ОГУРЦОВА И.В. кандидат химических наук учитель химии ГБОУ СОШ № 324 Курортного района РФ Санкт-Петербург
 Рассмотрены методические вопросы организации исследовательских школьных работ на примерах работ химико-экологического направления.

Смотрите полный текст работы

Введение

Парадигмальные изменения в образовании требуют развития принципиально новых образовательных технологий и нового типа профессионально-педагогического мышления. Однако выявляются, с одной стороны, недостаточный уровень подготовки многих учителей к организации исследовательской деятельности школьника, а с другой — неразработанность и неопределенность содержания, методов и форм ее организации на разных этапах его обучения.

Создание механизмов трансляции, распространения, тиражирования исследовательской технологии в образовательной системе требует конкретного методического наполнения. Организация исследовательской деятельности учащихся возможна только при соответствующем методическом обеспечении на всех ступенях общеобразовательной средней школы, что также требует специального научного поиска.

В практике отечественного образования все более обнаруживаются противоречия между:

  • востребованностью в образовательном процессе современной школы поисковых методов обучения и неразработанностью в педагогической теории образовательного потенциала исследовательской деятельности обучающегося;
  • признанием большинством педагогов необходимости организации исследовательской деятельности в течение всего школьного обучения и недостаточной разработанностью специфики содержания и форм организации, позволяющих реализовать ее образовательный потенциал на разных ступенях обучения;
  • попытками широкого применения в образовательном процессе школы исследовательской деятельности учащихся и недостаточным теоретическим обоснованием принципов ее оптимальной организации;
  • стремлением части педагогов способствовать развитию у школьников исследовательских компетенций и неразработанностью методического обеспечения на всех ступенях общеобразовательной средней школы.

Все более актуальной становится проблема недостаточной разработки научных оснований организации исследовательской деятельности учащихся в школе на всех ступенях обучения.

В своей небольшой работе, посвященной некоторым методическим аспектам проведения исследовательских работ во внеурочное время на базе школьной лаборатории химии, мы исходим из гипотезы, что образовательный потенциал исследовательской деятельности учащихся в образовательном процессе школы реализуется, если:

1) исследовательская деятельность учащегося будет пониматься как компонент его образовательной деятельности и направлена на реализацию и развитие его творческих познавательных способностей;

2) организация исследовательской деятельности будет основана на стимулировании интереса учащихся к самостоятельному поиску нового знания и осознанию значения этой деятельности для самореализации; на использовании педагогом интерактивных методов в качестве ведущих; на создании ситуаций самоопределения, саморазвития, творческого самопроектирования и реализации полученных знаний в различных жизненных ситуациях;

3) формирование исследовательской деятельности будет строиться как поэтапный проективный процесс, связанный со степенью реализации закономерных связей между процессуальными компонентами обучения (процессами преподавания и учения, целями, содержанием, методами, средствами, формами организации);

4) для стимулирования данного процесса будет использоваться специально сконструированная последовательность действий, требующая постепенного усложнения исследовательских процедур, что позволит повысить продуктивность обучения на уроках и подготовить учащихся к поиску оптимальных выходов из нестандартных ситуаций.

Совершенно очевидно, что школа не в состоянии обеспечить ученика знаниями на всю жизнь, но она может и должна вооружить его методами познания, сформировать познавательную самостоятельность. Привлечение учащихся к выполнению творческих учебно-исследовательских работ имеет глубокий воспитательный характер. 

Излагаемая в данной работе информация в основном известна педагогам. Но мы постараемся изложить ее в преломлении полученного опыта через организацию исследовательских работ по предметам естественно-научного цикла, прежде всего в области химии, в течение 5 лет в Курортном районе Санкт-Петербурга. В работе  будут рассмотрены некоторые правила и рекомендации, которые нам показались оптимальными для проведения подобного рода исследовательских работ.

Этапы проведения исследовательских работ

Начнем с этапов проведения исследовательских работ. Безусловно, они известны всем.  Любое конкретное исследование может быть представлено в виде ряда этапов.

  • Выбор темы исследования.
  • Определение объекта и предмета исследования.
  • Определение целей и задач.
  • Формулировка названия работы.
  • Разработка гипотезы.
  • Составление плана исследования.
  • Работа с литературой.
  • Выбор методов исследования.
  • Организация условий проведения исследования.
  • Проведение исследования (сбор материала).
  • Обработка результатов исследования.
  • Формулирование выводов.
  • Оформление работы.

Каждый этап имеет свои задачи, которые решаются часто последовательно, а иногда и одновременно. и не всегда в предложенном выше порядке.

I. Выбор темы.

Исследовательская работа начинается с выбора темы. Тему работы ученик выбирает самостоятельно. В настоящее время скачать в интернете работу практически по всем предметам не представляет никакой трудности. Множество работ повторяют друг друга с минимальным изменением текста. Уникальных работ очень мало. Если вы хотите, чтобы ваша творческая научно-исследовательская работа имела успех, даже на внутришкольном уровне, то ее необходимо сделать и преподнести так, как до вас это никто, или почти никто не делал. Кстати, это относится ко всем исследовательским работам любого уровня.

Тема творческой работы должна быть интересна для ученика. Для выбора темы не стоит выбирать слишком простую, в результате которой будет получен результат, не имеющий никакой научной ценности.

Вызвать интерес к работе у учащихся можно показом простейших физических и химических экспериментов, которые не могут быть неинтересными, не захватывать воображение учащихся.

Моя личная рекомендация: тема исследования должна быть интересна прежде всего учителю. Если она не вызывает у руководителя чувства подъема и жажды работать, то вы не сможете увлечь этой темой ученика.

Если тема выбрана неудачно, то длительная работа  обречена на неуспех. Это связано с тем, что существуют темы, по которым можно получить в обозримом будущем новый познавательный результат, а есть и такие, где в ближайшее время это сделать трудно (например, из-за отсутствия методик для ее изучения). Иначе говоря, в науке не все, что кажется интересным, можно продуктивно изучать (по крайней мере в рамках школы  и ограниченности времени).                

Количество тем, требующих разработки и теоретически, и практически, неисчерпаемо. Однако знание некоторых общих положений и рекомендаций могут облегчить выбор соответствующей темы.

К данным положениям, по нашему мнению, следует отнести:

  1. В соответствии с тем, что тему работы определяет предмет исследования, необходимо в первую очередь установить объект и предмет исследования.
  2. Важнейшим критерием правильности выбора темы является ее актуальность. (т. е. тема должна быть полезной для удовлетворения научных, социальных, технических и экономических потребностей общества).

Из собственного опыта работы могу сообщить следующее. Из разговоров с учащимися 9-х классов выяснилось, что их интересуют вопросы экологического направления. Представлялось интересным узнать о чистоте воздуха в районе, а также питьевой воды из разных источников, из которых люди брали воду, считая ее почти целебной. Постепенно, в диалоге, мы выяснили, что чистоту воздуха мы можем определить лишь косвенно, по степени чистоты снега на определенном участке территории. Нами был выбран пришкольный участок и три наиболее интересные для детей точки отбора. Так была выбрана тема "Снег как индикатор чистоты окружающего воздуха в районе пришкольного участка".

При разработке темы о степени чистоты природных вод в Курортном районе мы пришли к выводу, что помимо воды необходимо исследовать и почву возле источников, так как загрязнения из почвы вполне могут попасть и в воду. К тому же стало интересным изучить степень загрязненности в динамике, осенью и весной. Позднее мы решили расширить исследование и определить также степень чистоты снега на этих же участках, так как методика этого исследования была отработана. Так появилась тема "Экологический мониторинг ряда природных объектов г. Сестрорецка".

В Приложении предложены примерные темы для исследований. И сразу видно, что их действительно бесконечное количество, поскольку мир бесконечен в своем многообразии. Нужно лишь немного отойти в сторону и посмотреть на него другими глазами, чтобы это увидеть. И главные вопросы, которые нужно задать себе при этом, это: "А что будет, если....." и "Что это и какое оно?".

II. Объект и предмет исследования

Объект исследования –это то, что будет взято для изучения и исследования. Объектом исследования может быть процесс или явление действительности. Обычно название объекта исследования содержится в ответе на вопрос: что рассматривается?

Так, в работе "Экологический мониторинг...." объектами исследования явились вода из колонки и почва рядом с ней; родник у реки Сестры и почва рядом с ним; река Сестра, у моста и  почва рядом с ней; Финский залив, у пляжа и почва в том же месте; озеро Разлив и почва рядом с местом отбора проб воды.

Предмет— это особая проблема, отдельные стороны объекта, его свойства и особенности, которые, не выходя за рамки исследуемого объекта, будут исследованы в работе.

Предмет исследования более конкретен и включает только те связи и отношения, которые подлежат непосредственному изучению в данной работе. Обычно предмет исследования содержится в ответе на вопрос: что изучается?

Так, в той же работе по экологическому мониторингу объектами исследования явились пробы воды и почвы, позднее - снега, отобранные в выбранных местах.

Из сказанного следует, что объектом выступает то, что исследуется, а предметом — то, что в этом объекте получает научное объяснение. Именно предмет исследования определяет тему исследования.

III. Цели и задачи

Исходя из объекта и предмета можно приступить к определению цели и задач исследования.

Цель формулируется кратко и предельно точно, в смысловом отношении выражая то основное, что намеревается сделать исследователь, к какому конечному результату он стремится. Так, в рассматриваемой работе по экологическому мониторингу целью работы явилась оценка экологическое состояние ряда природных объектов (водных, почвенных и воздушных) Сестрорецка с помощью химических методов. Формулировалась она в повелительном наклонении: оценить!

Цель конкретизируется и развивается в задачах исследования. Задач ставится несколько, и каждая из них четкой формулировкой раскрывает ту сторону темы, которая подвергается изучению. Определяя задачи, необходимо учитывать их взаимную связь. Иногда невозможно решить одну задачу, не решив предварительно другую. Каждая поставленная задача должна иметь решение, отраженное в одном или нескольких выводах.

Первая задача, как правило, связана с выявлением, уточнением, углублением, методологическим обоснованием сущности, структуры изучаемого объекта.

Вторая связана с анализом реального состояния предмета исследования.

 Третья задача связана с преобразованиями предмета исследования, т. е. выявлением путей и средств повышения эффективности совершенствования исследуемого явления или процесса.

Четвертая — с опытно-экспериментальной проверкой эффективности предлагаемых преобразований.

Задачи следует формулировать четко и лаконично. Как правило, каждая задача формулируется в виде поручения: «Изучить.».., «Разрабо­тать.».., «Выявить.».., «Ус­тановить.».., «Обосновать.».., «Определить.».., «Проверить…», «Доказать…» и т.п.

В рассматриваемой работе были выявлены следующие задачи:

  1. Проанализировать научную литературу для выявления органолептических и  физико-химических показателей природной воды, их особенностей и влияния на физиологию человека.
  2. .Выбрать природные объекты в городе для исследования.
  3. Подобрать и освоить методики эксперимента.
  4. В соответствие с выбранными методиками определить качество вод, почв и воздуха исследуемых объектов в динамике – осенью и весной 2016/2017 и зимой 2018 годов.
  5. .Обработать полученные результаты с целью проведения статистического анализа.
  6. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы с целью дальнейшего углубления и расширения исследований.

IV. Формулировка названия работы.

Определив тему и конкретные задачи, уточнив объект и предмет исследования, можно дать первый вариант формулировки названия работы. Название работы рекомендуется формулировать по возможности кратко, точно в соответствии с ее содержанием. Необходимо помнить, что в названии должен быть отражен предмет исследования. Не следует допускать в названии работы неопределенных формулировок, например: «Анализ некоторых вопросов.».., а также штампованных формулировок типа: «К вопросу о...», «К изучению.».., «Материалы к...».

Сразу найти полную и краткую формулировку — дело не простое. Даже в ходе исследования могут возникнуть новые, более удачные названия. Так, в нашем случае название работы менялось не единожды. От "Изучение степени чистоты....." до конечного "Экологический мониторинг...".

V. Разработка гипотезы.

Гипотеза - познавательная конструкция, включающая как предположение, так и способы его фальсификации; обобщающая, прогнозирующая получение определенных новых фактов и систематизирующая их.

Можно сказать, что гипотеза— обобщенное выражение стратегии исследования.

 Любая гипотеза рассматривается как первоначальная канва и отправная точка для исследований, которая может подтвердиться или не подтвердиться.

В нашей работе гипотеза выглядела следующим образом: "Исследуемые объекты достаточно чисты по химическому составу, скорее всего, река Сестра загрязнена в большей степени. Возможно, природные воды весной будут загрязнены в большей степени, чем осенью. Снег как индикатор загрязненности воздуха, достаточно чист." Эта гипотеза подтвердилась лишь частично.

VI. План исследования

План исследования представляет собой намеченную программу действий, которая включает все этапы работы с определением календарных сроков их выполнения.

План необходим для того, чтобы правильно организовать работу и придать ей более целеустремленный характер. Кроме того, он дисциплинирует, заставляет работать в определенном ритме.

В процессе работы первоначальный план можно детализировать, пополнять и изменять.

Ученикам необходимо иметь план в письменном виде хотя бы по основным блокам, чтобы они могли возвращаться к нему для обдумывания.

VII. Работа с литературой

Место данного этапа работы определено условно, поскольку реально работа с литературой начинается в процессе выбора темы и продолжается до конца исследования.

Эффективность работы с литературными источниками зависит от знания определенных правил их поиска, соответствующей методики изучения и конспектирования. Это тоже очень важный момент в работе. Дети учатся системе поиска нужных знаний, работе с ними, правилам оформления при написании работы. Мы обычно формируем весь список использованной литературы в самом конце, при оформлении работы. Он не должен быть большим, а должен включать оптимально использованную литературу.

VIII. Методы исследования

Метод исследования — это способ получения сбора, обработки или анализа данных. Основным ориентиром для выбора методов исследования служат его задачи. При этом важно подбирать такие методы, которые были бы адекватны своеобразию изучаемых явлений. Более того, мы должны исходить из имеющихся материально-технических возможностей. На наш взгляд, неприемлемы исследовательские работы школьников, выполненные на кафедрах высших учебных заведений руками сотрудников кафедры.

Кроме того, методы могут применятся в совокупности, дополняя друг друга.

Рассмотрим методы исследования, использованные нами в работе по экологическому мониторингу. Они таковы:

  1. Органолептические исследования - исследование объектов с помощью органов чувств: цвета, запаха, прозрачности, вкуса.
  2. Химические исследования:
    1. качественный анализ катионного и анионного состава проб воды, снега и почвы;
    2. количественный анализ нерастворимых в воде соединений; определение массы сухого остатка; определение кислотности проб воды, растаявшего снега и водных вытяжек почвы; определение временной жесткости объектов анализа.

Методология  исследования – органолептические и химические исследования проб.

IX. Организация условий проведения исследования.

Организация исследования связана с планированием его про­ведения, которое определяет последовательность всех этапов рабо­ты, а также с подготовкой всех условий, обеспечивающих полно­ценное исследование

Сюда входят:

  • подготовка соответствующей обстановки,
  • приборов, средств,
  • инструктаж помощников,
  • планирование наблюдения и т. д.

X. Проведение исследования

На этом этапе работы с помощью выбранных методов исследования собирают необходимые эмпирические данные для проверки выдвинутой гипотезы. Именно здесь нужны тщательность, скрупулезность и точнейшее следование инструкциям. Ведение подробнейших записей в журнале наблюдений - необходимейшая вещь!

XI. Обработка результатов исследования.

Результаты каждого исследования важно обрабатывать по возможности тотчас же по его окончании, пока память экспериментатора может подсказать те детали, которые почему-либо не зафиксированы, но представля­ют интерес для понимания существа дела.

При обработке собранных данных может оказаться, что их или недостаточно, или они противоречивы и поэтому не дают оснований для окончательных выводов. В таком случае исследование необходимо продолжить, внеся в него требуемые дополнения.

В большинстве случаев обработку целесообразно начать с составления таблиц (сводных таблиц) полученных данных. При этом экспериментаторы используют как качественные методы оценки результатов (как изменялся цвет, прозрачность и тому подобное) и количественные (для оценки количественно измеряемых характеристик). Применять эти методы можно в совокупности.

XII. Формулирование выводов.

Выводы - это утверждения, выражающие в краткой форме содержательные итоги исследования, они в тезисной форме отражают то новое, что по­лучено самим автором.

Частой ошибкой является то, что автор включает в выводы общепринятые в науке положения, уже не нуждающиеся в доказательствах.

Решение каждой из перечисленных во введении задач должно быть определенным образом отражено в выводах.

И вновь реальный пример из работы по экологии. Общие выводы (так как были сформулированы выводы по каждой главе) следующие:

  1. Вода и почва возле соответствующих мест отбора проб воды в целом соответствуют объектам для хозяйственно-бытового назначения (кроме пробы № 3, взятой из реки Сестры).
  2. Качество проб воды улучшилось по массе нерастворенных веществ и уровню минерализации в весеннее время по сравнению с пробами, отобранными осенью, кроме проб № 3, где минерализация выросла в 10 раз. При этом по качеству воды почти все пробы относятся к категории мягкой воды, кроме осенней пробы № 2 и пробы №4, а также водной вытяжки почвы пробы № 2.
  3. .Пробы снега, являющегося индикатором загрязненности воздуха, отобранные рядом с местами отбора проб воды и почвы, являются практически дистиллированной водой, сверхмягкой по степени жесткости.
  4. Вода из источников №№ 1,3,4,5 (кроме воды из реки Сестры) может быть отнесена к питьевой. При этом она чище весной (март), чем осенью (октябрь).
  5. Почва и снег в местах отбора проб достаточно чисты (особенно снег) и не вносят решающего вклада в процесс загрязнения воды.

 

Актуальность исследования

Актуальность исследования - далеко не всегда видна сразу же, после выбора направления исследования и выбора темы. Но искать ее надо одновременно с выбором темы. Чем мы можем поразить окружающий нас мир? Что нового мы можем сказать об уже известных вещах? Эти вопросы надо постоянно держать в уме и оттачивать во время проведения работы.

С вопросом об актуальности тесно связаны вопросы о научной новизне (что нового мы сказали в науке, например, химии или экологии?) и практической значимости работы (какие практические выводы можно сделать, исходя из полученных данных?).

Вот как звучат темы актуальности, научной новизны и практической значимости в работе по экологическому мониторингу:

Актуальность работы

С развитием цивилизации водные ресурсы стали использоваться в несоизмеримых количествах, поэтому в настоящее время становится необходимым биологическое и химическое изучение природных и сточных вод, а также почвы в непосредственной близости от водных источников  и воздуха в интересах охраны среды и улучшение природопользования.

Практическая значимость работы

Полученные результаты дают возможность оценить качество природной воды, используемой для питья в Сестрорецке и определить ее качество в зависимости от качества почвы и воздуха непосредственно возле водных источников.

Заключение

Надеюсь, что наш опыт, изложенный в этой работе, поможет Вам в организации исследовательской деятельности учащихся. Как говорят бизнесмены, лучше делать и ошибаться, чем не делать ничего.

И тогда, возможно, перед нашими учащимися, занятыми научно-исследовательской работой, встанет выбор, что делать и чем заниматься. Выбрать путь ученого или талантливого инженера,  открывателя новых законов и систем. Ведь только на этом пути можно изменить мир, получить признание и попасть в учебник истории. Вполне возможно, что мы будем позже гордиться тем, что выпустили в мир, помогли расправить крылья талантливому человеку.

Список литературы

    1. Внедрение проектно-исследовательских, проектных методов обучения. - https://nsportal.ru/shkola/raznoe/library/2015/10/10/vnedrenie-proektno-issledovatelskih-proektnyh-metodov-obucheniya.
    2. Волохова Е.С. Основные этапы научного исследования // Молодой ученый. -2016. - №6. - С.755-757.
    3. Лудченко А.А., Лудченко Я.А., Примак Т.А. Основы научных исследований: Учеб. пособие / Под ред. А.А. Лудченко. - 2-е изд., стер. - К.: О-во «Знания», КОО, 2001.
    4. Морозова М.М. Создание условий для развития исследовательских способностей учащихся на уроках биологии и во внеклассной работе. //Доклад. -https://multiurok.ru/files/doklad-sozdaniie-uslovii-dlia-razvitiia-issliedovatiel-skikh-sposobnostiei-uchashchikhsia-na-urokakh-biologhii-i.html.
    5. Проказова О.Г. Организация исследовательской деятельности учащихся в школе : диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук : 13.00.01 / Проказова Ольга Геннадьевна. - Астрахань - 2010.- 158 с.: ил.
    6. Сергеева И.Н. Организация исследовательской деятельности учащихся в современном образовательном учреждении. - https://nsportal.ru/shkola/istoriya/library/2013/09/24/organizatsiya-issledovatelskoy-deyatelnosti-uchashchikhsya-v.
    7. Типичные ошибки при организации исследовательской деятельности. --https://cyberpedia.su/5xc921.html
    8. Чефранова М. А. Метод проектов как способ организации исследовательской деятельности учащихся начальной школы в процессе изучения лексики // Молодой ученый. - 2017. - №30. - С. 84-88.
    9. . Юлпатова Е.А. Формирование исследовательских умений старшеклассников в системе профильного обучения: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук/ Юлпатова Елена Анатольевна. - Волгоград - 2007. - 20 С, илл.