Методические основы развития исследовательских умений на занятиях в школьном уголке живой природы

Методические условия развития у учащихся исследовательских умений в условиях школьного уголка живой природы.

исследовательский обучение биология животное Долговременная, разнообразная и эффективная исследовательская деятельность школьников может быть организована на базе зоологического уголка живой природы школы.

В целом ряде работ по методике обучения биологии подробно рассмотрены вопросы организации и содержания школьного уголка живой природы (16, 19, 37, 50, 56, 57 и др.). Педагогические возможности организации исследовательской деятельности школьников на базе уголка живой природы в значительной мере определяется разнообразием его обитателей. Из анализа вышесказанной литературы, был составлен перечень животных в соответствии с методическими и гигиеническими требованиями, а так же наиболее удобных для развития исследовательских умений учащихся. Также были определены возможные темы работ для развития исследовательской деятельности учащихся в условиях школьного уголка живой природы (Табл. 1.) (16).

Принципы отбора видов животных для содержания их в живом уголке определены Д. П. Гольневой (18):

• 1. Соответствие с изучаемой программой
• 2. Комфортность для окружающих
• 3. Доступность материала
• 4. Неагрессивность
• 5. Преодоление психологического барьера у учащихся при контакте с некоторыми животными: змеи, крысы и др.
• 6. Лечебное значение животных (млекопитающих).

При содержании в кабинете биологии живых объектов необходимо строго соблюдать санитарно-гигиенические требования, в том числе: выдерживать норму освещённости, контролировать постоянство газового состава воздуха (оно может измениться при неправильном содержании животных в классном помещении) и его влажность (повышается из-за содержания аквариумов). Кроме того, следует учитывать, что птицы и звери нередко шумят и отвлекают внимание учащихся, поэтому рекомендуется размещать животных в лаборантской или в отдельном помещении. При использовании в учебном процессе живых объектов нужно выполнять все требования техники безопасности. Для содержания нужно стараться отбирать только тех животных, которые не вызывают аллергических реакций у школьников, и неядовитых животных. Перед работой с животными учащиеся должны быть обучены обращению с ними. Живые объекты, содержащиеся в кабинете биологии, должны быть неприхотливыми в содержании и не требовать сложного ухода (50).

Таблица 1.

Разнообразие животных, наиболее доступных для содержания в школьном живом уголке, и возможные темы работ с ними.

Во многих отечественных работах по методике преподавания биологии приводится тематика проведения исследовательских работ (наблюдений, опытов, экспериментов) над животными — возможными обитателями школьного уголка живой природы (7, 22, 39 и др.). В настоящее время в методике преподавания биологии разработаны задания, которые предлагаются учащимся при проведении ими наблюдений и опытов над животными уголка живой природы (32, 18 и др.).

Многие методические разработки по проведению опытов, наблюдений и экспериментов были предложены С. В. Гердом (16). Им были разработаны исследовательские работы по всем типам животных в условиях школьного уголка живой природы.

Одной из множества таких работ является «Наблюдение за пауком серебрянкой». С. В. Герд предлагает план задания для учащихся:

• 5. Как выглядит паук вне воды? Как изменяется его облик при погружении в воду?
• 6. Наблюдать постройку пауком воздушного колокола. Как наполняет его паук воздухом? Изменение формы колокола по мере его наполнения. Зарисовать готовый колокол.
• 7. Движение паука в воде. Когда он более деятелен днём или вечером? Как охотится паук за дафниями или личинками комара? Попробовать кормить его и более крупными водными животными.
• 8. Иногда, построив колокол, самка в середине лета приступает к откладке яиц. Кокон с яйцами она охраняет в своём колоколе около 10−12 дней, после чего вышедшие из яиц паучки расселяются по всей банке и строят себе крошечные колокола.

Длительность наблюдения 20−25 дней. Доклад в кружке с демонстрацией зарисовок наблюдателя.

А.В. Кулёвым были предложены разработки работ с животными, способствующие развитию таких исследовательских умений, как проведение опытов и наблюдений (28, 29). Он выделил два этапа проведения наблюдения:

1. Ознакомительный этап исследования (на этом этапе малоопытный наблюдатель учится быть внимательным, замечать детали строения организма и его поведения, сравнивать объекты или явления. У школьников развивается умение подробно описывать замеченные изменения поведения животного и объяснять их логически).

Программа ознакомительного этапа изучения позвоночного животного на примере млекопитающего (по А.В. Кулёву):

• 1) Каково название вида животного, его систематическое положение?
• 2) Какова форма тела животного? На какие отделы оно делится?
• 3) Чем покрыто тело животного? Каково состояние кожи (сухая влажная)? Какова окраска покровов?
• 4) Какова форма головы животного? Сильно или слабо развиты челюсти? Есть ли зубы? Подвижны ли глаза? Имеются ли подвижные веки? Есть ли ушные раковины? Какова роль головного отдела в жизни этого организма?
• 5) Есть ли шейный отдел у животного? Каково значение шейного отдела в жизни данного организма?
• 6) Какова форма туловища у животного? Сколько конечностей расположено на туловище? Каково значение туловищного отдела в жизни организма?
• 7) Одинаково ли развиты передние и задние конечности? Из скольких отделов состоит каждая из конечностей? Подвижно ли животное?
• 8) Есть ли хвост у животного? Какова длина хвоста? Чем покрыт хвост? Подвижен ли он? Какое положение занимает хвост во время передвижения животного, в момент отдыха, во время сна?
• 9) Быстро ли передвигается животное?
• 10) Боится ли животное человека? Проявляет ли признаки агрессии?
• 11) Размножается ли животное в неволе? Проявляет ли заботу о потомстве? Чем кормятся молодые животные? Чем отличаются новорожденные детёныши от взрослых животных данного вида?

Таким образом, ознакомительный этап изучения вида животного в основном предполагает познание учащимися качественных характеристик объекта. Этот этап является необходимым для школьников, не имеющих до этого опыта исследовательской деятельности и конкретных знаний об объекте исследования.

2. Количественный этап исследования (этап углублённого изучения поведения объекта предполагает использование в процессе наблюдения или опыта единой, построенной на общих принципах системы способов регистрации количественных результатов исследования. Наблюдая за поведением животного, учащийся заносит цифровые показатели наблюдаемого явления в соответствующие графы специальных таблиц, предназначенных для регистрации количественных результатов).

Пример: Изучение двигательной активности личинок насекомых (29).

Во время наблюдения школьникам предлагается заполнять следующую таблицу.

Таблица 2.

Двигательная активность гусеницы бабочки.

А.И. Никишов (38) предлагает во время изучения рыб в кружке организовать работу по подготовке и проведению занятий на темы «Подводный мир в комнате», «Знаешь ли ты рыб?». Автор считает, что эти занятия не только знакомят юннатов с обитателями аквариума, но и помогут другим школьникам, в частности семиклассникам, изучающих в это время рыб на уроках биологии, оборудовать у себя дома аквариум, избежать грубых ошибок в устройстве его, разобраться, почему гибнут рыбы, быстро мутнеет вода и пр. Нельзя не согласиться с А. И. Никишовым, что тематику занятий кружка целесообразно приближать к урокам зоологии. Это даст возможность использовать результаты работы юннатов в классе для расширения знаний о жизни животных у всех учащихся, развить у них интерес к зоологии.

А.И. Никишов предлагает во время наблюдений школьников за животными выдавать им карточки с заданиями, иначе, как он утверждает, учащиеся затрудняются вести наблюдения и делать записи в дневнике.

Задание. Наблюдение за хомяками.

• 10. Опишите внешний вид хомяка. Обратите внимание на его величину, окраску, строение ног и пр.
• 11. Наблюдайте, как хомяк ест, делает ли он запасы корма, как он переносит корм и куда складывает.
• 12. Выясните, сколько корма может перенести хомяк в защёчных мешках за один раз. Для этого взвесьте несколько порций зерна, по 5 г каждая, и разложите одну порцию около другой. Выпустите хомяка и заметьте, сколько таких порций он сможет унести за один раз.
• 13. Выясните, что едят хомяки. Едят ли они траву, овощи, мясо и пр. Какую пищу поедают с большей охотой?
• 14. Наблюдайте, как ведут себя хомяки в течении дня, в какое время суток они наиболее активны.
• 15. Узнайте, сколько корма съедает хомяк за день
• 16. Проследите, как хомяки относятся друг к другу, к людям, быстро ли они приручаются.
• 17. Попытайтесь приучить хомяка принимать вертикальное положение по звонку. Сколько времени потребуется на выработку этого рефлекса?

Г. С. Ногой было разработано пособие для учителей по проведению наблюдений и опытов по зоологии (39). В своей книге автор предложил список рекомендуемых для работы в уголке живой природы животных и разнообразные опыты и наблюдения над ними. К каждому из наблюдений он разработал инструктивные карточки, а опыты он очень подробно описал.

Пример: Опыт: Зимовка степных черепах.

В уголке живой природы черепах разделяют на три группы и помещают в различные условия. Одну группу содержат при температуре 20−25 градусов, вторую — при температуре 10 градусов, а третью при 0−5 градусов. Всех черепах предварительно взвешивают. В дальнейшем взвешивают каждые 10 суток. Всех черепах кормят мелко нарезанной капустой, морковью, салатом. Результаты наблюдения показывают, что черепахи первой группы сохраняют бодрое состояние, но масса их снижается на 8−10%. У черепах второй группы потеря массы наблюдалась больше, так как они отказывались от корма, хотя не теряли способности к передвижению. Черепахи третьей группы находятся в состоянии оцепенения и перезимовывают благополучно, лишь незначительно теряя массу.

Из этого опыта можно сделать вывод, что черепахи нуждаются в определённой температуре. Если температура положительная, но не слишком велика, черепахи сохраняют активность, но не едят. Вследствие этого баланс тела животного нарушается, наступает истощение, которое может привести к гибели.

Школьный практикум по зоологии Е. Ю. Зайцевой и П. М. Скворцова (21) предназначен для учащихся 7−8 классов средних общеобразовательных школ. Он подготовлен в соответствии с учебной программой школьного курса зоологии и подразумевает наличие школьного уголка живой природы. Это пособие содержит 25 лабораторных работ, объектом изучения которых служит живой материал. Темы лабораторных работ рассматривают:

• 1. Строение и процессы жизнедеятельности главных представителей основных систематических групп животных;
• 2. Многообразие некоторых крупных групп животных;

Каждая тема содержит рекомендации к занятию, инструктивные карточки, самостоятельные задания. Некоторые из работ включают не сложные элементы научного исследования (изготовление микропрепаратов, установление систематического положения животных по определительным таблицам, проведение простейших опытов с животными). Основные результаты рекомендуется записать в тетради в форме ответов на вопросы, заполнить таблицы и сделать рисунки. Е. Ю. Зайцева считает, что зарисовка изучаемых объектов — необходимый элемент обучения, так как позволяет основательно изучить животное.

Анохина В.С. предложила наблюдения и эксперименты, которые можно проводить на уроках биологии и во внеклассной работе, а именно, в школьном уголке живой природы. Все работы построены по единой схеме: указана тема, определена цель, перечислены требующиеся материалы и оборудование, изложен ход работы. Кроме того, в необходимых случаях дан теоретический материал, дополняющий школьный учебник, приведены методические рекомендации по подготовке и проведению работ, направленные на усвоение учащимися изучаемой темы.

Тема. Внешнее строение дождевого червя, наблюдение за его передвижением и реакциями на раздражение.

Автором приведена цель работы, написаны материалы и оборудование, подробно расписаны методические рекомендации.

Ход работы. На лист плотной бумаги или картона выложить дождевого червя и рассмотреть, как он передвигается. Найти спинной и брюшной сосуды. Прикоснуться к червю пинцетом и понаблюдать за его реакцией.

Поместить червя в чашку Петри с 15−20% раствором спирта или 4% раствором формалина. Изучить строение спинной стороны тела мёртвого червя, воспользовавшись лупой. Найти спинные поры.

Осторожно вытащить пинцетом из нескольких различных сегментов червя щетинки, поместить их в каплю воды на предметное стекло, накрыть покровным и рассмотреть с помощью микроскопа.

Изучить поведение дождевого червя в почве, воспользовавшись для этого ящиком с землёй. Наблюдение проводить при слабом освещении.

Таким образом, выявленные методические условия формирования исследовательских умений при работе с зоологическими объектами позволили приступить к разработке экспериментальной методике.