Развитие научных компетенций у студентов через вовлечение их в исследовательскую деятельность на занятиях биологии и химии

Проблема творческой самореализации личности учащихся в условиях развития современного образования приобретает доминирующее значение. Если раньше в основу стандарта закладывался предметно ориентированный подход, то сейчас создан стандарт на основе личностно ориентированного подхода, в котором просматривается деятельностно-практическая составляющая. Задачей становится развитие личности, а не только запоминание информации по предмету [3]. Таким образом, в основу стандарта закладывается компетентностный подход с обязательным сохранением традиционной фундаментальности и универсальности. Компетенция – интеллектуальное качество личности. Компетентность – использование компетенций на практике [2]. Исследовательская деятельность способствует формированию у студентов среднего профессионального образования предметных, а через них и надпредметных компетенций, которые совместно активизируют мыслительную деятельность у воспитанников. Как и другие педагоги, я активно искала пути, стимулирующие познавательную мыслительную деятельность студентов, через формирование их биологических компетенций в исследовательской деятельности.

В связи с этим закономерно пришла к изучению и применению технологии развивающего обучения, так как она создает условия для активизации исследовательской деятельности обучающихся. Под исследова­тельской деятельностью мы понимаем учебную работу студентов в области научного познания. Подчеркну, именно учебную работу, которая требует от педагога специально организованной деятельности студентов по решению учебных задач из области методологии научного познания. На практике с обучающимися зачастую играют в науку. Когда простое предположение называют гипотезой, опыты – экспериментами, эмпирическое – теоретическим, это может привести к формированию представления о том, что наука – это легко, просто, а главное – никакой ответственности. Или другая крайность: требовать от обучающихся чуть ли не диссертационных работ, забывая о том, что дети учатся всего лишь в колледже или техникуме, а никак не в аспирантуре. Таким образом, обнаруживается противоречие между необходимостью повышать уровень интеллектуального развития обучающихся через исследовательскую деятельность и недостаточной технологической проработкой этого процесса в условиях современного училища.

Выполнение исследовательских работ, защита проектов на научно-практических конференциях – эти виды деятельности обучающихся сегодня прочно вошли в прак­тику работы средних профессиональных учреждений. Исследование – это деятельность челове­ка по изучению окружающего мира и работа в области науки. Если, обучаясь в школе, затем в училище обучающийся овладеет универсальными научными способами познания (эмпирическими и тео­ретическими), то за его будущее можно быть спокойным. Тот, кто умеет мыслить, найдет, отберет и умело будет использовать любую необходимую информацию [1].

Основные педагогические задачи по вовлечению студентов в исследовательскую деятельность:

1. Раннее введение в науку обучающихся через использование научных методов исследования в биологии.
2. Создание педагогических условий для воспитания человека самостоятельного и деятельностного, умеющего не только поставить цель и наметить шаги к её достижению, но и сознательно нести ответственность за пути её достижения.
3. Профессиональное самоопределение учащихся посредством развития навыков учебно-исследовательской деятельности.

Работа с одарёнными студентами начинается с диагностического этапа, на котором выявляются студенты, имеющие склонность и желание заниматься исследовательской деятельностью. На этом этапе проводятся диагностические исследования по изучению познавательных интересов, склонностей, потребностей обучающихся через:

• Педагогическое наблюдение за поведением учащихся во время занятий, внеурочных занятий;
• Беседа с учащимися, родителями, коллегами;
• Психологическое наблюдение;
• Определение уровня развития и степени выраженности личностных качеств учеников, их готовности к осуществлению исследовательской деятельности (диагностика проводится на конкретном тематическом материала, в форме конкурса вопросов по теме, выбора и выполнения студентами заданий разного типа).

Диагностический этап позволяет зафиксировать уровень сформированности предметных и метапредметных умений и навыков, а также качество знаний.

Данная диагностика позволяет также установить предпочитаемые обучающимися виды деятельности, определить методы и формы занятий. На первом этапе выявляются и мотивы учащихся заняться исследовательской работой. Среди них наиболее выраженными являются: интерес к предмету; желание углубить свои знания, расширить кругозор; желание самоутвердиться.

Второй этап – самостоятельный выбор учащимся темы исследовательской работы. На этом этапе происходит фиксирование в теме исследования фундаментальных образовательных объектов с целью обозначения предметности дальнейшего познания.

Третий этап – выстраивания системы личного отношения студента к освоению предстоящей темы.

Четвертый этап – составление программы индивидуальной образовательной деятельности каждого ученика на определенный период (например, год). На этом этапе создается индивидуальная образовательная траектория, которые отличаются объёмом и содержанием, устанавливаемые самим учеником. Такие программы стимулируют и направляют реализацию личностного образовательного потенциала студента.

Пятый этап – деятельность по одновременной реализации индивидуальных образовательных программ учащихся.

Учащиеся в процессе проектно-исследовательской деятельности осуществляют основные элементы индивидуальной образовательной деятельности: цели – план – деятельность – рефлексия – сопоставление полученных продуктов с целями – самооценка. Роль преподавателя сводится к вооружению их соответствующими способами деятельности: поиском средств работы, ориентацией в проблеме, выделением критериев анализа работы, рецензированием, оцениванием.

Шестой этап – рефлексивно-оценочный. На этом этапе проводится оценка и самооценка деятельности каждого студента. Происходит оценка полноты достижения целей, качества продукции, делаются выводы и заключения. Каждый студент осознает и оценивает уровень своих внутренних изменений, усвоенные способы образования и освоенные им области.

Исследовательская работа прививает вкус к научному познанию мира, закладывает основы общенаучного мышления, умение правильно построить исследовательскую задачу, использовать разные научные методы, анализировать и обобщать материал, участие в работе конференции формирует правильную речь, развивает самостоятельность составления докладов, отчётов, формирует привычку к публичным выступлениям.

На занятиях практикую элементы исследовательской деятельности, предлагаю рассмотреть некоторые фрагменты занятий по общей биологии.

Рассмотрим примеры заданий для некоторых типов компетенций учащихся по биологии.

Задание 1. Понятийно-терминологическая карта.

Представляет собой карту с терминами, используя которые нужно составить текст любого жанра – статью по истории науки, рассказ о каком-либо организме, рекламу. Или, наоборот, используя текст научной статьи, составить понятийно-терминологическую карту. Она очень удобна при работе в группах: одна группа работает только с первым столбцом – составляет рассказ по терминам; другая использует материал лишь второго столбца, т. е. само определение, третья – приводит примеры (последний столбец). В итоге разными путями, но весь материал обязательно прорабатывается.

Пример. В первом случае понятийно-терминологическая карта будет выглядеть как типичный словарь терминов по теме:

Таблица 1

Во втором случае – как опорно-логическая схема, составленная из терминов и их особенностей: к схеме можно дать дополнительные задания:

• в чём проявляется значение мутаций для эволюции органического мира, или объяснить механизм возникновения длинной шеи у жирафа с точки зрения разных учёных (К. Линнея, Ж. Б. Ламарка, Ч. Дарвина);
• отметить значение указанных в схеме процессов;
• расположить типы беспозвоночных животных в порядке усложнения их нервной системы в эволюции или установить хронологическую последовательность появления на Земле основных групп животных.

Задание 2. «Накопитель идей» – один из вариантов структурирования проблемы. Члены группы записывают фломастером на цветных листках краткие высказывания или ключевые слова по заданной теме. Листки с помощью двухстороннего скотча или магнитов крепятся на доске. Следует упорядочить карточки по группам на основе какого-либо признака. Распределение карточек помогает выявить связи между указанными словами, терминами, фразами.

Задание 3. Гипертекст. Полезен для проработки тем, затрагивающих сущность биологических процессов, и раскрывает наиболее важные вопросы темы. Текст разбивается на крупные смысловые блоки по отдельным частям темы, с которыми на уроке работают разные ученики. Структурирование гипертекста (деление на смысловые части и выделение основных мыслей) проводит сам ученик. Найти в тексте главное – задача каждого ученика, поэтому в информационных листах нет никаких выделений, т. е. материал предлагается неадаптированным, и переработать его должны сами учащиеся. Этот прием развивает умение систематизировать материал и находить самые существенные моменты.

Задание 4. «Пять предложений – помогает кратко сформулировать основные идеи по опреде­ленной теме. Можно использовать как домашнее задание или для его проверки, а также для закрепления нового материала.

Предложенный текст предлагается преобразовать в пять тезисов:

• тезис 1 – введение (поясняет, о чем идет речь в тексте; составляется в виде общей фразы, часто с использованием названия статьи);
• тезис 2 – раскрывает суть проблемы, изложенной в тексте (более узкий контекст, более конкретный круг вопросов);
• тезис 3 – может быть в виде вопроса или призыва (заставляет задуматься, почему данная проблема актуальна);
• тезис 4 – новый аргумент в пользу значимости изучаемой проблемы или ответ на вопрос, поставленный в тезисе 3;
• тезис 5 – заключение (подведение итогов задания).

Задание 5. «Спираль» – текст разбивается на несколько блоков, в каждом из которых выделяется 3\5 ключевых слов; ключевые слова выстраиваются в цепочку на основе определенных связей таким образом, чтобы по ним можно было составить логичный, связный рассказ, соответствующий общему содержанию предложенного текста.

Задание 6. Игра – моделирование «Естественный отбор».

Игра проводится на уроке изучения новой темы. Учащиеся выступают в роли популяций – хищников. Стол имеет шероховатое покрытие, на котором рассыпаны вперемежку семена фасоли-белые, коричневые, пёстрые – популяции растительноядных животных. Учащиеся – популяции должны собрать как можно больше семян за определённый промежуток времени. Учащиеся после сбора семян ведут их подсчёт, разделяя по цвету. Класс разбивается на команды:

1. Команда «Руки» – учащиеся собирают семена фасоли руками.
2. Команда «Ложки» – учащиеся собирают семена ложками.
3. Команда «Вилки» – учащиеся собирают семена вилками.
4. Команда «Ножи» – учащиеся собирают семена ножами.
5. Команда «Липкая лента» – учащиеся собирают семена при помощи скотча.

Работа выполняется по инструкции:

Моделирование естественного отбора.

Цель: показать, как действует естественный отбор.

Оборудование: ложки, вилки, ножи, скотч, семена фасоли белого, коричневого окраса и пестрые. Ход работы:

1. Студенты разделяются на 5 команд. Каждая команда имеет свои орудия охоты: ложки, вилки, ножи, скотч, руки.
2. На ковре рассыпано 600 семян фасоли по 200 каждого цвета.
3. По сигналу охотники собирают, семеня фасоли в течение 1 минуты. Затем каждая команда подсчитывает собранные семена фасоли. Результаты заносят в таблицу.
4. Группа охотников, собравшая меньше всего семян фасоли, объявляется вымершей.
5. На ковре удваивают число семян фасоли каждого цвета.
6. Охота повторяется ещё три раза (или до «гибели» всех семян фасоли).

Таблица

Результаты эксперимента

Вопросы для обсуждения:

1. Какие команды вымерли и почему?
2. Почему мы удваивали число оставшихся семян фасоли?
3. Вымерла ли какая-нибудь популяция (группа семян фасоли)? Почему?
4. Какие реальные события отражает в природе этот эксперимент? Приведите примеры.
5. Семена фасоли какого цвета оказались наиболее приспособленными в условиях этого эксперимента и почему?
6. Какой способ охоты оказался самым успешным и почему?
7. Напишите отчет о работе обсудите, как проведенный эксперимент иллюстрирует процесс отбора.

Критерием результативности опыта является степень творческой самореализации старших школьников в учебно-познавательной деятельности. Диагностика степени творческой самореализации определялась, используя методики экспертной оценки познавательной самостоятельности учащихся, составленная по материалам опросников Ч. Д. Спилбергера, А. К. Осницкого. Развитие творческого мышления по методике Е. Торренса (характеристика «гибкость» и «оригинальность»)

В ходе мониторинга выявлялась динамика уровня творческой самореализации учащихся по индивидуальному признаку и по классу в целом. Распределение школьников по уровням творческой самореализации осуществлялось в соответствии со следующей шкалой: высокий, средний, низкий. Представленные результаты обследования учащихся свидетельствуют в основном о положительной динамике отслеживаемых показателей.