ФОРМИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ НА УРОКАХ «ПИЩЕВАРЕНИЕ»

ФОРМИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ
КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ НА УРОКАХ
БИОЛОГИИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕМЫ
«ПИЩЕВАРЕНИЕ»
Методическая разработка
Большаковой Любови Анатольевны,
учителя биологии высшей
квалификационной категории
МОУ Середской СОШ
Даниловского
муниципального района
Данилов
2011
Содержание
1. Введение. Цели, задачи.
2. Основная часть:
а) теоретические основы технологии исследовательской технологии;
б) возможности применения исследовательских методов в учебных
методических комплексах;
в) дидактический анализ исследовательской деятельности при
изучении темы «Пищеварение»;
г) методика проведения исследовательских работ по теме
«Пищеварение»;
д) выводы
3. Литература
ВВЕДЕНИЕ
Одними из главных целей биологического образования провозглашённым
образовательным стандартом являются:
- освоение системы биологических знаний;
- развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих
способностей;
- ознакомление с методами живой природы.
В связи с этим учитель в меру своих возможностей и возможностей школы должен
стремиться к «натурализации» биологического образования.
Каждый человек – это то, что он знает, умеет, чувствует. Однако знать не значит
уметь. В своей деятельности учитель биологии встречается с детьми, уже накопившими
некоторый запас жизненного и учебного опыта. У многих из них сформированы мотивы к
обучению. И на основе этого опыта мы должны сформировать новый опыт.
Причём то, что мы привыкли называть познавательной самостоятельностью,
формируется именно в процессе развития и реализации творческой деятельности. И
существенную роль здесь занимают практические умения исследовательского характера.
Лучше один раз посадить растение, чем несколько раз читать о том, как это надо сделать.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ – создание условий для формирования исследовательской
компетенции учащихся на уроках биологии в теме «Пищеварение»
ЗАДАЧИ:
1. Создать систему поэтапного формирования понятия «пищеварение»;
2. Обучить учащихся системному подходу к методам исследования;
3. Научить детей пользоваться измерительными инструментами, лабораторным
оборудованием.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Каждый из нас изначально, по своей природе, - исследователь. Спонтанное,
неосознаваемое исследование свойственно как любому человеку, так и животным.
Первоначально мотивом к исследовательской деятельности выступает любознательность
или, по словам Павлова И.П., рефлекс « Что это такое?» И у человека, и у животных
существует исследовательская активность, исследовательское поведение, бескорыстное
любопытство. Исследовательский рефлекс – базисное свойство, определяющее
жизнеспособность живых организмов в среде обитания.
С одной стороны, исследовательский рефлекс – врождённый рефлекс, но с другой
стороны - определяется условиями среды. На основе исследовательского поведения
формируется процесс научения, расширяется приобретаемый опыт.
И.П.Павлов, изучая ориентировочную реакцию, показал множественные
изменения, происходящие в организме со стороны органов чувств (расширение зрачка),
мускулатуры (приостановка повышения тонуса мышц, подготовка к новым действиям),
центральной нервной системы (быстрая активность), вегетативной системы (кровеносные
сосуды конечностей сужаются, а сосуды головы расширяются, изменяется ритм дыхания
и сердца). Все эти изменения направлены на улучшение восприятия раздражителя и
мобилизацию к новым действиям. Исследовательская реакция может угасать, особенно
при регулярном повторении раздражителя, что происходит у школьников 7 – 8 классов.
Развитие человека происходит в исторически сложившихся условиях культурных
традиций и обладает определённой устойчивостью благодаря сложившимся связям с
природной средой, материальной средой, социальной средой (семья, родственники,
соседство), ценностно-символической средой (система воспитания). В различных
условиях развития личности задаются определённые средства и формы реализации
исследовательской деятельности. Так дети быстрее и охотнее начинают читать в тех
семьях, где родители сами много читают, а не там, где детей заставляют читать.
Игра выступает фундаментальной деятельностью, значимой для развития
исследовательской активности. Во многих играх заложены определённые правила,
нацеленные на развитие и отработку исследовательских навыков и связанных с ними
способностей – наблюдательность, активность в поиске нового, самостоятельность в
освоении окружающего пространства. Любой новый предмет ребёнком осваивается
посредством игры. Во всех мифах, сказках, пословицах отражены нормы
исследовательского поведения. И согласно этим нормам (в результате исследований
Р.М.Ригол),
дети
должны
быть
любознательными
(их
исследовательская
любознательность вознаграждается), а исследовательское поведение взрослых персонажей
и особенно женщин в основном наказывается.
Любой развивающийся человек изначально находится в противоречивом состоянии
выбора – исследовать или принимать на веру. Этот выбор мы совершаем постоянно и, в
большинстве случаев, неосознанно. Позиция пассивного принятия знаний оказываются
социально необходимыми для успешной социальной адаптации, стабильности. Однако
они оказываются проигрышными в ситуации нестабильности, требующей от человека
самостоятельности в поиске эффективного решения. Если социокультурные нормативы
постоянно подавляли исследовательскую активность, то такой человек никогда не будет
предпринимать собственную активность.
Эффективность осуществления исследовательской деятельности связана с
развитостью и устойчивостью исследовательской компетенции личности
Компетентность является «ключевым» термином современного образования,
который обеспечивает возможность принятия эффективных решений в определённой
предметной области. Е.В.Феськова выделяет перечень основных компетенций:
общекультурная,
информационная,
коммуникативная,
организационная
и
исследовательская. Исследовательская компетентность наиболее полно отражает
современные требования к качеству школьного образования в аспекте развития личности
учащегося.
Исследовательскую компетентность Феськова Е.В. определяет как «…
совокупность знаний, умений, способов деятельности, позволяющих человеку быть в
позиции исследователя по отношению к окружающему миру, выражающаяся через
чувствительность к проблемам окружающего мира, умение распознать и разрешить
проблемную ситуацию с любым произвольным объектом или явлением, используя для
этого различные источники информации».
Исследовательская компетентность может быть сформирована только в
исследовательской деятельности. Под исследовательской деятельностью школьников
понимается деятельность, связанная с выполнением творческой задачи с заранее
неизвестным решением и предполагающая наличие основных этапов, сформированных на
научных традициях:
Формулировка целей и задач
Работа с литературой
Формулировка гипотезы
Подбор объекта исследования
Выбор методики исследования
Проведение исследования
Обработка результатов
Формулировка выводов
Написание отчёта
Типы исследовательских работ:
Проблемно - реферативные – это творческие работы, написанные на основе
нескольких литературных источников, на основе которых вырабатываются собственные
трактовки поставленной проблемы;
Экспериментальные – работы, написанные на основе эксперимента, уже
описанного в науке и имеющего известный результат (они носят иллюстративный
характер, предполагают самостоятельную трактовку
особенностей результата в
зависимости от изменения исходных условий)
Описательные – работы, направленные на наблюдение и качественное описание
какого – либо явления;
Исследовательские – это творческие работы, выполненные с помощью научной
методики. С помощью этой методики учащиеся получают собственный
экспериментальный материал, на основе которого делают анализ и выводы
Требования к исследовательским работам:
Исследовательская деятельность должна быть основана на базовом образовании
средней школы, направлена на получение первичных научных и профессиональных
знаний и умений; прежде всего тема должна вызывать интерес, быть понятной, и,
наконец, она не должна вызывать сомнений в возможности её реализации. Основное
требование – должна быть новизна результатов.
Система исследовательской деятельности представлена:
Урочной деятельностью:
1. Исследовательские методы
2. Проекты
3. Творческие задания
4. Лабораторные работы
5. Практические работы
6. Экскурсии
Внеурочной деятельностью:
1. Познавательные игры, конкурсы
2. Предметные недели
3. Конференции
4. Школьные научные общества
5. Элективные
6. Исследовательская работа
7. Творческая работа (проект)
8. Олимпиады
Формы деятельности: индивидуальная, парная, групповая.
В организации исследовательской деятельности выделяют три этапа:
Подготовительный
2 – 6 классы
Развивающий
7 – 9 классы
Завершающий
10 – 11 классы
→
Формирование основ практических навыков
научной организации труда
→
Развитие творческих способностей.
Формирование основ исследовательской
деятельности
→
Развитие умений и навыков исследовательской
деятельности
Ожидаемые результаты исследовательской деятельности:
Предполагается, что в результате реализации
системного подхода по
формированию исследовательской компетенции выпускник будет обладать следующими
качествами личности:
1) уметь самостоятельно приобретать новые знания, эффективно применять их на
практике;
2) критически и творчески мыслить, находить рациональные пути преодоления
трудностей, генерировать новые идеи;
3) грамотно работать с информацией: уметь собирать необходимые факты,
анализировать их, выдвигать гипотезы решения проблемы, устанавливать
закономерности, формулировать аргументированные выводы, находить решения;
4) быть коммуникабельным, контактным в различных социальных группах;
5) самостоятельно
интеллекта, культуры.
работать
над
развитием
собственной
нравственности,
Прогноз положительных результатов в процессе системного подхода по
формированию исследовательской компетенции:
1) повышение качества обучения за счёт:
- увеличения количества учащихся, занимающихся на «4» и «5»;
- увеличения количества победителей олимпиад;
- увеличения количества победителей и участников исследовательских
конференций, конкурсов;
- увеличения количества членов школьного научного общества;
2) создание положительной мотивации обучения, которую можно проследить по
результатам диагностики;
3) формирование культуры мышления, исследовательских умений, которые можно
проследить по результатам диагностики;
4) изменение отношений « учитель – ученик» в сторону сотрудничества, которое
можно проследить по результатам диагностики;
5) формирование умения работать с информацией, которое может проявляться:
- в сознательном владении основами библиотечной грамотности;
- в активном применении новых информационных технологий.
В настоящее время в изучении биологии особое значение приобретают навыки
исследования и наблюдения, проводимые на человеке.
В теме «Пищеварительная система», изучаемой в 8 классе, основным понятием
является пищеварение в различных отделах пищеварительного тракта.
Понятие «пищеварение» включает процессы механической обработки пищи,
которые хорошо усваиваются школьниками на основе теоретических знаний. А усвоение
процесса химического расщепления питательных веществ ферментами на их составные
части, как показывает педагогическая практика, вызывает у обучающихся затруднения.
Главная причина в том, что на данном этапе недостаточно сформированы понятия
о превращении веществ, так как обучающиеся только приступили к изучению химии. С
другой стороны, у них имеется небольшая база знаний о ферментах как биологических
катализаторах, полученная в теме «Клеточное строение организма». И для того, чтобы
понятие «расщепление» приобрело осмысленное знание и успешное усвоение,
необходимо формирование у школьников приёмов мыслительной деятельности в
результате исследовательских работ и интеграции биологических и химических
дисциплин.
За основу взята схема формирования понятий: ощущение – восприятие –
представление – понятие. Особое значение я придаю образованию понятий и обучению
познавательной деятельности, формирующейся при проведении эксперимента.
Возможности применения исследовательских методов
в различных УМК
За основу изучения взяты программы Пасечника В.В. и Сонина Н.И. Результаты
анализа приведены в таблице 1.
Таблица 1. Возможности применения исследовательских методов
в теме «Пищеварение»
Программа
Пасечника В.В.
Общее кол-во
часов по теме
Кол-во
лабораторных
работ
6
1. «Действие
ферментов слюны на
крахмал»
2. «Действие
ферментов
желудочного сока на
белки»
Программа
Сонина Н.И.
5
1. «Действие ферментов
слюны на крахмал»
Научная
информация
Полная, имеет
системное изложение
Энциклопедическая, нет
системы, некоторые
основные понятия даются в
структуре дополнительной
информации
Характер
исследовательской
деятельности
На основе
умозаключения
На основе умозаключения
Для формирования исследовательской компетентности мною выбрана программа
Пасечника В.В., которая расширена дополнительной лабораторной работой. Для того
чтобы лабораторные работы несли исследовательский характер, частично были изменены
их названия – «Действие ферментов слюны на крахмал» - на «Действие ферментов слюны
на питательные вещества», аналогично лабораторная работа «Действие ферментов
желудочного сока на белки» - на «Действие желудочного сока на питательные вещества»
Для достижения исследовательской цели необходимо:
1) вычленить из комплекса пропедевтических знаний учащихся понятия о
расщеплении как химическом явлении с обязательным участием ферментов;
2) отобрать приёмы исследовательской деятельности и практических умений;
3) составить систему поэтапного формирования понятия «расщепление» в ходе
исследований;
4) для формирования понятия «пищеварение» необходимо соблюдение логической
цепочки, представленной в схеме 2, которая отражает отличия расщепления от
механической обработки пищи и суть самого процесса расщепления как химического
явления.
Схема 2
Пищеварение
Расщепление
Механическая обработка
А /фермент/----------В
А / З у б ы/----- А+А+А……..
Система поэтапного формирования понятия «расщепление» в результате
исследовательской деятельности представлена в таблице 2
Таблица 2.
к
Урок
л
а
с
с
7
1
э
т
а
п
8
2
3
э
т
Исследовательс
кая
деятельность
Методы
исследовательск
ой работы
Органы
пищеварени
я. Обмен
веществ
Органы
пищеварения.
Расщепление.
Роль
ферментов
Строение и
функции
клеток
Расщепление
как
химический
процесс.
Фермент
каталаза.
Специфичнос
ть ферментов.
Расщепление
перекиси
водорода
ферментом
каталазой.
Демонстрационн
ый опыт.
Наблюдение.
Фиксация
результатов.
Пищевые
продукты и
питательные
вещества
Распознавани
е углеводов и
белков
Качественные
реакции на
углеводы и
белки
Демонстрационн
ый опыт.
Наблюдение.
Фиксация
результатов.
э
т
а
п
8
Основные
понятия
а
п
8
3
Пищеварени
е в ротовой
полости
Расщепление
в ротовой
полости.
Специфичнос
ть действия
ферментов
слюны на
углеводы.
Условия
работы
ферментов
Действие
ферментов
слюны на
питательные
вещества
Эксперимент.
Наблюдение.
Фиксация
результатов.
Выдвижение
гипотез.
Формулирование
проблем и
выводов.
Пищеварени
е в желудке
Расщепление
в желудке.
Специфичнос
ть действия
ферментов
желудочного
сока на белки
Условия
работы
ферментов
Действие
ферментов
желудочного
сока на
питательные
вещества
Эксперимент.
Наблюдение.
Фиксация
результатов.
Выдвижение
гипотез.
Формулирование
проблем и
выводов.
э
т
а
п
8
3
э
т
а
п
На 1 этапе (7 класс) идёт формирование теоретических основ понятий
«пищеварение» и «ферменты».
На 2-ом этапе (8 класс) идёт формирование умений наблюдать, анализировать и
делать выводы.
На 3-ем этапе (8 класс) формируются практические, исследовательские умения.
Практическая часть представлена 4-мя исследовательскими работами, которые
входят в структуру 4-х уроков в темах «Строение организма» и «Пищеварение». Анализ
работ представлен в таблице 3.
Таблица 3. Анализ практической деятельности на уроках по изучению пищеварения
Название исследовательских
работ
Анализ исследовательской работы
Расщепление перекиси
водорода ферментом каталазой.
Тип работы – описательный
Место и время в структуре урока -10 минут
при изучении жизнедеятельности клетки.
Форма деятельности - групповая
Метод частично – поисковый
Исследуемые проблемы – 1) почему
перекись водорода с сырым картофелем
образует пену, с варёным не образует?
2) какой газ образует пену? 3) что произошло
с перекисью после реакции?
Средства - технология исследовательского
обучения
Распознавание углеводов и
белков
Тип работы – описательный
Место и время в структуре урока – 5-7
минут при изучении характеристики
питательных веществ
Форма деятельности - групповая
Методы - наблюдение, сравнение
Исследуемая цель – уметь определять белки
и углеводы на основе качественных реакций
Средства - технология развивающего
обучения
Действие ферментов слюны на
питательные вещества
Тип работы – исследовательский
Место и время в структуре урока – 15
минут, при изучении пищеварения в ротовой
полости
Форма деятельности - индивидуальная
Методы: эксперимент, исследование
Исследуемые проблемы: 1) какие вещества
расщепляют ферменты слюны? 2) какие
условия необходимы для работы фермента?
Средства - технология исследовательского
обучения
Особенность практической работы:
строгое выполнение указаний инструктивной
карточки; скорость хим. реакции медленная
– результат фиксируется через 10 минут.
Действие ферментов
желудочного сока на
питательные вещества
Тип работы – исследовательский
Место и время в структуре урока - 20-23
минуты при изучении пищеварения в
желудке
Форма деятельности –
индивидуальная/парная
Методы - эксперимент, исследование.
Исследуемые проблемы: 1) какие вещества
расщепляют ферменты желудочного сока? 2)
какие условия необходимы для работы
фермента?
Особенность практической работы:
строгое выполнение указаний инструктивной
карточки; скорость хим. реакции медленная
– результат фиксируется через 30 минут.
Средства - технология исследовательского
обучения
Выводы.
Данные исследовательские работы выполняют:
а) познавательную функцию, которая направлена на поиск решения поставленных
проблем на основе сформированных знаний в 7 классе по биологии и межпредметных
связей по химии;
б) развивающую функцию, которая направлена на развитие наблюдательности,
решения проблем;
в) воспитательную функцию, которая направлена на развитие коллективизма,
дисциплины, самостоятельности;
Учащиеся в процессе исследований сами находят истину, что приводит к
повышению интереса к предмету, повышается уровень успешности. После звонка ребята
не торопятся уйти из класса, а делятся возникшими идеями.
У ребят формируется ощущение собственной значимости, которая очень важна для
этого возраста, т.к. у 8-классников «под влиянием биологических и социальных факторов
в образе «Я подросток» приоритетное развитие получает признание в своей сущности»
(Селевко Г.К.).И такая исследовательская деятельность на уроках является главным
методом для их самореализации.
В результате созданной системы вовлечения учащихся в исследовательскую
деятельность улучшается качество знаний по предмету, формируются и
совершенствуются общеучебные умения и навыки, которые помогают быть успешными в
других межпредметных дисциплинах и творческих конкурсах.
Глубина и осмысление теоретических знаний помогают справляться с итоговой
аттестацией и поступать в высшие учебные заведения.
Методы исследовательской деятельности являются базовыми в технологиях
развивающего, проблемного, разноуровневого и коллективного способа обучения,
поэтому будет полезна для учителей, работающих с этими технологиями.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ В ТЕМЕ «ПИЩЕВАРЕНИЕ»
Лабораторная работа 1. «Действие ферментов слюны на питательные вещества».
Цель – показать способность ферментов слюны расщеплять углеводы.
Материал – 3 тонких среза картофеля сырого, 1 срез картофеля варёного, 2% раствор
соляной кислоты, снег(лёд), 5% раствор йода в разведении 1:5, хлопья куриного
белка(1\2 куриного яйца на 0,5л воды, прокипятить), ватные палочки, микролаборатория.
Ход –1) на всех срезах картофеля провести тонкую линию разведённым йодом;
2) на каждый срез с помощью ватной палочки нанести обильно слюну;
3) добавить слюну в микропробирку с белковыми хлопьями;
4) на 1-й срез сырого картофеля добавить 1 каплю 2% раствора соляной кислоты
5) 2-ой срез сырого картофеля поместить в чашку Петри со снегом;
6) фиксация результатов через 10 минут;
7) результаты занести в таблицу, проанализировать, сделать вывод.
Таблица результатов
№
среза
Содержание
Температура
1
Сырой карт.+ слюна+
кислота
36⁰
2
Сырой карт.+ слюна
0⁰
3
Сырой карт.+ слюна
36⁰
4
Варён. Карт. + слюна
36⁰
5
Белковые хлопья +
слюна
36⁰
ВЫВОД: …
Окраска полоски,
хлопья белка
(исчезли, нет)
Лабораторная работа 2. «Действие ферментов желудочного сока на питательные
вещества»
Цель – показать способность ферментов желудочного сока расщеплять белки.
Оборудование – хлопья куриного белка(1\2 куриного яйца на 0,5л воды),спиртовка,
водяная, снежная баня, желудочный сок(раствор аптечного ацединопепсина 10 таблеток
на стакан тёплой воды),0,5% раствор KOH, пипетки, подсолнечное масло, срез сырого
картофеля с йодной полоской, микролаборатория.
Ход – 1) в каждую пробирку налить по 1 мл желудочного сока;
2) 1-ую пробирку с желудочным соком прокипятить;
3) во 2-ую пробирку добавить 3-5 капель0,5% раствор KOH;
4) 3-ю пробирку положить сырой картофель с йодной полоской;
5) в4-ую пробирку добавить подсолнечное масло;
6) в 1,2,5,и 6-ую пробирки (кроме 3 и 4-ой!) добавить белковые хлопья;
7) 6-ую пробирку поставить в снег, а остальные в тёплую баню (цилиндр с водой
нагреть на спиртовке)
8) фиксация результатов через 30 минут;
9) результаты занести в таблицу.
Таблица результатов
№
проби
рки
Содержимое
Температура
1
Белок + 1мл прокипяч.
Желудочного сок
37⁰
2
Б.+ 1мл жел.сока+ 3
капли0,5% раствор
KOH
37⁰
3
1мл жел.сока+ сырой
картофель с йодной
полоской
37⁰
4
1мл желудочного сока+
подсолн. масло
37⁰
5
Б. + желудочный сок
37⁰
6
Б. + желудочный сок
0⁰
ВЫВОД: …
Наличие хлопьев,
синей полоски,
масла
Литература
1. Дёмин И.С. Программа курса «Методика научного исследования»
Методический сборник. М., 2001.
2. Нинбург Е.А. Выполнение и оформление самостоятельной исследовательской
работы. - Л: Ленуприздат,1991.
3. Поддъяков Н.Н. К проблеме умственного развития ребёнка-М.,1981.
4. Поддъяков А.Н. Исследовательское поведение: стратегия познания,
противодействие, конфликт – М., 2000.
5. Журнал Биология в школе №5 2006; №6 2009
6. Журнал Исследовательская работа школьников № 1 2006