Учебное исследование в малых группах на уроках биологии и химии

Учебное исследование в малых группах

на уроках биологии и химии

Скажи мне — и я забуду,

покажи мне — и я запомню,

 дай мне действовать самому — и я научусь.

Конфуций

Давайте мысленно перенесемся в мир своего детства и погрузимся в воспоминания. Какими мы были? Любопытными, наблюдательными и, конечно, было желание постоянно экспериментировать. Экспериментальная работа дает возможность каждому почувствовать себя в роли ученого, приоткрывающего дверь в новое, неизвестное. Только самостоятельно добывая в эксперименте знания, можно получить уверенность в его истинности и справедливости.

Задача современного образования - формирование таких качеств личности, как способность к творческому мышлению, самостоятельность в принятии решений, инициативность, воспитание подлинно свободной личности, формирование у детей способности самостоятельно мыслить, добывать и применять знания, тщательно обдумывать принимаемые решения и четко планировать действия, эффективно сотрудничать в разнообразных по составу и профилю группах, быть открытыми для новых контактов и культурных связей.

В настоящее время существующая в образовании тенденция рассматривает весь педагогический процесс как педагогику сотрудничества, и при этом обнаруживает себя проблема учебного сотрудничества, т.е. коллективных, групповых форм работы. Учебное  сотрудничество в  образовательном  процессе состоит из совокупности взаимодействий: учитель – ученик  (ученики),  ученик – ученик, общегрупповое  взаимодействие  учеников  в  коллективе.   Практика обучения  при  внедрении  коллективных  форм  работы   в   учебный процесс убедительно показывает, что именно организационная форма  обучения  ''ученик– ученик'' (учебное сотрудничество) предоставляет значительные резервы для формирования  познавательной  мотивации,  способствующей     повышению эффективности обучения, самооценки и развития личности ребёнка в целом.

Личный опыт преподавания в современной школе все больше убеждает – эффективно то обучение, в условиях которого ученик становится активным субъектом, способным приобретать, применять и преобразовать знания. Способность приобретения знания характеризуется показателями обучаемости, применение знаний – показателями интеллекта, а преобразование знаний – креативностью (общими творческими способностями).

Химия и биолoгия – экспериментальные науки. Они служат мощным инструментом познания и исследования процессов, протекающих в живых системах и играют существенную роль в образовании и воспитании подрастающего поколения.

Учебные предметы вносят существeнный вклад в воспитание и развитие обучающихся; они призваны заложить фундамент для дальнейшего совершенствования знаний, вооружить школьников основами химичeских и биологических знаний, необходимых для повседневной жизни, а также способствовать развитию безопасного поведения в окружающей среде и бережного к ней отношения.

В каждом ученике живет страсть к открытиям и исследованиям. Даже плохо успевающий ученик обнаруживает интерес к предмету, когда ему удается что-нибудь „открыть». Поэтому одной из форм организации деятельности учащихся, позволяющей максимально приближать обучение к жизни, является исследовательская работа. Хорошо организованная и систематизированная исследовательская деятельность учащихся способствует не только развитию творческих способностей ребенка, но и мотивирует его на выполнение учебной задачи в целом и, самое главное, способствует его социальной адаптации в среде сверстников, помогает менять его статус в коллективе, позволяет почувствовать собственную значимость.

Поисковый характер исследования на уроке вносит в учебный процесс элементы развивающего обучения. Для него характерна опора на конкретный жизненный опыт учащихся, достаточно высокая мотивация через решение особо значимых для школьников проблем, высокая доля самостоятельного поискового труда на уроке, динамичная атмосфера рефлексивного осмысления поиска и инициативная позиция учащихся. На таких уроках появляется исключительная возможность формирования у школьников компетентности в решении проблем, а также освоения ими способов деятельности, составляющих коммуникативную и информационные компетенции. Именно такой подход к организации участия школьников в исследовательской деятельности приносит хорошие плоды, формирует мотивацию участия в активной творческой деятельности, способствует пониманию учащимися необходимости развития своих способностей для дальнейшего личностного развития.

Наиболее распространённой и продуктивной формой организации исследования учащихся на занятии является исследование в малых группах.

Применение групповых форм работы открывает широкие возможности для формирования предусмотренных стандартами второго поколения коммуникативных действий, развития мышления и личности школьника, осуществления действительной дифференциации и индивидуализации обучения.

«STAD (обучение в малых группах)». Этот вариант возможно использовать на любом учебном предмете и на любой ступени обучения. Группа, как правило, состоит из 4 человек разного уровня подготовленности. Вот типичная структура урока:

— объяснение учителя;

— индивидуальная отработка учащимися ориентировочной основы действий;

— работа в группах: общее для группы и одинаковое для всех групп задание выполняется по частям или «по вертушке» с комментарием вслух; выполнение контролируется группой;

— индивидуальная проверка достигнутого на основе теста;

— оценивание членов группы; все участники одной группы получают одинаковые оценки.

   Суть  рабoты  заключается  в  тoм,  что  во  время «мозгового штурма»  или «мозгoвой  атаки» создаются условия для умственного напряжения при решении той или иной проблемы у всех участников  процесса. Не  секрет,  чтo  для  активной  мыслительной  деятельности  каждого  важна поддержка  или «подпитка»  группы. Партнерство  в  данном  случае  выступает  важным фактoром  максимальной раскoванности личности, раскрeпощения, свободы воображения. Работа в малых группах помогает согласовывать разные мнения, учит взаимопoмощи, позволяет каждому высказать свое мнение в достаточно комфортных условиях, почувствовать себя в роли лидера или, по крайней мере,  в роли ответственного представителя  группы при прoведении исследования, презентации ответа или мнения группы.  

Для того, чтобы совместная работа в группе действительно состоялась, и группа не только выполнила свою исследовательскую задачу, но и представила результаты своей совместной работы всему классу, учителю нужно решить ряд важных вопросов, связанных с подготовкой учащихся к групповому исследованию.

Эти вопросы можно представить в виде последовательных шагов подготовки к проведению на уроке исследовании этапа исследования в малых группах.

Шаг 1. Определить количество групп и количество учеников в каждой группе.

Этот шаг самый простой, но и он предполагает знание ряда условий, которые необходимо соблюсти для обеспечения эффективной работы в малых группах
Для продкутивного фукнционирования малой группы необходимо распределение ролевых позиций. Это лидер (организатор – руководитель), помощник – исполнитель и оценщик-контролёр. Поскольку помощников может быть и 2, то количество человек, входящих в малую группу, может быть 4 или 5. Это и есть оптимальный размер малой группы.

Чем больше группа, тем больше умения должны проявлять учащиеся, чтобы дать каждому возможность высказаться.  Чем меньше времени отпущено на уроке, тем меньше должен быть размер группы. Маленькие группы более эффективны, поскольку их можно быстрее организовать, они быстрее работают и предоставляют каждому учащемуся больше возможностей внести в работу свой вклад.

Таким образом,  одним из условий, определяющих количество групп, работающих на уроке является размер малой группы, количество учеников в классе, особенности изучаемого материала, временные границы урока и возрастные психологические возможности уч-ся с точки зрения объема внимания и работоспособности.

Шаг 2. Определить состав каждой рабочей группы.

Каким должен быть состав группы?

Он должен быть постоянным или нет?

Слабых нужно объединять со слабыми, а сильных с сильными?

 Или лучше формировать гетерогенные группы, в которых есть так называемые сильные и слабые ученики?

Эти вопросы, как правило,  волнуют всех учителей, начинающих применять групповые формы работы.

Прежде всего надо отметить, что при работе детей в малых группах происходит более или менее стихийное распределение ролевых позиций между учащимися. Данный процесс может происходить гладко и безболезненно, а может вызвать трудности, вплоть до невозможности совместной работы детей в составе какой-нибудь группы.

Знание учителем индивидуально-психологических особенностей уч-ся, их межличностных отношений становится необходимым условием успешного планирования состава групп.

Оптимальным вариантом планирования групп будет такой, при котором на протяжении учебного года каждый ребенок сможет побывать и в роли лидера, и в роли помощника, и в роли контролера.

Кроме того, важнейшим условием развития личности является разнообразие опыта интеллектуального взаимодействия. Поэтому, каждый ребенок должен иметь опыт работы в разных группах.

Гомогенные – все участники приблизительно равны по уровню своего интеллектуального развития или обладают сходными интересами

Гетерогенные – где есть участники сильные и слабые.

Участие в группах разного типа будет способствовать и тому, что у него будет больше возможностей занимать разные позиции в межличностном взаимодействии.

Часто учителя предпочитают создавать смешанные группы, ориентируюсь на то, что сильные ученики подтягивают боле слабых, что благоприятно сказывается на успешности средних и слабых. Но как показывают исследования, при такой организации сильные при этом тормозятся в своем продвижении и достигают меньших успехов, чем в случаях, когда они работают с такими же сильными учениками. Кроме того, в смешанных группах к слабых, практически нет возможности занять лидерскую позицию.

Всё это и обуславливает необходимость организации групп разного типа. Это зависит от целей и задач урока, особенностей изучаемого материала.

При изучении сложного  материала работа в гетерогенных(смешанных) будет целесообразна. В случае же изучения достаточно простого материала для сильных учащихся, работа в смешанных группах приведет к снижению учебной мотивации сильных учащихся.

Шаг 3. Спланировать организацию работы каждой группы.

От того как учитель спланирует и обеспечит работу каждого участника группы, во многом зависит и выполнение командой исследовательской задачи, и то какие исследовательские и коммуникативные умения будут действительно развиваться у детей.

На этапе исследования в малых группах дети учатся пользоваться разными источниками информации. При работе с текстом они учатся выбирать необходимые факты, проводить сравнение, устанавливать последовательность, выделять причины.

Для этого важно использовать специальные рабочие листы, которые помогают учащимся собирать необходимую информацию

Учителю также необходимо не просто обсудить и зафиксировать план работы, а дать детям такие инструкции, которые определяют, что делает каждый участник группы.

По мере взросления детей, приобретения опыта совместной работы и развития необходимых исследовательских и коммуникативных умений, необходимость в использовании инструкционных карт отпадает.

 Возможные проблемы в работе малых групп

•         повышенный шум,

•         конфликт;

•         неуважение к правам и мнениям других людей;

•         неготовность к компромиссу и сотрудничеству;

•         неготовность слушать;

Шаг 4. Спланировать представление результатов работы каждой группы.

Поскольку предметы химия и биология изучаются на ступени основного общего образования, то учащимися уже освоены  практически все основные формы представления результатов проделанной работы – от устного сообщения – до презентации.

Учащиеся сообщают о полученных результатах, проводится  общая дискуссия в классе под руководством учителя, дополнение и исправление, в случае необходимости учитель сообщает   дополнительную информацию и формулируются  окончательные выводы.

Учитель-предметник дает предметную оценку результатам работы групп, контролирует правильность презентации учащимися работы своей группы или ее итогов, требует от учащихся развернутого анализа работы своей группы.

Практическое применение исследования в малых группах на уроках химии и биологии.

1. 8  класс.  Тема  „Реакции замещения», учащиеся  экспериментально выясняют, открывают» взаимодействие металлов с раствором соляной кислоты. Каждой группе выдаются металлы (Mg, Al, Zn, Cu), раствор кислоты и штатив с пробирками. Ставится проблема: «ребята необходимо выяснить, металлы реагируют с кислотой, если это так, то как они реагируют». Как показывает моя практика, даже слабые ученики справляются с этой ситуацией. Эта форма организации интересна, все ребята активно участвуют. Некоторые ученики, не дожидаясь следующего задания, сами выстраивают металлы согласно их активности.

2.     9 класс. Тема «Вода – основа жизни»

Урок начинается с того, что преподаватель проводит краткий обзор темы с целью углубления знаний учащихся о воде: её строении, свойствах, значении. Раскрывается роль воды на Земле, рассматривается круговорот воды в природе. Внимание учащихся акцентируется на негативных последствиях хозяйственной деятельности человека на источники воды и, как следствие, на качество питьевой воды.

Исследовательская работа проводится по двум направлениям:

1. Сравнение качества воды по некоторым параметрам: цвет, запах, прозрачность, кислотность, наличие осадка.

2. Сравнение воды различной степени жесткости.

Учащиеся разбиваются на 4 группы.

Опыт №1. Сравнение качества воды.

Цель: определить и сравнить качество питьевой воды из различных источников.

Материалы: образцы воды: из водоема (пруд), водопроводная вода, вода, прошедшая очистку через фильтр; химические стаканы, кольцо из проволоки, индикаторная бумага, цилиндр.

Ученики наливают в стаканы воду из различных источников, проводят исследования по плану:

1) Запах воды зависит от биологических и химических загрязнителей, его оценивают по шкале (табл. №1). Различают: травянистый, болотный, гнилой, тухлый, затхлый, землистый запахи; запахи химических веществ, хлорный, горюче-смазочных материалов.

Таблица №1. Оценка запаха воды

Интенсивность запаха	Описательное определение	Балл
Нет	Отсутствие ощутимого запаха	0
Очень слабый	Запах ощущается опытным наблюдателем, не ощущается потребителем	1
Слабый	Обнаруживается, если обратить внимание	2
Заметный	Ощущается легко	3
Отчетливый	Запах обращает на себя внимание, делает воду неприятной для питья	4
Очень сильный	Настолько сильный, что вода совершенно непригодна для питья	5

2) Цвет и прозрачность: если видны изменения в цвете воды (стакан ставят на чистый лист белой бумаги), то их описывают словом: зеленоватый, светло-коричневый и т. д.

Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения, определяется следующим образом: на дно цилиндра кладут кольцо из проволоки (или рисуют черным карандашом) и доливают воду до тех пор, пока кольцо видно. Высота столба воды (см), при которой кольцо становиться невидимым, и является мерой прозрачности.

3) рН среды: для определения используют индикаторную бумагу. Цветность определяется в сравнении с эталоном чистой воды (после фильтрации).

Группа учащихся после проведения работы оформляет таблицу в тетрадях и 1 человек на доске (табл. №2).

Таблица №2.

Параметры/ образцы воды	Запах	Цвет	Прозрачность	рН среды

Опыт №2. Сравнение жесткости различных образцов воды

Цель: определить и сравнить жесткость воды.

Материалы: образцы воды различной жесткости: водопроводная некипяченая и кипяченая, дождевая, кусочки хозяйственного мыла, пробирки.

Ход работы:

В три пробирки наливают 3 образца воды по 10-15 мл:

1 – водопроводная некипяченая,

2 – водопроводная кипяченая,

3 – дождевая или снеговая вода.

В каждую пробирку бросают кусочек мыла и сильно встряхивают пробирку (около 5 минут). Дают, отстоятся и описывают внешний вид полученных растворов: есть ли осадок в виде хлопьев, много осадка или мало, раствор почти прозрачный и т. д. результаты заносят в таблицу (табл. №3), которую оформляют на доске и в тетрадях.

Таблица №3.

Образец воды	Характеристика полученного раствора
1.Некипяченая водопроводная вода. 2. Кипяченая водопроводная вода. 3. Дождевая/снеговая вода

После проведения всей работы (около 25 минут) обсуждаются результаты опытов. Затем преподаватель говорит о требованиях по государственному стандарту к питьевой воде: запах - не более 2, прозрачность – не менее 30 см, бесцветна; кислотность – от 6,9 до 9,5 рН. Ребята делают вывод о том, какую воду из этих образцов можно пить, а какую нужно подвергать дополнительной очистке. Затем заслушивается доклад на тему: «Способы очистки воды». Учащиеся оценивают достоинства и недостатки хлорирования и озонирования, обсуждается необходимость применения дополнительной очистки с помощью бытовых фильтров.

Затем обсуждаются результаты работы группы. Ребята делают вывод о том, какая вода лучше подходит для мытья рук, стирки и т. д.

Подводится общий итог: как можно определить доступными способами качество питьевой воды, жесткость; что из проделанного на уроке можно применить на практике в своем доме. Учащиеся выдвигают предложения о том, как можно защитить водоемы от загрязнений, методы очистки.

Анализируя данный урок можно сказать следующее:

- при проведении таких уроков заинтересованность была у всех ребят. Во время проведения работы и на обобщении ребята были удивлены своими возможностями. Потому, что большинство из них воспринимали химию как чисто теоретический, не связанный с жизнью предмет. Использованная мной деятельность, при минимуме материальных затрат, дала возможность детям понять, что полученные знания можно применять на практике. Ребята научились проводить элементарные исследования, которые пригодятся в повседневной жизни, задумались о последствиях хозяйственной деятельности человека и о том, как это отражается на здоровье человека.

- при проведении работы вызвало затруднение определение цвета, запаха, так как эти показатели являются довольно субъективными, и у каждого учащегося может быть свое мнение. Поэтому при проведении опытов необходимо ненавязчивое и тактичное участие преподавателя в те моменты, когда возникают разногласия в группе, чтобы ребята могли прийти к единому мнению.

Положительным было то, что в обсуждении принимали участие все учащиеся, среди них не было равнодушных. Ребята активно предлагали меры по охране морей, озер и  проверили качество питьевой воды в своих домах.

После анализа результатов, были сделаны выводы:

1. Проведение подобных уроков активизирует все виды деятельности учащихся, заставляет задуматься над глобальными проблемами и занять активную позицию при их решении. Учащиеся приобретают практические умения и навыки.

2. Происходит развитие общеучебных навыков, интереса к предмету.

3. 8 класс .  Тема «Строение и функции головного мозга».

Лабораторная работа в малых группах «Определение безусловных рефлексов различных отделов мозга».

В начале урока ставлю проблемный вопрос «Можно ли утверждать, что чем больше мозг, тем умнее человек?». Для ответа на данный вопрос предлагаю рассмотреть познавательные задания:

1) Вес мозга И.С.Тургенева – 2012 г, Анатоля Франса – 1017г, а у Луи Пастера, как показало вскрытие, после перенесенной болезни вообще не работала половина переднего мозга. Выскажите ваше мнение.

2) У слона самый большой мозг, но он не самое «умное» животное, так как важно соотношение веса мозга к весу тела. У слона оно невысокое, а у дельфина – выше, чем у человека. Но ведь человек держит рыбку, а дельфин за ней прыгает, а не наоборот. Почему? Выскажите ваше мнение.

Учащиеся приходят к выводу, что ответ кроется в строении мозга человека и важно знать функции разных отделов мозга.

Лабораторную работу организую в группах: есть испытуемые и исследователи. Обучающиеся работают по инструктивной карточке, где указаны действия  (первая(испытуемый) и вторая (исследователь) колонки таблицы). В ходе выполнения работы они заполняют графу «Что наблюдали?». Для того, чтобы сделать вывод и ответить на вопрос «Какой отдел ЦНС действовал?», учащиеся должны изучить материал параграфа. В заключение урока подводим итоги работы.

4.   11 класс. Тема  «Доказательства эволюции». Класс делится  на   группы (научно-исследовательские лаборатории (НИЛ)), которые согласно полученным инструктивным карточкам проводят научно-поисковые исследования в течение определённой части урока. Учитель наблюдает за работой исследовательских групп, при необходимости оказывает консультативную помощь. Это создаёт на уроке атмосферу сотрудничества и сотворчества, где и учитель, и ученик «заряжают» один другого творческой энергией. После исследовательской работы проводится блиц-конференция. Обучающиеся - представители научных лабораторий - рассказывают о результатах своей работы. Такой отчёт способствует ответственному отношению учащихся к групповой работе на уроке. Школьники убеждаются в том, что конечный результат их деятельности зависит, в первую очередь, от деятельности каждого в процессе групповой работы. На последнем этапе урока учитель для закрепления новых понятий проводит логический брифинг.

В заключении, важно отметить, какие функции выполняет учитель на этапе проведения работы в  малых группах. 

Учитель в данном случае выполняет функции, не свойственные ему при традиционном построении урока. Пока идёт работа в группах, учитель должен, как минимум, один раз подойти к каждой группе.  Какие же функции он в этом случае выполняет?

Прежде всего, он должен убедиться, что участники распределили роли, поняли содержание рабочего листа, материалы для изучения, т.е. функции контроля, управления и передачи знаний в той или иной мере остаются у учителя.  Но , дело в том, что эти функции выполняются в соответствии с запросами конкретной команды, что обеспечивает дифференциацию и индивидуализацию обучения.
- Учитель оказывает лишь ту помощь, в которой, действительно нуждаются ученики.

- Помогает в диалогическому взаимодействию учащихся в группе;

- эмоционально поддерживает группы.

Результат исследовательской работы в малых группах – развитие исследовательских и коммуникативных умений у школьников, готовность к сотрудничеству и взаимодействию, целенаправленной деятельности,  высокая познавательная и учебная мотивация учащихся – обеспечивает учителю поддержку его творческих усилий и подлинное удовлетворение от педагогической деятельности.

Краткое описание документа:

Обмен педагогическим опытом по химии и биологии "Учебное исследование в малых группах".

Личный опыт преподавания в школе все больше убеждает – эффективно то обучение, в условиях которого ученик становится активным субъектом, способным приобретать, применять и преобразовать знания. Способность приобретения знания характеризуется показателями обучаемости, применение знаний – показателями интеллекта, а преобразование знаний – креативностью (общими творческими способностями).

Химия и биолoгия – экспериментальные науки. Они служат мощным инструментом познания и исследования процессов, протекающих в живых системах и играют существенную роль в образовании и воспитании подрастающего поколения.

Поисковый характер исследования на уроке вносит в учебный процесс элементы развивающего обучения. Для него характерна опора на конкретный жизненный опыт учащихся, достаточно высокая мотивация через решение особо значимых для школьников проблем, высокая доля самостоятельного поискового труда на уроке, динамичная атмосфера рефлексивного осмысления поиска и инициативная позиция учащихся. На таких уроках появляется исключительная возможность формирования у школьников компетентности в решении проблем, а также освоения ими способов деятельности, составляющих коммуникативную и информационные компетенции.