Головна » Файли » Оргнізація науково-дослідної роботи учнів на уроках та позаурочний час

Організація науково-дослідної роботи учнів на уроках та позаурочний час
[ Викачати з сервера (72.0Kb) ] 19.02.2016, 22:48

Хижняк Катерина Іванівна, вчитель біології

Степанецької спеціалізованої

школи І-ІІІ ступенів

Канівської районної ради

 

Організація науково-дослідної роботи учнів на уроках та позаурочний час

 

У статті розкрито загальну характеристику методу експерименту, його види та етапи проведення експерименту. Матеріал статті може бути використаний учителями та учнями під час виконання науково-дослідних робіт.

Метод експерименту ( види, етапи)

Біологічні експерименти є чудовим методом залучення дітей до занять біологією. Вони викликають щиру зацікавленість учнів проблемою, яка вибрана для дослідження, стимулюють їх до самостійної роботи з науковою літературою. Крім того, біологічні експерименти дозволяють зміцнювати міжпредметні зв’язки з такими предметами, як математика, хімія, фізика. Вони сприяють розвитку логічного мислення , формують в учнів навички аналізу й синтезу інформації.

Що ж таке експеримент? Є декілька визначень поняттю експеримент:

  1. Спроба, дослід, які потребують підтвердження чи спростування.
  2. Форма пізнання об'єктивної дійсності, один з основних методів наукового дослідження, в якому вивчення явищ відбувається в доцільно вибраних або штучно створених умовах, що забезпечують появу тих процесів, спостереження яких необхідне для встановлення закономірних зв'язків між явищами [2].

Для класифікації експериментів використовують різні ознаки.

Види експериментів [5].

  1. За галузями наук:
    • фізичні;
    • хімічні;
    • психологічні і т.д.
  2. За способом формування умов досліду:
    • природні умови;
    • штучні умови.
  3. За метою досліджень:
    • констатуючі;
    • пошукові;
    • вирішальні.
  4. За організацією та місцем виконання:
    • польові;
    • виробничі;
    • лабораторні.
  5. За характером впливу на об’єкт дослідження:
    • інформаційні;
    • енергетичні;
    • матеріальні.
  6. За типом моделей, що вивчаються під час досліду:
    • матеріальні;
    • уявні (віртуальні).
  7. За числом факторів, які контролюються:
    • однофакторні;
    • багатофакторні.
  8. За можливістю впливу на умови проведення експерименту:
    • активні;
    • пасивні.
  9. За реалізацією всіх можливих поєднань рівнів факторів:
    • повні факторні;
    • дробові факторні.

При проведенні досліджень на уроках та у позаурочний час з біології та екології ми найчастіше застосовуємо чотири основні типи експериментів: лабораторний, вегетаційний, лізиметричний і польовий. Слід мати на увазі, що різниця між цими типами експериментів є достатньо умовною і в конкретних дослідженнях вони можуть доповнювати один одного.

Лабораторний експеримент – це дослідження, яке виконується в жорстко контрольованих умовах. У цьому випадку об’єктами дослідження можуть бути не тільки цілі рослини, але і їх окремі частини, органи, тканини, клітини, органели або навіть макромолекули. Наприклад, на заняттях факультативного курсу «Будова рослин» для учнів 6 класу ми проводимо лабораторне дослідження « Будова пластид клітин рослини». Під час виконання цього експерименту учні знайомляться із будовою клітин шкірки луски цибулі, клітинами листка аспарагусу та клітинами пелюсток квітів. Вони розглядають форму пластид та їх забарвлення.

Звичайно на рівні макромолекул, органел або клітин проводити ґрунтовні експерименти в умовах школи дуже важко, а от усі інші рівні досить легко можуть бути використані.

Вегетаційний експеримент – це дослідження, в якому об’єктом вивчення є рослини, що вирощуються в контрольованих умовах вегетаційних будиночків, теплиць, оранжерей, кліматичних камер та інших споруд. Суть вегетаційного методу полягає в тому, що рослини вирощуються в штучному, але створеному на основі агрономічних правил середовищі, яке регулюється експериментатором. В умовах вегетаційного досліду дія того або іншого фактору вивчається в найбільш чистому вигляді, при відсутності мінливості дії тих факторів, які не вивчаються. При вегетаційному експерименті рослини вирощують у різних вегетаційних середовищах у вигляді водних, гравійних, піщаних або ґрунтових культур. Прикладом такого експерименту у школі є виконання лабораторної роботи № 4. Дослідження динаміки умов мінерального живлення рослин (виключення окремих мікроелементів). Для проведення цього експерименту закладається дослід у вигляді водних культур (Лабораторний практикум № 5, профільне навчання, 11 клас).

Удосконалення техніки вегетаційного методу привело до створення складних інженерних споруд – фітотронів, в кліматичних камерах яких можна цілий рік працювати з рослинами, моделюючи для них будь-які умови життя.

Зрозуміло, що використання фітотронів в умовах школи є справою далекого майбутнього, але постановка подібного типу експериментів в шкільних теплицях або оранжереях є цілком можливою.

Лізиметричний експеримент – це дослідження динаміки ґрунтових процесів і їхнього впливу на ті або інші властивості і особливості рослин у спеціальних лізиметрах, які дозволяють ураховувати і контролювати переміщення і баланс вологи і поживних речовин у природних умовах [6].

На відміну від вегетаційних дослідів лізиметричні проводяться у полі в умовах природного освітлення, температури. Самі лізиметри мають вигляд різного роду конструкцій з цегли, бетону, металу та інших матеріалів, в яких грунт для вирощування рослин з усіх боків відгороджений від оточуючого ґрунту. Величина шару ґрунту в лізиметрі може коливатись від глибини орного шару до 1-2 метрів.

В залежності від способу заповнення ґрунтом розрізняють лізиметри з ґрунтом природної будови і з насипним ґрунтом.

Основним обладнанням лізиметру є пристосування, які дозволяють вивчати й контролювати рух вологи та речовин, що в ній розчинені.

Лізиметричні досліди використовують для вивчення таких питань, як водний баланс під різними культурами, вимивання і переміщення поживних речовин ґрунту атмосферними опадами, визначення транспіраційних коефіцієнтів рослин у природних умовах.

При проведенні таких дослідів слід також брати до уваги те, що повне відокремлення від нижніх шарів ґрунту створює для рослин інші водні, аераційні й поживні режими в порівнянні із звичайними польовими умовами. Таким чином, лізиметричні експерименти займають проміжне положення між вегетаційними і польовими експериментами.

Використання цього типу експерименту у шкільних умовах є надзвичайно складним. До того ж усі завдання, які раціонально ставити в умовах школи, можна вирішувати з іншими типами експериментів.

Польовий сільськогосподарський дослід – це дослідження, які проводяться в природних умовах поля на спеціально вибраній ділянці. Основним завданням польового досліду є встановлення різниці між варіантами досліду для якісної і кількісної оцінки дії різних факторів на ті або інші властивості рослин і в першу чергу на їхній урожай і його якість.

Якими б цінними не були результати лабораторних, вегетаційних і лізиметричних дослідів, для розробки на їхній основі практичних рекомендацій виробництву, а також для розробки обґрунтованих теоретичних моделей вивчених явищ усі результати повинні бути перевірені в умовах польового досліду.

Польові досліди можуть комбінуватись з вегетаційними, утворюючи вегетаційно-польовий дослід. При цьому рослини можуть якийсь час вирощуватись у контрольованих умовах, а потім пересаджуватись у поле.

Досвід показує, що саме найпростіші варіанти польового досліду є найбільш розповсюдженою формою дослідницьких робіт учнів. Проводити такі експерименти в умовах пришкільних ділянок досить легко. Досліди дозволяють учням самостійно виконувати всі його етапи.

Проведення експерименту.

Для проведення експерименту необхідно створити певні умови. Сукупність умов, в яких відбувається експеримент, має назву експериментальної ситуації. Експериментальна ситуація має гарантувати, що саме досліджуваний у цьому експерименті чинник, а не будь-який інший, є причиною зафіксованих у ході експерименту змін в об'єкті.

Експеримент ґрунтується на розробці певної гіпотетичної моделі розглядуваного явища. На підставі цієї моделі явище описують як систему змінних, серед яких виокремлюють незалежні та залежні змінні. Незалежна змінна – це той новий чинник, що його вводять у діяльність експериментальної групи. Він повинен мати такі якості, як сталість, самостійність, можливість справляти вплив на стан об'єкта дослідження. Залежною змінною називають такий чинник, який змінюється під впливом незалежної змінної.

Головним дослідницьким документом при проведенні експерименту є його протокол(журнал). У ньому зазначають найменування теми експериментального дослідження й час його проведення. Спочатку аналізується обстановка до введення експериментального чинника. У протоколі має бути відзначено, які показники виокремлені як незалежні та залежні змінні, а також за допомогою яких процедур фіксуються дані щодо всіх контрольованих змінних. Далі фіксуються початок дії експериментального чинника та те, як власне вплинула експериментальна ситуація на поведінку всієї системи

Основні етапи проведення експерименту: [3]

  1. Висування експериментальної гіпотези. Експериментальна гіпотеза, на відміну від теоретичної, повинна бути сформульована у вигляді висловлення: «Якщо... те...». Крім того, вона повинна бути конкретизована. Це означає, що вхідні у висловлення «якщо А, то В» змінні А і В повинні контролюватися в експерименті: А – управлятися експериментатором, а В – реєструватися безпосередньо або за допомогою апаратури.
  2. Планування проведення експерименту.

2.1. Констатування стану об’єкта до змін у стандартних умовах.

2.2. Введення в об’єкт розробленого ( удосконаленого) предмета .

2.3. Вивчення особливостей функціонування об’єкта за нових умов, накопичення даних.

2.4. Аналіз даних експерименту.

2.5. Формулювання висновків про вплив розробленого (удосконаленого) предмета на об’єкт.

  1. Підготовка експерименту. Дослідник готує експериментальне помешкання й устаткування. Дослідник повинен вибрати експериментальний інструмент, що дозволяв би йому:
    • управляти незалежною перемінною;
    • реєструвати залежну перемінну.

Крім того, умови експерименту (помешкання, ситуація, час і ін.) повинні або повторювати вплив зовнішніх змінних, або зберігати константність розміру їхнього впливу на залежну змінну. Якщо це необхідно, проводиться декілька пробних дослідів для налагодження процедури експерименту.

  1. Проведення експерименту. Експериментатор повинен чітко знати і дотримуватись порядку дій у ході дослідження (перед експериментатором можуть лежати інструкція, у якій зафіксований цей порядок) В експерименті може брати участь і асистент. Він бере на себе допоміжні задачі. Частіше усього саме асистент веде протокол. Експеримент у залежності від цілей дослідження може бути частково або цілком автоматизованим.
  2. Статистична обробка експериментальних даних. Після проведення експерименту отримані в результаті дослідження дані опрацьовуються статистично. Звичайно методи опрацювання даних вибираються на стадії планування експерименту або ж ще раніше – при висуванні експериментальної гіпотези.
  3. Висновки й інтерпретація результатів. Цей етап є завершальним у дослідницькому циклі. Результатом експериментального дослідження є підтвердження або спростування експериментальної гіпотези.

При підготовці до проведення експерименту необхідно вияснити ряд питань, від яких в певній мірі залежить успішність досягнення поставленої задачі. З цією метою складають анкету для збору апріорної інформації та ведуть журнал (протокол) експерименту за яким потім даний експеримент можна відтворити [1].

До нього включають наступні пункти:

  1. Короткий опис процесу, об’єкту.
  2. Формулювання цілі(мети) дослідження
  3. Список параметрів, що фіксуються в ході досліджень.

 

  1. Список факторів:
    • всіх “підозрілих” факторів, що впливають на досліджуваний об’єкт;
    • факторів, включених в даний експеримент.

Потрібно зазначити, чи існує можливість встановлення факторів на будь-якому заданому рівні, чи не змінюється їх значення під час проведення експерименту, чи не можуть деякі комбінації факторів привести до зупинки процессу (наприклад, вибух, нетехнологічність і т.д.).

Результати досліджень слід оформляти в спеціальних таблицях(матрицях планування).

Якщо для фіксованих рівнів факторів проводиться багато паралельних дослідів, тобто коли в кожній окремій комірці з номером (i, j) необхідно розмістити багато експериментальних даних, всю таблицю можна розбити на певні частини, в кожній з яких фіксуються експериментальні дані, коли, наприклад, міняється один фактор, а другий фіксований на певному рівні. Більше того, оформити окремо можна і кожну комірку, в якій, крім результатів вимірювань, може бути включена додаткова інформація: дата проведення окремих досліджень; час цих досліджень; безпосередньо результати досліджень і т.д.

Акуратно оформлена таблиця дозволяє економити час при вводі даних в ЕОМ, проводити відповідний аналіз даних та інше.

Журнал оформляють наперед у відповідності до методики і плану дослідження так, щоб був зрозумілим порядок дій. Першу сторінку можна присвятити вибору цілі дослідження і параметрам оптимізації, з указанням їх розмірностей. Бажано перечислити всі параметри, котрі можуть служити характеристиками процесу і вказати, який між ними існує зв’язок. На другій сторінці перечисляють фактори і розміщують таблицю рівнів факторів, інтервалів їх варіювання та розмірностей. Для матриці планування доцільно виділити розгортку журналу, щоб мати можливість в разі потреби доповнити її додатковими стовпцями, записати повторні дослідження, примітки. При складанні робочої матриці планування також необхідно виділити місце для стовпців, в яких відмічаються дати проведення дослідів і прізвища лаборантів, котрі ці досліди проводять (у випадку, коли експеримент проводять декілька людей). Окремі сторінки потрібно виділити для підрахунків, які необхідні для виявлення кількості всіх компонентів досліду, а також для аналізу результатів експерименту. В кінці відводиться місце для висвітлення висновків експерименту.

 

Список використаних джерел

 

  1. Адлер Ю. П., Планирование експеримента при поиске оптимальних русловий / Ю.П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановський. М.,«Наука», 1976.
  2. http://uk.wikipedia.org/wiki/Експеримент 
  3. http://refsmarket.org.ua/viewfree_4_10412.html 
  4. Методичні вказівки до проведення лабораторної роботи №1 «Постановка експерименту по дослідженню залежності функціонального стану людини від дії факторів у вигляді фізичного навантаження». [Укладач М. В. Приймак]. Тернопіль ТДТУ. – 2003.
  5. http://www.leneyka.ru/2009/01/21/klasifikaciya-eksperimentiv.html (лютий 2010)
  6. Шамрай С. М. Шамрай, К. М. Задорожний К.М. Біологічні експерименти в школі. ТОВ «Видавнича група «Основа»», 2003.

 

Категорія: Оргнізація науково-дослідної роботи учнів на уроках та позаурочний час | Додав: AllaM | Теги: Організація науково-дослідної робот
Переглядів: 195 | Завантажень: 7 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]
Тизерная сеть Ravlyk