Статья «Использование экспериментальной исследовательской деятельности как источник дополнительного эколого-биологического образования».

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ

Подгузов Н.А.

Аннотация: Статья посвящена проблеме использования экспериментальной деятельности в учебных исследовательских работах учащихся   

Ключевые слова: эксперимент; биология; экология; исследовательская деятельность; учащиеся.

N. Podguzov. (Russia). Тhe use of experimental research activities in additional ecological and biological education.

Annotation: The article deals with the use of experimental activities in educational and research work of students

Keywords: experiment; biology; ecology; nature; research.

         В ходе длительного опыта участия в различных мероприятиях по организации и проведении учебных экспериментальных исследовательских работ обнаруживается интересный и неожиданный факт: многие учащиеся и даже их руководители – педагоги не совсем правильно трактуют экспериментальную работу и, таким образом, представляют на различные конкурсы работы, в которых вообще отсутствует экспериментальная составляющая. А ведь экспериментальная исследовательская деятельность,  как на уроках, так и во внеурочное время, в основном и дополнительном образовании без сомнения может помочь развитию личности. Особенно это касается экспериментальной работы в области биологии и экологии.

К сожалению, приходится констатировать и другой не очень положительный момент: содержательная часть учебных программ по биологии и экологии с каждым годом увеличивается, т.к. биология является самой развивающейся наукой и постоянно пополняется новыми открытиями, а количество часов, отведенных на изучение  по основной программе в школе, увы, сокращается. И результат этого - эксперименту, как методу обучения практически не остается времени на уроках. Поэтому экспериментальная исследовательская деятельность переносится на дополнительное образование, что собственно говоря, позволяет более плодотворно ею заниматься с заинтересованными детьми.

Что же представляет собой эксперимент? Как нам трактует философский энциклопедический словарь  эксперимент (от лат. experimentum –проба, опыт), метод познания, при помощи крого в контролируемых иуправляемых условиях исследуются явления действительности. Э. осуществляется на основе теории,определяющей постановку задач и интерпретацию его результатов [4].

Экспериментальный метод исследования явлений живой природы обязательно связан с активным воздействием на них путем проведения опытов (экспериментов) в контролируемых условиях. Этот метод позволяет изучать явления изолированно и достигать повторяемости результатов при воспроизведении тех же условиях. Эксперимент обеспечивает более глубокое, чем другие методы исследования, раскрытие сущности биологических явлений. Именно благодаря экспериментам можно наглядно показать каким образом и в какой степени, те или иные факторы воздействуют на окружающую среду и биологические объекты.

         Экспериментальные методы при организации учебной исследовательской деятельности в экологии и биологии могут служить не только для проведения опытов и получения ответов на интересующие вопросы, но и для определения правильности сформулированной в начале изучения материала гипотезы, а также для её корректировки в процессе исследовательской работы. 

Эксперименты можно подразделить на несколько видов в зависимости от времени, места и его содержания (рис.1).

Рис.1.Классификация экспериментальной деятельности

Для проведения полевых экспериментов используются естественные условия, где на экспериментальных участках изучают действие определенных веществ на рост растений, испытывают меры борьбы с вредителями, исследуют влияние хозяйственной деятельности человека на природные экосистемы и т.д..  Лабораторные эксперименты проводятся в специально оборудованных помещениях (лабораториях). В таких исследованиях часто используют подопытные организмы: растения, животные, культуры бактерий, грибов, клеток [2]. При этом, исследования живых объектов изучаются в условиях экстремального действия факторов сред:

·                   физических  (изменения температуры, освещенности или влажности,  нагрузки, давления, радиактивность и пр.),

·                   химических  (состав и концентрация веществ, токсичность),

·                   биологических (взаимодействие с другими живыми организмами, удаление или пересадка генов, клеток, органов и т.п.),

·                    комплексных (измененного режима, активности или места развития). Экспериментальный метод позволяет выявить скрытые свойства, пределы адаптивных (приспособительных) возможностей живых систем, степень их гибкости, надежности, изменчивости.

Ещё один тип эксперимента, который можно использовать в обучении - это, так называемый мысленный эксперимент. Он представляет собой систему мысленных, не осуществимых в практике действий, проводимых над идеальными объектами. Такие теоретические  модели реальных экспериментов и ситуаций, проводятся в целях выяснения согласованности основных принципов теории, в ходе подготовки исследовательской деятельности и выдвижения гипотез.  

Кратковременные эксперименты можно провести и на уроках биологии или на занятии кружка.  Длительные же  требуют дли­тельного времени, поэтому их на занятиях целиком провести невозможно, но можно продемонстрировать постановку опыта и его результаты.

Примером таких экспериментов могут  быть общеизвестные работы в ботанике по изучению влияния различных факторов на прорастание семян, фототропизм колеоптиле проростков, гидротропизм и геотропизм корня, испарение, обра­зования крахмала в листьях и т. п. [3].

Экспериментальные работы по изучению  животных и влиянию на их жизнедеятельность различных факторов можно привести в качестве такого объекта как аквариум:

·        Изучение разнообразие видов двигательной активности у аквариумных рыб, водных видов животных;

·        Влияние различных факторов на частоту встречаемости различных действий в поведении названных животных;

·        Выявление причин, какие слои воды в аквариуме посещаются животными с наибольшей частотой;

·        Определение причин частоты подъемов животных к поверхности воды для дыхания.

В теме «Человек и факторы, влияющие на его здоровье» Могут быть следующие направления экспериментальной деятельности:

·        Изучение каталитических свойств и активности ферментов.

·        Изучение рефлекторных реакций человека на примере мигательного рефлекса.

·        Получение торможения мигательного рефлекса.

·        Измерение скорости кровенаполнения капилляров ногтевого ложа.

·        Определение типа кожи.

А по микробиологии:

·        Микробиологический анализ помещений.

·        Микробиологический анализ кисломолочных бактерий.

·        Влияние фитонцидов, гигиенических средств на развитие микроорганизмов;

·        Микробиологическое исследование пищевых продуктов.

При постановке  научного эксперимента надо иметь ввиду, что этот процесс состоит из нескольких фаз или этапов, которые можно выстроить в следующем порядке:

1.                 Анализ фактов, наблюдений или теоретических изысканий, на базе которых вычленяется и формулируется проблема.

2.                 Составление ги­потез, предположений.

3.                 Выявление следствий, которые бы помогли спланировать эксперимент для проверки правильности гипотезы.

4.                 Разработка техники опыта, поиск предполагаемых методик.

5.                 Непосредственное проведение эксперимента (опыта).

6.                 Вывод, под­тверждающий или опровергающий гипотезу.

Необходимо помнить, что любой эксперимент предполагает: изучение одного фактора воздействия на объект и наличия контроля, в котором этого действия не происходит, а также учитывать воспроизводимость опытов и их статистику, что часто игнорируется авторами учебных исследовательских работ.

Одной из важнейших задач курса биологии в старших классах является экологическое образование и воспитание учащихся, формирование экологической культуры, рационального природопользования. Ре­шению этой проблемы поможет постановка и проведение опытов, доказывающих загрязнение окружающей среды различными ток­сичными веществами (газами, солями тяжелых металлов, кисло­тами). Эти опыты рекомендуется ставить во внеурочное время, а результаты обсуждать на уроке или школьной научно-практической конференции, заседании научного общества школьников в виде сообщений и докладов.

Экспериментальные методы в экологии и биологии служат не только для проведения опытов и получения ответов на интересующие вопросы, но и для определения правильности сформулированной в начале изучения материала гипотезы, а также для её корректировки в процессе работы. В наше время данные способы исследования становятся ведущими в этой сфере благодаря появлению современного оборудования для проведения опытов, такого как, например, томограф, спектрофотометров, электронный микроскоп и прочее. В настоящее время в экспериментальной биологии широко используются биохимические приёмы, рентгеноструктурный анализ, хроматография, а также техника ультратонких срезов, различные способы культивирования и многие другие [1]. Конечно, не все они доступны для использования в учебных исследовательских работах, так как значительная часть образовательных учреждений не имеют хорошую материальную базу, но часть из них в сочетании с системным подходом расширяют познавательные возможности биологической науки и открывают новые перспективы для применения знаний практически во всех сферах деятельности человека.

Включение экспериментальной исследовательской деятельности в преподавание биологии и других естественных наук позволяет не только значительно расширить у учащихся диапазон знаний, сформировать умение анализировать и сопоставлять, моделировать возможные пути развития ситуации, но и ведет к возрастанию познавательного интереса ребенка, умению работать с источниками информации, способствует профессиональной ориентации.

Список литературы:

1.                                   Баззаева А.В. Современные методы изучения биологических объектов. [Электронный ресурс]  Сайт Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И.Мечникова Режим доступа: http://www.biospsma.spb.ru/SZGMU_SITE/M_Cell_Biology/Modern_methods_for_studying_biological_objects.html.

2.                 Бинас А.В. и др. Биологический эксперимент в школе. – М.: Просвещение, 1990. с. 121-139.

3.                  Пономарева И.Н. Общая методика обучения биологии: учеб. Пособие для студ.пед.вузов/И.Н.Пономарёва, В.П.Соломин, Г.Д.Сидельникова; под ред. И.Н.Пономаревой. М.:Издательский центр «Академия», 2008. – 280с.

4.                 Философский энциклопедический словарь/ Гл. редакция: Л.Ф. Ильичёв, П.Н.Федосеев, С. М. Ковалёв, В. Г. Панов   М.: Сов. Энциклопедия,  1983. — 840 с.