообращению и не ограниченных рамками одного-двух уроков.Примером исследовательской проблемы, предлагаемой для решения старшеклассникам, может служить изучение морфо-экологической разнокачественности в биоценозе соснового леса. Решение этой проблемы требует от школьников знаний и умений по организации и проведению комплексного изучения лесного биоценоза. При его осуществлении должны быть выявлены конкретные факты, подтверждающие морфологическую и экологическую разнокачественность особей в популяции сосны лесной, и сделаны выводы о значении этого явления в функционировании лесного сообщества. Для проведения подобного рода исследования требуется несколько месяцев.От характеристики учебных и исследовательских проблем как начального звена исследовательской деятельности школьников перейдем к компонентному составу этого вида деятельности. По нашему мнению, компонентами исследовательской деятельности старших школьников выступают:- знания о природе, живых организмах и отношениях между ними, экосистемах, их структуре, функционировании и т. д.;- способы деятельности, воплощенные в исследовательских умениях;- творческое поисковое продвижение и готовность к решению новых проблем;- эмоционально-ценностное отношение к миру, к собственной исследовательской деятельности, сформированность потребностей, мотивов и эмоций;- волевые усилия, прилагаемые старшеклассниками при осуществлении собственной исследовательской работы;- исследовательские умения, приобретенные в процессе поиска решения проблемной задачи;- способность актуализации и переноса усвоенных знаний и способов деятельности, сформированная в исследовательской деятельности.Далее мы непосредственно остановимся на характеристике понятий «учебно-исследовательская» и «научно-исследовательская» деятельность старших школьников.Под учебно-исследовательской деятельностью старшеклассников мы понимаем организуемую педагогом деятельность учащихся, направленную на поиск объяснения и доказательства закономерных связей анализируемых фактов, явлений или процессов, характеризующуюся постановкой учебной проблемы, выдвижением гипотезы для ее разрешения, ознакомлением с литературой по данной проблеме, овладением методикой исследования, сбором собственного материала, его анализом, обобщением, написанием итоговой работы и ее представлением перед товарищами и учителями.Учебно-исследовательская деятельность начинается с анализа фактов, явлений, их связей и отношений, осознания проблемы и исследовательской задачи. Перед учащимися учителем может быть поставлена учебная проблема (о ней речь уже шла выше) или выдвинута учебная проблемная задача. Учебная проблемная задача отличается от учебной проблемы тем, что она объективно задана, выражена в какой-либо наглядной форме, но, так же как и учебная проблема, она отдельно взятым учеником может быть воспринята по-разному, то есть субъективно. По нашему мнению, учебно-исследовательская задача – лишь один из видов проблемных задач и является внешней формой выражения учебной проблемы.Попытаемся одну и ту же проблему, предлагаемую учащимся на уроках биологии в 11‑м классе, представить в виде учебной и в виде учебной проблемной задачи. Речь идет о проблеме внутривидовых отношений в популяциях растений, в частности о проблеме самоизреживания растений. Если данная проблема сформулирована таким образом: «Каково влияние самоизреживания сельскохозяйственных растений на их урожайность?», то речь идет об учебной проблеме. Если же та же проблема оказывается представленной в таком виде: «При сильно загущенном посеве семян клевера самоизреживания растений не произошло. Общий урожай зеленой массы оказался таким же, как и при разреженном посеве. Значит ли это, что саморегуляция в данном случае отсутствовала?», то мы вправе говорить о проблемной учебной задаче.Таким образом, в основе учебно-исследовательской деятельности лежат решение учебных проблем и проблемных учебных задач и нахождение способов их решения.В познании свойств объектов и их связей с окружающей социоприродной средой старшеклассники часто совершают открытия, являющиеся новыми только для них. В этом случае открытия обладают субъективной новизной, являются учебными и представляют ценность для одного или нескольких учащихся – субъектов исследовательской деятельности. Учащиеся решают проблемы, уже решенные обществом, наукой и новые только для них самих. Учитель предъявляет ту или иную проблему для самостоятельного исследования, зная ее результат, ход решения и те черты творческой деятельности, которые требуется проявить в ходе решения. Такой вид исследований ценен тем, что в процессе его осуществления формируются мировоззрение и нравственно-волевые качества личности.В учебно-исследовательской деятельности помимо этапа осознания и формулирования проблемы можно выделить такие этапы, как формулировка целей исследования, исследовательских задач, выдвижение гипотезы, поиск путей проверки и сама проверка гипотезы, обсуждение полученных результатов и получение одобрения товарищей и педагогов.Научно-исследовательская деятельность, как и учебно-исследовательская, может осуществляться старшеклассниками. Данный вид исследований направлен на выявление объективно существующих закономерностей явлений и процессов, происходящих в со­циоприродной среде. Открытое старшеклассниками в процессе научно-исследовательской деятельности новое знание носит характер преимущественно объективный. В отличие от учебно-исследовательской деятельности, представленной индивидуальной темой и соответствующим ей рефератом с элементами исследования, тезисами к нему и докладом, формы научно-исследовательских работ учащихся более многообразны. В научно-исследовательской деятельности школьников можно выделить следующие этапы:- мотивация научно-исследовательской работы;- выбор направления исследования;- выдвижение гипотезы и постановка задач;- фиксирование и предварительная обработка данных;- обсуждение результатов исследования, выдвижение и проверка гипотез;- оформление результатов работы;- представление исследовательской работы.Таким образом, этапы учебно-исследовательской и научно-исследовательской деятельности старших школьников в основном совпадают. Но, как уже было сказано нами выше, эти два вида деятельности имеют целый ряд отличий. Отличия учебно-исследовательской от научно-исследовательской деятельности старшеклассников приведены в таблице 2.Таким образом, главными чертами научно-исследовательской деятельности старшеклассников являются:- преимущественно объективный характер получаемых знаний;- результат материализован в описании реальности, прогнозировании развития процессов и последствий событий;- наличие теоретического обобщения полученных результатов исследования;- обязательное включение эксперимента в индивидуальную исследовательскую работу;- многообразие форм представления результатов исследовательской работы.К научно-исследовательским работам школьников предъявляются более высокие требования, нежели к работам, выполненным по результатам учебно-исследовательской деятельности. Рассматривая научно-исследовательские работы школьников по биологии, особое внимание обращается на соответствие формулировки темы работы и ее содержания, на наличие или отсутствие контрольной группы, на статистическую обработку полученных в результате исследования результатов, на интерпретацию полученных данных и на соответствие выводов и результатов исследования.В заключение приведем в таблице 3 перечень возможных тем для учебно-исследовательской и научно-исследовательской деятельности старших школьников по общей биологии (10-11‑е классы).​Олег ПЕТУНИН, заведующий кафедрой естественно-научных и математических дисциплин Кузбасского регионального ИПКиПРО, доктор педагогических наук, профессор, отличник народного просвещения, победитель Всероссийского конкурса «Учитель года России»-1996