Исследовательская и проектная деятельность учащихся при изучении естественнонаучных дисциплин

В условиях ускорения научно-технического и информационного прогресса, а также ряда важных социально-экономических преобразований, осуществляемых в нашей стране в последнее время, одной из главных задач современной педагогики является формирование таких качеств личности как способность к творческому мышлению, самостоятельность в принятии решений, инициативность, ответственность, умение самостоятельно «добывать» необходимые знания. Поэтому, возникает необходимость организации процесса обучения таким образом, чтобы обучающиеся воспринимали изучаемые естественнонаучные дисциплины, как практически необходимые и востребованные жизнью науки, как часть мировой культуры, которая необходима каждому современному человеку для формирования единой и целостной картины мира.

Создание картины мира — это построение на основе существующих (т.е. уже открытых и известных) моделей, наиболее полно отражающей мир. Системность знаний студентов и школьников — это такая совокупность знаний, структура которой подобна структуре научной теории. Для того чтобы знания у учащихся были системными, они должны знания, которые они получают в процессе обучения во временной и линейной последовательности, непрерывно перестраивать, взаимоувязывая эти знания друг с другом в зависимости от их статуса в теории [2]. Решить эту проблему можно на уроках, которые, организованы на творческом уровне, а именно как проблемные, частично – поисковые, исследовательские. Помня о том, что в достижении поставленных задач выделяют четыре уровня сформированности исследовательских умений учащихся, строится и вся учебноисследовательская работа.

На первом уровне учащиеся выполняют отдельные операции исследования, используют единичные элементы знаний конкретной темы. На этом уровне строится суждение. Умения данного уровня проявляются на уроках изучения нового материала. Например на уроке химии по теме «Карбоновые кислоты» школьники получают такое задание: определите к какому классу веществ относится данное вещество. Предлагаются соответствующие реагенты. Например: бромная вода, оксид кальция, оксид меди.

Второй уровень предполагает выполнение школьниками единичных операций исследования. Учащимся выдается инструкция при проведении практического задания. Умения этого уровня формируются, следовательно, при выполнении задания по аналогии. Например: Задание 1. Изучите влияние природы солей на протекание гидролиза. Задание 2. Изучите влияние температуры на протекание гидролиза ацетата натрия.

На третьем уровне школьники могут логически связывать отдельные элементы исследовательской деятельности, под непосредственным руководством могут выстроить гипотезу и исследовать свойства вещества, которое не изучали раньше. Например, предположите, какие свойства уксусной кислоты, или предположите, какие свойства этанола. При решении экспериментальных задач на лабораторных работах формируются умения этого уровня.

На четвертом уровне необходимо комплексное использование исследовательских умений. Учащиеся при этом могут не только правильно выполнять под руководством педагога аналогичные исследования, но и самостоятельно планировать свои действия для проверки гипотезы, которую сформировали самостоятельно. Например: Практическая работа по химии: Экспериментальное решение задач по теме « Карбоновые кислоты»

Немаловажную роль в формировании исследовательских умений имеет выполнение школьниками разнообразных творческих работ, например, построение графиков для выбора оптимальных уcловий при изучении химических производств с использованием расчетов термодинамических величин, написание докладов, рефератов различной тематики с подготовкой презентации. Темы докладов могут быть различные, например «Крекинг нефтепродуктов»,     «Экологические     проблемы     использования углеводородного топлива» и многие другие.

Важным и необходимым этапом учебного процесса является организация проектно-исследовательской деятельности обучающихся. С интересом они берутся за выполнение различных исследовательских проектов, которые предполагают самостоятельную деятельность под руководством преподавателя. Проектные технологии стали неотъемлемой среди исследовательских методов обучения при изучении дисциплин различных направлений. Учащиеся в ходе работы над проектами учатся не только проводить эксперименты или выполнять необходимые расчеты, но и составлять план исследования, обрабатывать результаты, на их основе формулировать обоснованный вывод.

Выполнение исследовательских проектов целесообразно начинать с постановки значимой в исследовательском, творческом, познавательном или практическом плане проблемы, которая и определяет цель дальнейшей работы [3,8]. Здесь происходит осознание приоритетов и мотивов деятельности. Далее идет этап сбора, накопления и систематизации информации, изучения необходимых теоретических сведений по данной проблематике. Для этого целесообразно использовать различные источники информации: журналы, газеты, учебники, монографии, справочная литература, сеть Интернет, телевидение. Очень важно сформулировать способность оценивать идеи, исходя из реальных потребностей, материальных и технических возможностей, научиться    выбирать оптимальный, наиболее экономичный, технологичный, отвечающий необходимым требованиям, вариант их реализации.

В ходе выполнения исследовательского проекта выдвигаются гипотезы, подходы к решению задач проекта, подбираются методики исследования, используются    различные    методы    исследований

(теоретический, экспериментальный, расчетный, статистический, индуктивный и дедуктивный, метод наблюдений, метод сравнений, метод анализа и синтеза, восхождение от абстрактного к конкретному и др.). Методы исследования служат инструментом добывания фактического материала. Во всех случаях методика исследования должна быть описана так, чтобы любой исследователь при желании мог повторить эти исследования и получить такие же результаты. При выборе методов ученического исследования нужно руководствоваться общими требованиями к научным методам [4]:

• •     Обусловленность закономерностями, как самого объекта, так и

• познавательной деятельности.

• •     Заданность метода целью исследования.

• •     Результативность и надежность (результат с высокой степенью

вероятности).

• •     Экономичность метода.

• •     Ясность и эффективная распознаваемость.

• •     Обучаемость методу.

На следующем этапе производят сбор собственного материала, выполнение теоретических и экспериментальных исследований, анализ и обобщение полученных результатов. Дальнейшим этапом работы над проектом является подведение итогов, формулирование выводов и научных комментариев, самооценка своей деятельности, оформление проекта (исследовательскую работу) и рассмотрение возможных направлений для дальнейших исследований.

Следующим этапом работы является защита и экспертная оценка исследовательского проекта. Защиту можно проводить в форме дискуссии, коллективного обсуждения, отстаивания собственной точки зрения , индивидуального выступления или в форме презентации [3,8]. Защита проекта требует умения выступления перед аудиторией, способности лаконично и аргументировано отвечать на задаваемые вопросы, умения доказать и обосновать принятые в проекте решения, постановки голоса: дикции, интонации, чистоты речи. В настоящее время защиту часто выполняют в форме презентации. Это позволяет кратко и понятно показать основную суть выполненного проекта, более наглядно представить результаты проделанной работы, более объективно оценить выполненный проект. При этом обучающиеся овладевают навыками подготовки и проведения презентаций, что особенно важно в век информационных технологий [3,8].

Таким образом, в ходе выполнения исследовательского проекта выделяют пять основных этапов [6]: ценностно-ориентированный, информационный,      исследовательско-конструктивный,      оценочно рефлексивный, отчетно-презентативный. Научно-исследовательская работа (проект) пишется по следующему плану [3]:

• 1.    Введение (обоснование выбора данной темы, ее актуальность, определение цели, задач и методов исследования)

• 2.    Основная часть (литературный обзор, методика исследования,

• 3.   Заключение (выводы и результаты)

• 4.   Список литературы

• 5.   Приложения

описание исследования, выполнение необходимых расчетов )

Работа учеников над проектами может успешно выполняться как во время уроков, так и внеурочно. Результатами этой работы является то, что наши обучающиеся каждый год являются призерами и участниками различных научно-практических конференций. За последнее время студентами и учащимися. Было выполнено учащимися значительное количество исследовательских проектов. Например; »Расчет выбросов загрязняющих веществ автомобильным транспортом вблизи территории СГУПСа», «Выращивание кристаллов в различных условиях», «Определение качества питьевой воды», «Составление организации», «Влияние электропроводности диссоциации», «Исследование колебаний экологического паспорта электролитов от степени пружинного маятника»,

«Исследование теплофизических характеристик сыпучих материалов» и др.

Работая над проектом, обучающиеся изучают различные источники информации, что способствует их начитанности, расширению их кругозора, и как следствие – к развитию правильной, логической грамотной речи. Так же они готовят к защите свою исследовательскую работу, которая включает в себя следующее: оформление материала, включая рисунки, фотографии, схемы, построение разнообразных диаграмм, отражающие зависимость различных показателей, подготовка доклада. Устная презентация проекта, кроме всего перечисленного включает слайды, видеофильмы. Серьезно готовятся учащиеся и к каверзным и серьезным вопросам оппонентов. Предварительно готовят папку, где представлен последовательный ход выполнения проекта и основные результаты. При защите работ ученики показывают знание содержания работы, компетентно представляют достигнутые результаты, обоснованно отвечают на задаваемые вопросы, отстаивают принятые решения и принимают критику как фактор для дальнейшего совершенствования проекта.

Таким образом, проектно-исследовательская деятельность позволяет повысить интерес к изучаемой дисциплине, достичь оптимального сочетания фундаментальных и практических знаний, вырабатывает у учащихся навыки исследовательской деятельности и самообразования. Эта деятельность многопланова. Её можно организовать как на любом этапе урока или изучаемой темы, так и при организации внеклассной работы с учениками. Изучение любой темы дает возможность поставить задачу для исследовательского или творческого проекта. В целом, использование метода творческих и исследовательских проектов увеличивает результативность учебно-воспитательного процесса, повышает качество подготовки учащихся и способствует их дальнейшей успешной адаптации в современной жизни.