Статья "Организация научно-исследовательской деятельности в контексте ФГОС с использованием школьной лаборатории"

Организация научно-исследовательской деятельности в контексте ФГОС с использованием школьной лаборатории

Расскажи мне — и я забуду.

Покажи мне — и я запомню.

Дай мне действовать самому — и я научусь.

Китайская мудрость

   Так как новые стандарты поставили перед нами цель: вырастить современного ученика, который был бы образован, предприимчив, обладал нравственными качествами, мог:   анализировать свои действия;  самостоятельно принимать решения, прогнозируя их возможные последствия;   умел работать в команде, отличался мобильностью; был способен к сотрудничеству;  обладал чувством ответственности за судьбу страны, ее социально-экономическое процветание.

То и перед нами стоит задача формирования системы универсальных учебных действий, а также опыта самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, т. е. современных ключевых компетенций, которые и определяют новое содержание образования. Школа должна содействовать успешной социализации молодежи в обществе, ее активной адаптации на рынке труда, и приобщать учащихся к научно-исследовательской деятельности. Поэтому одним из важнейших условий повышения эффективности учебного процесса является организация научно- исследовательской деятельности и развитие её основного компонента – исследовательских умений, которые не только помогают школьникам лучше справляться с требованиями программы, но и развивают у них логическое мышление, создают внутренний мотив учебной деятельности в целом.

    Чаще всего успешность формирования и развития исследовательских умений связывается с углублённым изучением предмета в специальных классах или группах, что не всегда возможно. Выходом из такого положения служит внеклассная работа, которая позволяет работать с учащимися, интересующимися предметом, не ограничиваясь рамками учебной программы. Применение во внеклассной работе заданий, связанных с проведением наблюдений и опытов, развивает у школьников исследовательские наклонности.

  Помогает в этом сегодня возможность использования в образовательном процессе цифровой лаборатории «Архимед».

Цели использования лаборатории «Архимед»: 

• осуществлять новые подходы в обучении
• способствовать формированию у учеников навыка самостоятельного поиска, обработки и анализа информации, раскрытию творческого потенциала учащихся
• создание электронного ресурса, содержащего различные виды объектов (текстовые, анимированные модели, презентации).

Цифровые лаборатории «Архимед» – это оборудование для проведения широкого спектра исследований, демонстраций, лабораторных работ по физике, биологии и химии, проектной и исследовательской деятельности учащихся. Лаборатория состоит из:

1.                 Специализированный портативный компьютер Nova5000, который предназначен для учебно-исследовательской деятельности. Nova5000 объединяет стандартный интерфейс регистратор и инструментарий для математических вычислений.

2.                 Специальное программное обеспечение.  Программа MultiLab посредством которого NOVA5000 обрабатывает экспериментальные данные, получаемые от встроенного регистратора данных Порты датчиков NOVA5000 позволяют подключать одновременно до восьми датчиков (всего Fourier System предлагает 52 вида датчиков)  

3.                 Датчики цифровой лаборатории Nova5000:

Ø дыхания

Ø частоты сердечных сокращений

Ø влажности

Ø освещенности

Ø кислорода

Ø pH-метр

Ø температуры

         4.          Дополнительно лаборатория Архимед оснащается                                 цифровым микроскопом – это существенно расширяет ее возможности.

Рассмотрим каждую составную часть цифровой лаборатории.

1. Карманный персональный компьютер Palm – представляет собой миниатюрный компьютер с возможностью беспроводного соединения и автономным питанием. Он оснащён программой MultiLab.

При помощи MultiLab можно:

• собирать данные и отображать их в ходе эксперимента
• выбирать различные способы отображения данных – в виде графиков, таблиц, табло измерительных приборов
• обрабатывать и анализировать данные с помощью Мастера анализа
• импортировать/экспортировать данные текстового формата
• вести Журнал экспериментов
• просматривать видеозаписи предварительно записанных экспериментов 

2. Данные в программу MultiLab поступают из измерительного интерфейса TriLink посредством беспроводной связиBluetoth. TriLink осуществляет сбор данных и их первичную обработку, а так же принимает сигналы от датчиков, регистрирует данные экспериментов. Может работать с восемью датчиками одновременно как самостоятельно, так и под управлением персонального компьютера.

3. В состав лаборатории входят  цифровые датчики. Они являются особо чувствительными и обладают минимальной погрешностью при измерениях.

 Цифровой микроскоп – это приспособленный для работы в школьных условиях оптический микроскоп, снабженный преобразователем визуальной информации в цифровую. Он обеспечивает возможность передачи в компьютер в реальном времени изображение микрообъекта и микропроцесса, его хранения, в т.ч. в форме цифровой видеозаписи, отображения на экране, распечатки, включения в презентацию.

   Для сбора, анализа и обработки данных имеется целый комплект дополнительного программного обеспечения, включающий в себя программы, которые позволяют осуществлять сбор экспериментальных данных, графический анализ данных,  обработку экспериментальных данных на настольном компьютере.

      Лаборатории обладают целым рядом неоспоримых достоинств: позволяют получать данные, недоступные в традиционных учебных экспериментах, дают возможность производить удобную обработку результатов. Обладают мобильностью, что позволяет проводить исследования в «полевых условиях».

Осваивая лаборатории можно осуществить дифференцированный подход и развить у учащихся интерес к самостоятельной исследовательской деятельности. Эксперименты, проводимые с помощью цифровой лаборатории «Архимед» более наглядны и эффективны, это даёт возможность лучше понять и запомнить тему. С цифровыми лабораториями можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования.

   Цифровая лаборатория «Архимед» активно используется в работе нашего школьного научного общества учащихся, что позволяет выполнять научные эксперименты в ходе проектных и исследовательских работ учащихся.

     Применяя такой исследовательский подход к обучению, создаются условия для приобретения учащимися навыков научного анализа явлений природы, осмыслению взаимодействия общества и природы, осознанию значимости своей практической помощи природе.

   Каждый учитель сможет разработать свои интересные лабораторные опыты, которые сделают процесс обучения более интересным и запоминающимся.

На современном этапе мы выделяем

Три уровня исследовательской деятельности

1.     Уровень развития и становления исследовательской деятельности учащихся. Организация совместной с учителем исследовательской деятельности учащихся по изучению и решению проблем с частичным переносом прежних знаний в новы ситуации. Мотивационно - целевой компонент  реализуется учителем с опорой на предшествующий опыт учеников. Полусамостоятельная деятельность учащегося. Учитель- организатор, координатор, помощник.

2.     Уровень организации учебной деятельности – исследовательский. Проводится организация самостоятельной исследовательской деятельности учащихся по изучению проблем, активизация поисковой деятельности учащихся. Мотивационно - целевой компонент реализуется совместно с учителем. Деятельность ученика - самостоятельная исследовательская, учитель-организатор (координатор действий).

3.     Уровень - творческий. Организация самостоятельной исследовательской деятельности учащихся творческого характера по решению проблем. Ценностно-мотивационный компонент реализуется учеником полностью. Творчески самостоятельная деятельность учащихся. Учитель прилагает лишь характер общих усилий.

Научно-исследовательская работа включает: постановку целей и задач исследования, выбор методики, планирование исследования, сбор материала (используя цифровую лабораторию), его первичную обработку, анализ и осмысление полученных данных, написание отчета, его защиту на учебно-исследовательской конференции. Формой подведения итогов является  документ или компьютерная презентация, включающая анализ проведенного исследования, графики, диаграммы, фото и видео материалы.

Литература.

1.                      Высоцкая М. В.. Биология и экология. 10 - 11 классы: проектная деятельность учащихся - Волгоград: Учитель, 2008

2.                      Тяглова  Е. В. Исследовательская и проектная деятельность учащихся по биологии— М.: Глобус, 2008.

3.                      Якушкина Е. А. и др. Биология. 5-9 классы: проектная деятельность - Волгоград: Учитель, 2009.