Организация экспериментально-опытной работы на уроках биологии (раздел "Растения")

Размещено на http://www.allbest.ru/

Организация экспериментально-опытной работы на уроках биологии (раздел «Растения»)



Содержание

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Метод обучения

1.2 Теоретический анализ понятия «опыт»

1.3 Сравнение понятий «опыт» и «эксперимент»

1.4 Эксперимент, как метод научного исследования

1.5 Использование экспериментов на уроках биологии

1.6 Особенности проведения эксперимента в разделе «Растения»

Глава 2. Материал и методика исследований

2.1 Планирование работы по подготовке опытов к урокам

2.2 Отобранные экспериментально-опытные работы

Глава 3. Результаты и обсуждение

Заключение

Список литературы

Приложения



Введение

В условиях перехода общеобразовательных школ на ФГОС перед учителями ставятся задачи формирования знаний в соответствии с новыми стандартами, формирование универсальных действий, обеспечивающих все учебные предметы, формирование компетенций, позволяющих ученикам действовать в новой обстановке на качественно высоком уровне. Реализации данных задач в полной мере способствует системно-деятельностный подход в обучении, который заложен в новые стандарты.

Системно-деятельностный подход в обучении исходит из положения о том, что формирование новых способностей человека - результат перевода внешней предметной деятельности во внутреннюю психическую деятельность путем последовательных преобразований. Соответственно, развитие учащихся в процессе обучения определяется характером его организации, превращения учения в учебную деятельность. Задача учителя при введении нового материала заключается не в том, чтобы все наглядно и доступно объяснить, показать и рассказать. Учитель должен организовать исследовательскую работу детей, чтобы они сами додумались до решения проблемы урока и сами объяснили, как надо действовать в новых условиях.

Основные задачи образования сегодня - не просто вооружить ученика фиксированным набором знаний, а сформировать у него умение и желание учиться всю жизнь, работать в команде, способность к самоизменению и саморазвитию на основе рефлексивной самоорганизации.

В обучении школьников наряду с установлением объема содержания учебного предмета и отбором материала для урока большое значение имеют методы преподавания. Без методов невозможно достичь поставленной цели, реализовать намеченное содержание, наполнить обучение познавательной деятельностью. Метод - сердцевина учебного процесса, связующее звено между запроектированной целью и конечным результатом. Его роль в системе «цели - содержание - методы - формы - средства обучения» является определяющей.

Понятие метода иногда относят только к деятельности педагога или к деятельности учащихся. В первом случае уместно говорить о методах преподавания. А во втором - о методах учения. Если же речь идет о совместной работе учителя и учащихся, то здесь, несомненно, проявляются методы обучения.

Метод обучения является сложным, многомерным и многокачественным образованием. Естественно, методы, выбранные соответственно содержанию и возрасту учащихся, обеспечивают высокое качество знаний.

Сейчас в школах, практически на всех уроках, активно используются комуникативные технологии. Несмотря на достаточно обширный спектр различного рода обучающих, интерактивных программ, ИКТ-технологии не могут полностью заменить экспериментально опытную работу учащихся, т.к. последняя повышает заинтересованность учащихся предметом.

Особенно важным является использование методов развивающих познавательную активность учащихся, именно поэтому целью моего исследования явилось попытка преподавания биологии с использованием экспериментально-опытной работы учащихся в разделе «Растения».

Выбор этой темы продиктован несколькими причинами. Во-первых, эксперимент занимает в этом разделе значительное место - около трети уроков в целом или частично строится на материале опытов, описание которых дается в тексте школьного учебника или в заданиях к параграфу.

Во-вторых, важной особенностью учебных опытов этого раздела является то, что на них у учащихся впервые образуются представления о биологическом эксперименте, формируется ряд специальных и общепознавательных понятий. В результате этого, учитель биологии не только может, но и обязан использовать эксперементально-опытную работу на уроках. Преподавание биологии в 6 классе через экспериментально- опытную деятельность приведет к тому, что в старших классах учащиеся будут обладают достаточно многими умениями и навыками.

Цель работы - выявить наиболее эффективные формы организации опытно-экспериментальной работы на уроках биологии.

Для рассмотрения данной темы нами было выделено ряд задач:

1. Анализ научно-методической литературы по тематике исследования;

2. Выбор экспериментального класса и определение уровня развития познавательных способностей учащихся (по Б. Блуму), в начале исследования и на конечном этапе;

3. Подготовка и проведение опытов и экспериментов по разделу

«Растения»;

4. Выявление степени эффективности использования экспериментально-опытной работы в обучении учащихся биологии.



Глава 1. Обзор литературы

«Сведений науки не следует сообщать учащемуся готовыми, но его надо привести к тому, чтобы он сам их находил, сам ими овладевал. Такой метод обучения наилучший, самый трудный, самый редкий…»

А. Дистервег

Стандарт нового поколения и есть стандарт, который помогает научить учиться, а тем самым, овладеть универсальными учебными действиями, без которых ничего не может быть. Именно в действии порождается знание.

Системно-деятельностный подход предполагает:

- воспитание и развитие качеств личности, отвечающих требованиям информационного общества, инновационной экономики, задачам построения демократического гражданского общества на основе толерантности, диалога культур и уважения многонационального, поликультурного и поликонфессионального состава российского общества;

- переход к стратегии социального проектирования и конструирования в системе образования на основе разработки содержания и технологий образования, определяющих пути и способы достижения социально желаемого уровня (результата) личностного и познавательного развития обучающихся;

- ориентацию на результаты образования как системообразующий компонент Стандарта, где развитие личности обучающегося на основе усвоения универсальных учебных действий, познания и освоения мира составляет цель и основной результат образования;

- признание решающей роли содержания образования и способов организации образовательной деятельности и учебного сотрудничества в достижении целей личностного, социального и познавательного развития обучающихся;

- учет индивидуальных возрастных, психологических и физиологических особенностей обучающихся, роли и значения видов деятельности и форм общения для определения целей образования и воспитания и путей их достижения;

- обеспечение преемственности дошкольного, начального общего, основного и среднего (полного) общего образования;

- разнообразие индивидуальных образовательных траекторий и индивидуального развития каждого обучающегося (включая одаренных детей и детей с ограниченными возможностями здоровья), обеспечивающих рост творческого потенциала, познавательных мотивов, обогащение форм учебного сотрудничества и расширение зоны ближайшего развития.

Системно-деятельностный подход обеспечивает достижение планируемых результатов освоения основной образовательной программы и создает основу для самостоятельного успешного усвоения обучающимися новых знаний, умений, компетенций, видов и способов деятельности.

Реализация технологии деятельностного метода в практическом преподавании обеспечивается следующей системой дидактических принципов: опыт эксперимент биология семя

1) Принцип деятельности - заключается в том, что ученик, получая знания не в готовом виде, а добывая их сам, осознает при этом содержание и формы своей учебной деятельности, понимает и принимает систему ее норм, активно участвует в их совершенствовании, что способствует активному успешному формированию его общекультурных и деятельностных способностей, общеучебных умений.

2) Принцип непрерывности - означает преемственность между всеми ступенями и этапами обучения на уровне технологии, содержания и методик с учетом возрастных психологических особенностей развития детей.

3) Принцип целостности - предполагает формирование учащимися обобщенного системного представления о мире (природе, обществе, самом себе, социокультурном мире и мире деятельности, о роли и месте каждой науки в системе наук).

4) Принцип минимакса - заключается в следующем: школа должна предложить ученику возможность освоения содержания образования на максимальном для него уровне (определяемом зоной ближайшего развития возрастной группы) и обеспечить при этом его усвоение на уровне социально безопасного минимума (государственного стандарта знаний).

5) Принцип психологической комфортности - предполагает снятие всех стрессообразующих факторов учебного процесса, создание в школе и на уроках доброжелательной атмосферы, ориентированной на реализацию идей педагогики сотрудничества, развитие диалоговых форм общения.

6) Принцип вариативности - предполагает формирование учащимися способностей к систематическому перебору вариантов и адекватному принятию решений в ситуациях выбора.

7) Принцип творчества - означает максимальную ориентацию на творческое начало в образовательном процессе, приобретение учащимся собственного опыта творческой деятельности.

Представленная система дидактических принципов обеспечивает передачу детям культурных ценностей общества в соответствии с основными дидактическими требованиями традиционной школы (принципы наглядности, доступности, преемственности, активности, сознательного усвоения знаний, научности и др.). Разработанная дидактическая система не отвергает традиционную дидактику, а продолжает и развивает ее в направлении реализации современных образовательных целей. Одновременно она является саморегулирующимся механизмом разноуровневого обучения, обеспечивая возможность выбора каждым ребенком индивидуальной образовательной траектории; при условии гарантированного достижения им социально безопасного минимума.

Сформулированные выше дидактические принципы задают систему необходимых и достаточных условий организации непрерывного процесса обучения деятельностного образования. Необходимо включить ученика в образовательный процесс, помочь его самоопределению, научить релаксировать. Это можно сделать только с помощью действия.

1.1 Метод обучения

«Расскажи - и я забуду, Покажи - и я запомню, Дай попробовать - и я пойму»

Конфуций.

Метод (от греческого слова metodos - буквально путь к чему-либо) означает способ достижения цели, определенным образом упорядоченную деятельность.

Методом обучения называют способ упорядоченной взаимосвязанной деятельности преподавателя и обучаемых, деятельности, направленной на решение задач образования, воспитания и развития в процессе обучения. Методы обучения являются одним из важнейших компонентов учебного процесса. Без сопутствующих методов деятельности невозможно реализовать цели и задачи обучения, достичь усвоения учащимися определенного содержания учебного материала [23].

При целостном подходе можно выделить 3 большие группы методов обучения:

1. Методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности

2. Методы стимулирования и мотивации учебно-познавательной деятельности

3. Методы контроля и самоконтроля за эффективностью учебно- познавательной деятельности [23].

В каждой из трех групп методов отражается взаимодействие педагогов и учащихся. Организаторские влияния учителя сочетаются здесь с осуществлением и самоорганизацией деятельности учащихся. Стимулирующее влияние педагога ведут к развитию внутреннего стимулирования учения у школьников. Контролирующее действие учителей сочетаются с самоконтролем учащихся.

Каждая из основных групп методов в свою очередь может быть подразделена на подгруппы и входящие в них отдельные методы. Поскольку организация и сам процесс осуществления учебно-познавательной деятельности предполагают передачу, восприятие, осмысливание, запоминание учебной информации и практическое применение получаемых при этом знаний и умений, то в первую группу методов обучения необходимо включить методы словесной передачи и слухового восприятия информации (словесные методы: рассказ, лекция, беседа и другие); методы наглядной передачи и зрительного восприятия учебной информации (наглядные методы: иллюстрации, демонстрация и другие); Методы передачи учебной информации посредством практических, трудовых действий и тактильного, кинестетического ее восприятия (практические методы: упражнения, лабораторные опыты, трудовые действия и другие).[25] Выделение словесных, наглядных и практических методов нельзя считать обоснованным только во внешнем плане с точки зрения источников информации. Оно имеет определенное основание и во внутреннем плане через характеристику форм мышления.

Процесс учебного познания обязательно предполагает организацию осмысления учебной информации и логического ее усвоения. Поэтому необходимо выделить подгруппы методов организации: индуктивный процесс и дедуктивный, а также репродуктивной и проблемно поисковой вид деятельности учащихся.

Восприятие, осмысление и применение знаний может протекать под непосредственным руководством преподавателя, а в ходе самостоятельной работы обучаемых. Отсюда возможно выделение методов самостоятельной работы, имя в виду, что другие методы обучения реализуются под руководством учителя. Каждая последующая подгруппа методов проявляется во всех предыдущих, и поэтому теперь говорят об обязательном применении методов в определенных сочетаниях с доминированием одного из видов их в данной ситуации [23].

Таким образом, рассмотрев возможные подгруппы методов, входящих в первую группу, обеспечивающих организацию и осуществление учебно- познавательной деятельности в учебном процессе, мы схематически можем представить их в виде схемы 1.2.1

Рисунок 1.2.1. Методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности

Методы стимулирования и мотивации учебно-познавательной деятельности, исходя из наличия двух больших групп мотивов, можно подразделить на методы стимулирования и мотивации интереса к учению и методы стимулирования и мотивации долга и ответственности в учении:

Методы стимулирования и мотивации интереса к учению;

Методы стимулирования и мотивации долга и ответственности в учении.

Методы контроля и самоконтроля в процессе обучения можно подразделить на составляющие их подгруппы, исходя из основных источников, получения обратной связи во время учебного процесса - устных, письменных, лабораторно-практических:

Методы устного контроля и самоконтроля;

Методы письменного контроля и самоконтроля;

Методы лабораторно-практического контроля и самоконтроля.

Для того чтобы активизировать учебную деятельность учащихся, используется весь арсенал методов организации и осуществления учебной деятельности - словесные, наглядные и практические методы, репродуктивные и поисковые методы, индуктивные и дедуктивные методы, а также методы самостоятельной работы.[16]

Каждый из методов организации учебно-познавательной деятельности обладает не только информативно обучающим, но и мотивационным воздействием.

В этом смысле можно говорить о стимулирующее - мотивационной функции любого метода обучения. Однако опытом работы учителей и наукой накоплен большой арсенал методов, которые специально направлены на формирование положительных мотивов учения, они стимулируют познавательную активность, одновременно содействуя обогащению школьников учебной информацией. Функция стимулирования в этом случае как бы выходит на первый план, содействуя осуществлению образовательной функции всех других методов.[29]

Основным источником интересов к самой учебной деятельности является, прежде всего, ее содержание. Для того чтобы содержание оказало особенно сильное стимулирующее влияние, оно должно отвечать целому ряду требований, сформулированных в принципах обучения (научность, связь с жизнью, систематичность и последовательность, и так далее). Однако имеются некоторые специальные приемы. К ним в первую очередь можно отнести создание ситуации новизны, актуальности, приближения содержания к самым важным открытиям в науке, технике, к достижениям современной культуры, искусства, литературы. С этой целью учителя подбирают специальные приемы, факты, иллюстрации, которые в данный момент вызывают особый интерес у всей общественности страны. В этом случае ученики значительно ярче и глубже осознают важность, значимость изучаемых вопросов и от того относятся к ним с большим интересом [23].

Но деятельность не может протекать успешно, если при этом не используются методы стимулирования, контроля, самоконтроля и самооценки.

Особенность методов обучения заключается, прежде всего, в формировании знаний, умений и навыков учебно-познавательной деятельности учащихся.

Опираясь на общие принципы обучения, учитель должен иметь представление о том, когда рационально применять соответствующие методы обучения, то есть знать их сравнительные возможности.

При выборе и сочетании методов обучения необходимо руководствоваться следующими критериями:

1. Соответствие методов принципам обучения;

2. Соответствие целям и задачам обучения;

3. Соответствие содержанию данной темы;

4. Соответствие учебным возможностям школьников: возрастным (физическим, психическим); уровню подготовленности (образованности, воспитанности и развития); особенностям классного коллектива;

5. Соответствие определенным условиям и отведенному времени для обучения;

6. Соответствие возможностям самих учителей (опыт, теоретическая и практическая подготовленность, личностные качества учителя и прочее) [23]. Всякий метод предназначен для достижения какой-либо цели. Следовательно, метод предполагает сознание цели, знание способа деятельности по ее достижению, средств, с помощью которых эта деятельность может быть осуществлена. Но этого мало. Всякая деятельность предполагает объект деятельности. Это означает, что каждый метод требует каких-то, пусть примитивных, знаний об объекте его применения. Наконец, метод призван устойчиво вести к достижению цели; в противном случае следует признать, что метод либо не пригоден для избранной цели, либо был неправильно применен вообще или в данном конкретном случае.

Таким образом, любой метод предполагает цель его применения, деятельность по его осуществлению, средства для выполнения деятельности, которые могут быть предметными или интеллектуальными, знания об объекте деятельности, непременное достижение поставленной цели. Все это верно в отношении любого метода, но недостаточно для метода обучения.

Состав метода обучения несколько иной, и объясняется это тем, что обучение предполагает обучающегося субъекта, ученика, который является не только объектом воздействия, но и сознательным субъектом процесса. Нельзя учить и научить, если у ученика нет желания учиться, если у него не возникает цели, соответствующей цели обучающего, и, следовательно, если он сам не осуществляет деятельности, предусмотренной целью учителя. Поэтому метод обучения включает как бы два ряда сходных элементов, вызванных участием в процессе обучения двух его субъектов.

Таким образом, метод обучения предполагает цели обучения (которые воплощаются в обобщенных и частных целях обучающего), деятельность учителя наличными у него средствами (приборы, учебник, средства наглядности, слово, логические средства, содержание учебного материала и т.д.). Деятельность учителя вызывает соответствующую цель ученика.

«Соответствующую»- так как цель ученика не обязательно точно совпадает с целью учителя.

Для достижения возникшей у ученика цели он осуществляет деятельность с помощью свойственных ему средств (предметных и интеллектуальных) над предъявленным ему содержанием. В ходе этой деятельности ученик усваивает изучаемое содержание и тем самым изменяется как личность - у него больше знаний в той же области, более совершенные навыки и умения, новые знания и новые умения, более глубокий интерес к учению, сдвиг в способностях и т.д.[14]

Наконец, метод обучения как следствие взаимодействия учителя и ученика достигает цели. Достижение цели выступает как критерий эффективности метода, правильности и четкости его реализации. Без достижения цели метод обучения (как и любой дугой) нельзя считать правильно примененным. Поэтому нельзя судить об учителе только потому, как он рассказывает, использует ли наглядность и технические средства обучения, организует ли самостоятельную работу и т.д. Необходимо всегда выяснять результаты обучения, степень эффективности всей деятельности учителя в соответствии с его целями.

Метод обучения является системой действий учителя, организующего практическую и познавательную деятельность ученика, которая устойчиво ведет к усвоению содержания образования.

Ясно, что анализ методов обучения, их выделение, прежде всего, зависит от целей обучения. Без предварительного их рассмотрения ничего о методах сказать нельзя, поскольку методы предназначены для достижения целей. Но и знание целей недостаточно. Необходимо знать особенности объекта, в отношении которого ставятся цели, т.е. ученика. Иными словами, надо знать, как усваивает ученик содержание того, чему его обучают, как оно изменяется под влиянием усвоения нового разнообразного содержания, т.е. знать закономерности усвоения.

Таким образом, нельзя искать одно ведущее начало в системе элементов метода обучения. Метод зависит от целей обучения, способов усвоения содержания образования учеником, т.е. способов учения, и способов деятельности обучающего. Рассмотрение каждого из этих аспектов порознь не дает ответа на вопрос о методах обучения. Если мы ограничимся определением методов по целям без учета способов учения, мы не сможем найти методы, соответствующие этим, не зависящим от воли учителя, способам. Если мы ограничимся только закономерностями учения, мы не осознаем, на какие цели направлено усвоение, и что надо усвоить. Не зная целей и закономерностей учения, нельзя найти эффективные способы деятельности учителя, обеспечивающие достижение целей обучения. Вот почему нельзя определять отдельно методы преподавания, методы учения, не соотнося, их друг с другом и с целями обучения.

Чтобы определить цели обучения, необходимо выяснить содержания образования, и его состав. Если оно будет однородным, то и методы достижения цели окажутся довольно однородными, если же оно разнородно по составу, то и методы надо будет определять в соответствии с целями, т.е. разными элементами содержания образования. Однако в педагогике не выработаны достаточно четкие способы отбора содержания учебных предметов и многие курсы перегружены. [23]

1.2 Теоретический анализ понятия «опыт»

Существует несколько основных точек зрения на опыт человека. Первоначальное понимание опыта как «чувственно-эмипирического отражения внешнего мира» [33] сложилось (в разных трактовках) в различных философских течениях. Сторонники эмпиризма и сенсуализма придерживались позиции, согласно которой опыт является единственным источником всякого знания. При этом источником опыта признавалось нечто внешнее, объективное и независимое от сознания. Такой взгляд является в некотором смысле ограниченным и неполным в силу преувеличения значения чувственного познания и недооценки роли научных теорий. Активность и относительная самостоятельность мышления эмпириками вообще не рассматривалась. Особую позицию в этом вопросе занимал И. Кант. Он считал, что хаотические воздействия объекта на сознание превращаются в опыт лишь в результате упорядочивающей деятельности априорных (доопытных) форм рассудка. Сущность опыта состоит в объединении чувственности и рассудка, эмпирического и логического, многообразия и единства. Несмотря на идеализм, во взгляде Канта содержится очень важная идея об активности мышления субъекта в познании. Представители первого позитивизма (О. Конт, Г. Спенсер, Дж. Милль и другие) считали, что опыт служит основным источником познания. По мнению О. Конта, никаких врожденных форм познания, вроде априорных суждений у И. Канта, не существует. Только через опыт может формироваться научное знание, которое является высшей ступенью развития знания.

Человек приспосабливается к объективному миру, одновременно воздействуя на него и испытывая его воздействие. Дж. Дьюи подчеркивал важную роль рационального, мыслительной активности человека в опыте. Опыт, по его мнению, не просто непрерывный жизненный поток, а серии ситуаций. Опыт имеет важное качество - устремленность в будущее. Он нацелен на преобразование среды и стремление контролировать ее в новых направлениях. В связи с этим в опыте всегда взаимосвязаны реальное (что следует изменить) и идеальное (планы преобразования). Понятие личностного опыта человека стало основополагающим в феноменологических философских концепциях, определявших свою задачу как беспредпосылочное описание опыта познающего сознания и выделение в нем сущностных, идеальных черт. Сознание здесь понимается не как эмпирический предмет изучения психологии, но как «трансцендентальное Я» и «чистое смыслообразование». Основателем феноменологии был Э. Гуссерль, и его понимание опыта легло в основу социологических определений опыта, начиная с феноменологической социологии А. Щюца. Личностный опыт не может рассматриваться вне истории, культуры, вне социальных связей индивида, ведь именно он сопрягает биографию с историей. Поэтому основанием всех прочих опытов в феноменологии социального мира является коммуникативный опыт, «опыт социального отношения». Только через соотнесение с другим человек может осознавать себя как личность и обогащать свой опыт, открывая в себе мир окружающих людей.

Более широкое, но в тоже время конкретное определение опыта можно обнаружить в социально-философских исследованиях (Э. С. Маркарян, В. В. Фетискин, В. Е. Давидович и др.): опыт представляет собой накопленный багаж знаний, умений и навыков в разных видах деятельности, совокупность всех событий и переживаний, т. е. всего того, что происходит с человеком во внешнем и внутреннем мире.

Социальным, педагогическим наукам свойственно рассматривать опыт как набор знаний, умений, навыков, образцов поведения, нравственных качеств, пополняющихся, развивающихся в процессе жизни человека. Подобный опыт называют социальным. Именно такое понимание опыта лежит в основе нашей исследовательской позиции в определении социального опыта подростков, приобретаемого в командной работе.

В контексте темы выпускной квалификационной работы, понятие «опыт» интересует нас как научный процесс и метод исследования. В литературе понятие «опыт» отождествляется с понятием «эксперимент».

1.3 Сравнение понятий «опыт» и «эксперимент»

Научный прогресс на 99% обязан любознательности человека и на 1% - случайности. Опыт и эксперимент являются основными методами исследования

Опыт - основной метод исследования, научный процесс, целенаправленное действие, при успешной реализации которого подтверждается или опровергается гипотеза. Для реализации задач может использоваться специальное оборудование, при этом опытное пространство всегда ограничено.

Эксперимент - метод исследования, осуществляемый в управляемых условиях для подтверждения гипотезы. Экспериментатор активно взаимодействует с объектом и направляет его, что отличает данный процесс от наблюдения.

Таким образом, различия между указанными категориями действительно незначительны. Эксперимент проводится впервые, он призван подтвердить гипотезу, а опыт выполняется с заранее определённым результатом. И тот, и другой процесс протекает в управляемых условиях, при активном взаимодействии с объектом исследования.

Эксперимент преследует определённую цель, которая является для учёного основной. Это способ проверки идей, подтверждение гипотезы, уже возникшей в представлении исследователя. Опыт может выполняться без какой-то конкретной цели, а спонтанно, и перед учёным - «вилка» возможных исходов.

Впрочем, обозначенная нами разница не является существенной, и данные категории вполне могут использоваться в качестве синонимов. Ведь их главная цель - активное участие в процессе, не простое наблюдение, а взаимодействие с объектом, его направление в определённое русло.

Отличие опыта от эксперимента:

Последовательность. Эксперимент призван подтвердить гипотезу, а опыт - закрепить её на практике.

Множественность. Единичное исследование, как правило, называют экспериментом, множественное - опытом.

Цели. При проведении эксперимента перед учёным уже возникла определённая цель, опыт может осуществляться спонтанно, наугад.

1.4 Эксперимент, как метод научного исследования

Человек может получать новое знание о действительности, прежде всего, непосредственно, то есть без применения специальных познавательных средств, - путем восприятия и обыденного наблюдения. Однако в науке, как правило, используется опосредственный способ постижения истины.

Существует три основных способа опосредственного получения нового знания: операциональный, логико-математический и экспериментальный.

Рассмотрим непосредственно экспериментальный способ. При экспериментальном изучении действительности исследователь «задает» вопрос интересующему его объекту и «получает» на него ответ. При этом этот вопрос должен быть задан на языке, «понятном» природе, а ответ должен быть получен на языке, понятном человеку. Поэтому речь идет об особом образом организованном «диалоге» между человеком и природой. В прошлые века такую деятельность было принято называть «испытанием природы», а самих ученых - «естествоиспытателями».

Суть метода экспериментирования В. Гейнзенберг раскрывает в следующих словах: «В сегодняшней научной работе мы существенным образом следуем методологии, открытой и развитой Коперником, Галилеем и их последователями в ХVI - ХVII вв. Для нее прежде всего характерны две особенности: установка на конструирование экспериментальных ситуаций, изолирующих и идеализирующих опыт и поэтому порождающих новые явления; сопоставление этих явлений с математическими конструктами, которым приписывается статус естественных законов». Благодаря искусству экспериментирования человек, в своем отношении к природе, научился создавать такую опытно контролируемую и прозрачную для понимания ситуацию диалога, когда явление раскрывает себя в чистом виде вне затемняющих дело обстоятельств, а ответы природы приносят однозначное «да» или «нет». Как бы ни были разнообразны формы конкретных естественно-научных экспериментов и отдельных экспериментальных процедур, в любом случае они заключают в себе некоторые общие черты:

В основе экспериментального способа получения знаниялежит материальное взаимодействие, используемое в познавательных целях

Всякое специфическое воздействие при одних и тех же условиях его осуществления однозначно связано со специфической реакцией предмета исследования.

В истории опытных наук эксперимент как метод познания и эффективный способ получения факультативной информации возникает в эпоху Ренессанса и перехода к Новому времени. Эксперимент вошел в практику науки как следствие определенных социокультурных предпосылок. Как отмечает В.С. Степин, идея эксперимента могла утвердиться в научном сознании только при наличии следующих мировозренческих установок. Во- первых, понимания субъекта познания, как противостоящего природе и активно изменяющего ее объекты. Во-вторых, представления о том, что опытное вмешательство в протекание природных процессов создает феномены, подчиненные законам природы. В-третьих, рассмотрения природы, как закономерно упорядоченного поля объектов, где неповторимость каждой вещи как бы расстворяется в действии законов, которые, однако, действуют во всех точках пространства и времени.

Исследователь прибегает к постановке эксперимента в тех случаях, когда необходимо изучить некоторое состояние предмета наблюдения.

Благодаря чему эксперимент становится средством получения нового знания? Чтобы превратить эксперимент в познавательное средство, необходимы операции, позволяющие перевести логику вещей в логику понятий, материальную зависимость в логическую.

Существует два типа экспериментальных задач:

1. Исследовательский эксперимент, который связан с поиском неизвестных зависимостей между несколькими параметрами объекта

2. Проверочный эксперимент, который применяется в случаях, когда требуется подтвердить или опровергнуть те или иные следствия теории.

Любому эксперименту предшествует подготовительная стадия. В основе предварительной деятельности лежит замысел эксперимента, представляющий собой некоторое предположение о тех связях, которые должны быть вскрыты в процессе его, и которые уже предварительно выражены с помощью научных понятий, абстракций.

Попытка отделить эксперимент от теоретических знаний делает невозможным понимание его природы, познавательной сущности. Она подчеркивает всю целесообразность деятельности, предшествующей эксперименту и результатом которой она является.



1.5 Использование экспериментов на уроках биологии

«Нет лучшего средства возбудить интерес и развить в детях и наблюдательность и самостоятельность, как поставить их в положение маленьких самостоятельных естествоиспытателей».

Александр Яковлевич Герд

Современная школа должна формировать новую систему универсальных знаний, умений, навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся. Одной из приоритетных задач современной школы является создание необходимых и полноценных условий для личностного развития каждого ребенка, формирование активной позиции каждого учащегося в учебном процессе. Поэтому использование активных форм обучения является основой развития познавательной компетентности школьника. Активные познавательные способности формируются и развиваются в процессе познавательной деятельности. Особая роль при этом отводится эксперименту. Эксперимент является одним из факторов пробуждающий познавательный интерес.

Под экспериментом понимают научно поставленный опыт, который имеет свои особенности.

1) При экспериментальном исследовании предварительная гипотеза или некоторая руководящая идея имеет еще большее значение, чем при простом наблюдении, так как именно ею должны определиться те условия, в которых мы желали бы провести наблюдение. Следовательно, еще до производства самого наблюдения необходимо озаботиться созданием соответствующей обстановки, которая должна вытекать из наших предварительных соображений и ожиданий относительно результатов опыта.

2) Самым характерным признаком опыта и его методологическим преимуществом перед простым наблюдением является прием широкой вариации условий наблюдения. В природе непосредственно мы неизбежно наблюдаем явление в условиях, по большей части неблагоприятных для выяснения более глубоких соотношений, маскируемых всей совокупностью наличных процессов. В опыте мы стремимся так скомбинировать условия наблюдения, чтобы исследуемое явление выступило наиболее ярко и отчетливо. Мы пытаемся при этом, с одной стороны, устранить все то, что маскирует изучаемое явление, с другой - ввести такие условия, которые бы его по возможности усилили. Изменяя шаг за шагом условия опыта, мы постепенным исключением одних и введением других подходим к раскрытию истинных соотношений между явлениями.

3) Именно опыт дает нам возможность и средства к точной и возможно полной оценке действующих в изучаемом процессе факторов. В этом отношении простое наблюдение в большинстве случаев недостаточно. Только путем многообразных вариаций условий удается, наконец, выяснить, какие именно факторы являются существенными и какие нет.

4) Всем сказанным определяется еще одна особенность опытного или

орудий и при6оров. Все эти приборы и приемы были возможно просты, т.е. чтобы чрезмерная сложность их не задерживала исследование трудностями манипуляций или не маскировала самые явления введением новых осложняющих обстоятельств. Поэтому очень важно, следуя примеру наиболее талантливых экспериментаторов, вводить в опыт только такие элементы, которые, безусловно, необходимы для исследования,- все остальное должно быть из опыта устранено...

Важно, чтобы ученики не присутствовали только при опыте или не производили его по готовому рецепту, а чтобы они сами дошли путем обсуждения всех обстоятельств вопрос; до необходимости именно такой, а не иной постановки опыта.

1.6 Особенности проведения эксперимента в разделе «Растения»

Постановка учебных опытов по разделу «Растения» предусмотрены школьной программой. Эксперимент занимает в этом разделе значительное место - около трети уроков в целом или частично строится на материале опытов, описание которых дается в тексте школьного учебника или в заданиях к параграфу.

Роль эксперимента в обучении естественным наукам огромна, так как она определяется содержанием предмета (значительное место в нем занимает физиологический материал), возрастными психологическими особенностями детей (преобладание образного конкретного мышления над абстрактным, неразвитость ряда познавательных умений), а также возможностями биологического эксперимента.

К.А. Тимирязев отмечал «…Люди, научившиеся ….наблюдениям и опытам, приобретают способность сами ставить вопросы и получать на них фактические ответы, оказываясь на более высоком умственном и нравственном уровне в сравнении с теми, кто такой школы не проделал».

Значительное количество предусмотренных программой опытов при изучении данного раздела позволяют учителю использовать богатые возможности эксперимента для обучения, развития и воспитания учащихся, а также проводить планомерную работу по формированию и развитию понятий об эксперименте у учащихся как о методе науки. Однако дидактические возможности эксперимента могут быть реализованы полнее, если расширить тематику учебы опытов, т. е. увеличить (сверх программы) количество демонстрационных опытов и разнообразить их темы. [24]

Известно, что тематика учебных опытов определяется содержанием изучаемого материала (программой). Вместе с тем, в ней должны найти отражение общие задачи школы и преподавания биологии, такие, как изучение организма в тесной связи со средой обитания, политехническое обучение, развитие биологических понятий, развитие способностей учащихся. Исходя из этого, можно рекомендовать опыты, демонстрирующие:

1. само изучаемое явление (например, поглощение веществ корнем, образование крахмала в листьях);

2. условия протекания явления и основные закономерности его - в тех случаях это имеет большое познавательное или практическое значение (например, выделение кислорода листьями только на свету, незаменимость элементов минерального питания);

3. влияние различных внешних условий (например, разной температуры на прорастание семян, различной освещенности на фотосинтез); Желательно знакомить учащихся и с опытами, показывающими применение знаний об изучаемом явлении в производстве (например, гидропонное выращивание растений, укоренение черенков с помощью ростовых веществ).

Очень важной особенностью учебных опытов этого раздела является то, что на них у учащихся впервые образуются представления о биологическом эксперименте, формируется ряд специальных и общепознавательных понятий: эксперимент, опыт, контроль, вариант опыта, цель опыта, сравнение, анализ в эксперименте, результат опыта, вывод, и т.д. Следовательно, готовя демонстрацию опыта, надо планировать и работу с учащимися над данными понятиями - по формированию и развитию их.

Анализ практики школы показывает, что отсутствие правильных понятий у учащихся нередко является причиной низкой педагогической эффективности учебного эксперимента. Учащиеся часто путают результат опыта с выводом, по-своему, неправильно понимают действие «сравнить» - в смысле приравнять, считать равными по какому - либо одному признаку.

Цель опыта - это то, что намечено для исследования (установления нового, подтверждения известного), например, выяснить, необходим ли свет для образования крахмала в листьях.

Результат опыта - это фактическое, что получилось в опыте, наблюдается в конце его, например, крахмал имеется только в той части листа, которая находилась на свету.

Вывод из опыта - это умозаключение по постановке и результатам опыта, сделанное в соответствии с целью данного опыта, например: свет- необходимое условие для образования крахмала в листьях.

Учащиеся должны хорошо уяснить что, для того, что бы сравнить необходимо установить, найти общее, одинаковое у рассматриваемых (сравниваемых) объектов (растений, вариантов опыта) и то, что у них разное, чем они отличаются друг от друга. Сравнение - непременное действие в изучении, познании, и в частности в эксперименте.

Учебные опыты в этом разделе не однотипны по методике. Для многих из них необходим контроль в виде второго растения (части растения), прибора. В таком эксперименте две составные части - опыт и контроль.

Опытные растения в эксперименте - те, на которые оказывают определенное действие, чтобы узнать, к чему это приведет; контрольные растения находятся в тех же общих условиях, что и опытные, но не подвергаются каким - либо воздействиям. То, что произойдет с контрольными растениями в учебном эксперименте, заранее известно - как-то, что должно быть (например, семена, имеющие в достатке воду, доступ воздуха и тепло прорастут). И, тем не менее, контроль необходим в любом эксперименте как методе науки, чтобы убедится в том, что ожидаемое действительно происходит, и исключить возможные недоразумения и ошибки в эксперименте. Так, например, семена в упомянутом опыте могут не прорасти, из-за потери всхожести; или в опыте по изучению дыхания семян зажженная свеча (лучина) может гаснуть в контрольном сосуде из-за того только, что объем его или размер входного отверстия слишком малы, т.е. недостаточны для горения.

Учащимся надо понять, что только при наличии контроля в эксперименте можно быть уверенным, что изменения, полученные в опыте, вызваны вашим воздействием на растение, а не чем-либо иным, случайным, неизвестным. Контрольный объект необходим для того, чтобы опыт был убедительным, доказательным. Сравнение результатов, полученных в опыте и контроле, сопоставление их с исходными условиями в эксперименте и приводит к выводу - решению поставленной задачи - достижению цели опыта.

Необходимо обращать внимание учащихся на то, что в эксперименте применяется «правило единственного различия». Оно требует, чтобы различие между опытом и контролем, между вариантами сложного (комплексного) опыта и контрольными растениями в нем всегда было только по одному условию - тому, необходимость или действие которого выясняется в конкретном эксперименте. Все другие условия должны быть одинаковыми. Только при этом условии вывод из опыта является единственно верным и доказательным. Следовательно, в опытах с несколькими вариантами - по выяснению условий, необходимых для того или иного явления, сравнивать надо поочередно растения с каждого варианта с контрольными - в соответствии с «правилом единственного различия». Учащимся надо понять, что сравнение вариантов друг с другом (а не с контролем) не может дать достоверных знаний, так как эти варианты различаются между собой более чем по одному условию.

Если постановка опыта (с учетом вариантов) является сложной в данных условиях, ее можно заменить несколькими элементарными опытами со схемой: контроль - опыт (например, «есть вода, воздух, тепло» - «есть вода, воздух, нет тепла»; «есть вода, воздух, тепло»- «есть вода, тепло, нет воздуха» и т.д.) Специальные исследования показали, что усложненная схема опыта является педагогически более эффективной при условии основательной работы с учащимися над опытом.[16]

Очень важно в этом разделе - с самого начала изучения биологии и знакомства с экспериментом - учить школьников анализировать опыт, делать выводы из его, а не объяснять результаты опыта имеющимися знаниями. Необходимо формировать логику учащихся на основе логики эксперимента, природы, а не наоборот. Плохо, когда ученики говорят: «Лучинка горит, потому что в банке есть кислород», вместо того, чтобы заключить из опыта:

«Лучинка горит, значит, в банке есть (появился) кислород».

Особенностью биологических опытов в этом разделе является то, что с их помощью изучается сложные процессы жизнедеятельности растения, для понимания которых у учащихся еще нет или недостаточно знаний по физике, химии и некоторых других, составляющих практический опыт человека.

Поэтому биологический эксперимент в этом разделе ограничивается изучением внешней стороны явлений (обнаружение явления, выяснение необходимых для него условий, установление зависимости явления от изменения внешних условий), без выяснения существа и механизма процессов. Однако и при таком элементарном подходе к эксперименту нередко возникают проблемы с пониманием опыта учениками из-за отсутствия необходимых знаний на уровне убеждения. Так, например, учащимся, изучающим этот курс трудно представить, что щелочь поглощает углекислый газ. А без уверенности в этом вряд ли будет убедителен (понятен) опыт, демонстрирующий необходимость углекислого газа для фотосинтеза, в котором используется щелочь. Не все учащиеся бывают убеждены, что слой растительного масла, покрывающий воду, предотвращает испарение ее, и в том, что испарение воды из блюдца, на которое помещен прибор, обеспечивает охлаждение прибора и листа растения в нем.[33]

Для того чтобы помочь учащимся понять опыт и получить знания из него, прежде всего, нужно использовать опыты с более простой для понимания методикой. Можно дать ученикам недостающие знания, показав вспомогательные опыты, прежде чем переходить к основному.

Обращая внимание учащихся на то, что все условия, кроме одного, одинаковы у опытных и контрольных растений, мы тем самым показываем, что не столь важно для результата опыта, как именно влияют эти условия, так как они действуют и опыте и в контроле, т.е. на все растения данного эксперимента. Но в любом случае необходимо объяснять, почему и с какой целью мы используем в опыте данное вещество (например, растительное масло, кипяченую воду), зачем мы делаем так, как делаем (например, опускаем в сосуд зажженную свечу), т.е. необходимо проводить работу, направленную на осмысление учениками всех действий в эксперименте.

Учителю необходимо понимать смысл всех действий в опыте, чтобы быть готовым ответить на все возможные вопросы учащихся, в том числе и по технике эксперимента. Проведение работы, направленной на осмысление учащимися методики эксперимента - важнейшее условие эффективности демонстрации опыта в этом разделе. Кроме этого, какой бы простой ни была методика школьного опыта, приходится иметь дело со сложнейшими явлениями жизни.[28]



Глава 2. Материал и методика исследований

Предпринятое исследование было реализовано на базе ШО №4 ГБОУ Школа №878 ЮАО г. Москвы.

На первом этапе исследования (таблица 2.1.) проводилась работа по изучению теоретических основ по заданной тематике исследования, изучалась возможность использования эксперимента в качестве методов обучении биологии в основной школе. Проводилась работа по выбору класса, который будет участвовать в эксперименте. Исследование было решено проводить в 6 «З» классе, так как у учащихся этого класса уже существует целый ряд сформированных умений и навыков, но еще нет специальных умений, которые так важны в процессе обучения предмета биология.

В течение второго этапа проводилась адаптация учеников класса к данному исследованию. Для этого были проведены специальные внеурочные подготовительные занятия, направленные на выработку специальных умений и навыков, используемых в рамках учебного эксперимента, таких как:

?результат опыта;

?вывод;

?сравнение;

?анализ;

?установление нового;

?подтверждение известного и т.д.

Кроме того, в рамках второго этапа, была проведена работа по определению уровня развития познавательных способностей учащихся (по Б. Блуму).

В 2х параллельных 6-х классах было проведено психологическое тестирование по отношению к предмету «Биология» и удовлетворённости отношением учителя к своим ученикам, для того чтобы доказать значение экспериментально-опытной работы учащихся на уроках биологии. В обоих классах на уроках биологии используются интерактивные и коммуникативные технологии, но акцент на экспериментально-опытную работу сделан только в 6 «З» классе.

В рамках третьего этапа был проведен отбор по темам экспериментальных работ, осуществлено планирование работы по подготовке опытов к урокам, проведена подготовительная работа по учебным опытам с растениями.

На четвертом этапе исследования велась работа в классе с применением эксперимента ,как метода преподавания биологии, а затем на пятом этапе был проведен анализ проведенного исследования и тестирование по установлению степени эффективности использования эксперимента в качестве одного из методов обучения биологии.

Таблица 2.1. Планирование работы по использованию эксперимента как метода преподавания биологии.

Этап работы	Сроки	Содержание работы
I	Октябрь - декабрь	Изучение теоретических основ по заданной тематике исследования, а также возможность использования эксперимента в качестве методов обучении биологии.
II	Декабрь	Адаптация учащихся экспериментального класса.
III	Январь	Планирование работы и ее подготовка.
IV	Январь - Март	Работа в экспериментальном классе.
V	Март	Анализ результатов эксперимента.

2.1 Планирование работы по подготовке опытов к урокам

Важной особенностью большинства опытов с растениями является их относительно большая длительность (от нескольких дней до недель). В связи с этим необходимо заблаговременно спланировать работу по подготовке опытов к определенным урокам. Эта работа состоит из собственно постановки опыта на готовом объекте (комнатные растения, сельскохозяйственные растения, выращенные из семян) и из выращивания растений для опытов.

Полезно составить таблицу, в которой была бы указана продолжительность, как самих опытов, так и всей работы - от начала выращивания растений для опыта до получения результата в нем. Пользуясь данными таблицы и календарно-тематическим планом учителя, легко спланировать сроки начала работы по всем опытам, которые намечено провести.

Если опытов ставится много, то часть растений, выращенных для одного опыта, может стать объектом для проведения других опытов. Кроме этого, еще проще, можно замачивать и высевать семена фасоли каждые две недели - в тот период, когда предстоит постановка многих опытов, например, в октябре - ноябре.