Дмитрий Иванович Мычко

доцент кафедры неорганической химии

Белорусского государственного университета, кандидат химических наук, доцент

e-mail: [email protected] МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ  ВОПРОСЫ

ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО

ПОДХОДА К БУЧЕНИЮ

Задание

n Разработать технологическую карту организации ученического исследования по одной из лично придуманных тем

1. Исследовательский подход как стратегия обучения в инновационном обществе

n  Исследовательский подход к обучению рассматривается как мощная инновационная образовательная технология, основанная на

исследовательском поведении человека и использовании в обучении научных методов познания, и предполагающая такую организацию учебного процесса, которая связана с решением учащимися творческих, исследовательских задач и имеет структуру, характерную для научного исследования

Для чего это нужно?

n  хорошо знать химию и отлично сдать ЦТ

n  научиться решать химические задачи

n  подготовить к химическим олимпиадам

n  развить интерес к предмету

n  подготовить к научной деятельности

n  освоить научный подход

Вовлечение учащихся в учебное исследование способствует развитию у них:

n  опыта исследовательской деятельности, который выражается в способности выходить за рамки знакомого,

готовности к решению проблем, с которыми личность и общество

еще не встречались, способности не только решать проблему, но и способности  видеть её, формулировать, не бояться

Вовлечение учащихся в учебное исследование способствует развитию у них:

n  опыта самостоятельно осваивать новую информацию, способы мышления;

n  инициативы, творческих способностей;

n  опыта и потребности в непрерывном самообразовании;

n  опыта совместной деятельности;

n  умений пользоваться знаниями как способом деятельности;

n  новых знаний, приемов их использования;

n  интереса к науке и учению

Инновационное общество

n Всегда проигрывает тот, кто медленно реагирует на перемены

Виды инноваций

n  Технологические

n  Продуктовые

n  Организационные

n  Маркетинговые

«Зачем изобретать велосипед?»

n  «Изобретать велосипед» — пытаться изобрести заново конструкцию, которая уже давно всем известна, отлично отработана, и совершенна в том смысле, что не содержит практически ничего лишнего и полностью соответствует своим задачам.

n  бесполезные труды над созданием чего-то, уже давно всем известного

Доминанта современных ценностно-смысловых культурных установок

n  Ориентация любой деятельности на новизну, оригинальность, инновации

Проблемы инновационного развития

n  Нежелании меняться

n  Страх перед неудачей

n  Страх перед неизвестным

Суть противоречия между социальным заказом и обслуживающей его системой образования

переход на инновационный путь развития экономики Республики Беларусь обнаружил дефицит качества человеческого капитала – творческих, саморазвивающихся, инициативных кадров

Образование для инновационных обществ в XXI веке

«социально-экономическое процветание в XXI веке зависит от способности стран обеспечивать образование всех членов общества, с тем, чтобы дать возможность каждому человеку преуспеть в стремительно меняющемся мире»

Задача системы образования

Развитие у формирующейся личности творческих качеств:

n  поисковой активности,

n  любознательности,

n  инициативы,

n  способности самостоятельно и нестандартно мыслить,

n  потребности в саморазвитии, в самообразовании

Творчество - это:

n  деятельность, порождающая нечто качественно новое, никогда ранее не существовавшее;

n  создание чего-то нового, ценного не только для данного человека, но и для других;

n  процесс создания субъективных ценностей.

Механизм, способный решить эту задачу:

«Мы будем способствовать формированию глобального инновационного общества посредством

n  развития и интеграции всех трех элементов "треугольника знаний"

(образование, исследования и инновации),

n  крупномасштабного инвестирования в человеческие ресурсы,

n  развития профессиональных навыков и научных исследований,

n  а также путем поддержки модернизации систем образования, с тем чтобы они в большей степени соответствовали потребностям глобальной экономики, основанной на знаниях».

Треугольникзнаний

                                Research             Education

Инновация – это внедрённое новшество, обеспечивающее качественный рост эффективности процессов или продукции, востребованное рынком

Цели инновационного образования:

n формирование и развитие у обучающихся инновационной способности, то есть способности мотивированно и продуктивно находить решения и действовать в конкурентной среде, в условиях быстрых перемен

Образованный человек с точки зрения потребностей инновационного общества

это инициативный, самостоятельно мыслящий,

способный принимать нестандартные решения, не боящийся встречи с новыми задачами, с которыми раньше не приходилось сталкиваться.

Что такое исследовательский подход в обучении?

n Исследовательский подход в обучении – способ организации образовательного процесса, предполагающий активную самостоятельную деятельность учащихся по овладению методами научного познания, исследовательскими умениями и навыками и приобретение на этой основе новых для них знаний, формирования у них научного мировоззрения, развития мышления и познавательной самостоятельности.

Преимущества исследовательского подхода

n  по своему характеру обучение на основе исследования является естественным способом получения знаний, поскольку

исследовательская деятельность лежит в основе поведения человека, соответствует законам интеллектуального и психического развития ребенка.

n  Способствует формированию знаний о научных методах исследования, творческих черт личности (высокий уровень интеллектуального развития, познавательная самостоятельность, активность, инициатива в поиске нешаблонных решений, способность адаптировать свою деятельность к новым условиям), способствует приобщению учащихся к деятельности средствами науки.

Ожидаемый результат использования исследовательского подхода в обучении

n  развитие у учащихся на первом этапе учебноисследовательской культуры, а затем и исследовательской культуры в целом.

Что такое исследовательская деятельность учащихся (ИДУ)?

n  Знание –– …это условие обучения, при котором обучающий начинает знать посредством своего собственного опыта, и тогда это называется исследованием, или сообщает знания кто-то другой, и тогда это знание для обучающего называется доктриной, а для обучаемого дисциплиной.

Роберт Гроссет

Исследовать - изслеживать, изследовать – изведывать, изведывать, доходить разбирательством, стараться узнать неизвестное по данным, вникать и разбирать, узнавать, производить следствие, розыск.

В. Даль «Толковый словарь»

Исследовательская деятельность учащихся

Образовательная технология, на основе которой может быть выстроено эффективное освоение учащимися современного содержания образования, развитие их субъектной позиции и разнообразных компетентностей в сфере основного и дополнительного образования.

Основная идея  этой технологии - предположение о наличии определенного сходства этапов и логики учебного и научного познания.

Главная особенность исследовательского обучения -

активизировать учебную работу детей, придав ей исследовательский, творческий характер, и, таким образом, передать учащимся инициативу в организации своей познавательной деятельности.

Цели, задачи и функции ИДУ

n  развитие нравственной, творческой личности учащихся, готовой к решению нестандартных проблем в любой ситуации, самостоятельному поиску и получению новой информации, а также формирование у учащихся опыта исследовательской  деятельности.

Сущность исследовательского подхода в обучении:

n  введение общих и частных методов научного исследования в процесс учебного познания на всех его этапах (от восприятия до применения на практике);

n  организация учебной и внеучебной научно-образовательной, поисковотворческой деятельности;

n  актуализация внутрипредметных, межпредметных и межцикловых связей;

n  усложнение содержательной и совершенствование процессуальной сторон познавательной деятельности;

n  изменение характера взаимоотношений «преподаватель – учащийся – коллектив учащихся» в сторону сотрудничества.

Цель исследовательского обучения

n формирование у ребенка готовности и способности самостоятельно, творчески осваивать и перестраивать новые способы деятельности в любой сфере человеческой культуры

Принципы исследовательского обучения

n  Принцип ориентации на познавательные интересы ребенка

n  Принцип свободы выбора и ответственности за собственное обучение.

n  Принцип освоения знаний в единстве со способами их получения

n  Принцип опоры на развитие умений самостоятельного поиска информации

n  Ребенок не просто потребляет информацию, а сам порождает знание

n  Принцип сочетания продуктивных и репродуктивных методов обучения

n  Принцип формирования представлений о динамичности знания

n  Принцип формирования представления об исследовании как стиле жизни

n  Педагог должен быть фасилитатором учения, а не просто транслятором информации.

n  Принцип использования авторских учебных программ

Учебное исследование –

n  образовательный процесс, реализуемый на основе технологии исследовательской деятельности.

n  Учебное исследование рассматривается в педагогике как деятельность, направленная на создание качественно новых ценностей, важных для развития личности.

Методология организации исследовательской деятельности школьников

Методологический аппарат исследования

n  Тема исследования

n  Актуальность исследования.

n  Проблема исследования (Что надо получить? На какие вопросы ответить?)

n  Цель исследования (показывает, что должно быть достигнуто в ходе исследования)

n  Объект исследования

n  Предмет исследования (тот аспект объекта, который исследуется)

n  Гипотеза исследования (научное предположение, которое следует доказать в ходе исследования)

n  Задачи исследования (определяются целью и гипотезой исследования, они выступают как частные самостоятельные цели по отношению к общей)

Основные этапы осуществления исследовательской деятельности

Этапы исследования

n      ориентировка и мотивация (выделение предметной области осуществления исследования, актуальности исследования, его важности и интереса к нему);

n      проблематизация (выявление и осознание проблемы – конкретного вопроса, не имеющего на настоящий момент ответа; сбор, изучение и обработка информации по теме проекта; постановка цели исследования); выдвижение гипотез возможных путей решения планирование эксперимента;

n      определение средств (подбор и обоснование методов и методик исследования, выбор параметров, характеризующих предмет исследования);

n      планирование (формулировка последовательных задач исследования; распределение последовательности действий для осуществления исследовательского поиска, выбор варьируемых факторов, т.е. независимых переменных выбор зависимых переменных, выбор уровней для этих факторов (количественных и качественных), разработка документации эксперимента (проект, схем, плана));

n      сбор материала или проведение эксперимента (сбор эмпирического материала; постановка и проведение эксперимента – определение начального (исходного) и конечного уровня состояния объекта исследования, подвергшегося целенаправленному воздействию в исследовании; первичная систематизация полученных данных, проверка их достоверности;

n      анализ (обобщение, сравнение, анализ, интерпретация данных, формулировка выводов);

n      рефлексия (сопоставление выводов с целью исследования, соотнесение их с ходом процесса проведения исследования, с существующими ранее знаниями и данными о свойствах этого объекта);

n      оформление работы (составление отчета, таблиц, схем, графиков, моделей и т. д.);

n      презентация работы (оформление статьи, доклада, выступление с ним на конференции, защита работы).

Этап 1 (подготовка к исследованию).

1.1. Выбор темы исследования Выбранная тема должна быть:

n      конкретной;

n      доступной;

n      нужной (актуальной и значимой в общенаучном и субъективном смысле); n реальной.

Принципы разработки заданий

_n     1. Принцип проблемности. Данное положение предполагает, что условие заданий формулируются не в форме побуждения к действию, а в виде проблемных ситуаций, позволяющих через мысленное «погружение» в «сложившиеся» обстоятельства осознать личную и общественную значимость выполняемых работ

_n     2. Принцип осуществление связи с практикой реализуется через прикладной характер заданий, что также способствует формированию познавательного интереса учащихся к работе.   

_n     3. Принцип доступности обучения предполагает соответствие характера заданий возрастным и индивидуальным возможностям учащихся.

_n     разработка многоуровневых заданий. Каждое задание формулируется на трех уровнях сложности: репродуктивном, продуктивном и творческом

_n     4. Принцип системности предполагает разработку комплекса взаимосвязанных исследовательских заданий

_n     5. Принцип научности реализуется через соответствие формируемых знаний современному уровню развития науки и ознакомление с ее методами.

_n     6. Принцип рационального сочетания индивидуальной, групповой и коллективной форм работы

_n     7. Проявление принципа самостоятельности, сознательности и активности при осуществлении исследовательской деятельности учащимися

Приоритетным направлениям инновационного развития нашей страны:

_n     ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии

_n     производства конкурентоспособной продукции;

_n     новые материалы и новые источники энергии;

_n     медицина и фармация;

_n     технологии производства, переработки и хранения сельскохозяйственной продукции;

_n     экология и рациональное природопользование.

Возможные направления исследований учащихся

Методические исследования:

n  Разработка демонстрационного эксперимента (особенности свойств веществ, закономерности реакций, методы исследования, технологические процессы, применение веществ и материалов и т.п.)

n  Отработка лабораторных работ

n  Создание наглядных пособий и коллекций

Химия в реставрации

n  Кремнийорганические соединения:

n  Пленкообразующие свойства

n  Приготовление масляных красок

n  Защита от действия грибов (антисептики)

n  Фрески: очистка от сажи (выбор растворителя, учет ПДК, скорости испарения), антисептики, вещества для укрепления штукатурки и красочного слоя (винилацетат, кремнийорганика)

n  Очистка каменной скульптуры (памятники)

n  Очистка и защита медных сплавов

n  Патинирование меди (фосфат натрия, карбонат натрия, силикат натрия (жидкое стекло), эмульгатор (ОП-7)), цвет патины (коричневый, золотистый, оливковый и…)

Гуммиарабиковые эмульсии для темперных красок

n  ТЕМПЕРА (итал. tempera, от temperare — смешивать краски), живопись красками, связующим веществом которых служат эмульсии — натуральные (цельное яйцо, желток, соки растений) или искусственные (водный раствор клея с маслом и т. д.).

n  Природные эмульсии: молочай, фиговое дерево, каучуконосные растения.

n  Эмульгаторы масла: водные растворы гуммиарабика (маковое масло), казеина, яичного желтка

n  Изучать: устойчивость эмульсий, удобство нанесения, качество красок, прочность покрытия, влияние консерватора (фенол, формальдегид, салициловая кислота), введение пластификатора (гвоздичное, лавандовое масло, глицерин), другие клеи (декстрин, вишнёвый, сливовый), грунты (желатин, цинковые белила, глицерин, мел, вода – подбор состава)

Строительные материалы

n  Гидрофобизирующие смеси

n  Огнезащитные составы для древесины

Ингибиторы коррозии и консервирующие покрытия

n  Удаление продуктов коррозии

n  Преобразование ржавчины

n  Защита поверхности от коррозии

n  Очистка изделий из свинца и олова (борьба с оловянной чумой)

n  Очистка поверхности серебра n Чернение изделий из серебра

n  Защита изделий из серебра от потускнения

Отбеливающие и моющие средства

n  Отбеливание бумаги

n  Отбеливание тканей

n  Удаление различных пятен

Укрепление бумаги

n Укрепляющие составы: ПВС, клей из пшеничной муки, крахмал, желатина, эфиры целлюлозы; пластификатор – глицерин; антисептик (тимол)

Изготовление моющих и чистящих средств

n  Изготовление мыла и придание специальных свойств (запах, твердость, цвет), выделение парфюмерных отдушек, определение косметологических показателей (рН, антисептические свойства…)

n  Определение качества моющих средств, создание импортозамещения

n  Средства для чистки посуды, удаления накипи

Определение качества продуктов питания

n  Зависимости от приготовления, условий хранения

Очистка воды

n  Испытание фильтров

n  Дезинфицирующие средства

n  Умягчение воды

n  Опреснение

Витаминные и лекарственные препараты

n  Выделение витаминов

n  Антисептические составы

Разработка диагностических средств (лабораторные анализы)

Разработка материалов

n  Водонепроницаемые материалы (получение, изучение водоотталкивающих свойств)

n  Клеи

n  Химическая обработка стекла

n  Огнестойкие материалы

n  Бумага

n  Цементы

n  Фотографические материалы

n  Крашение тканей

Удобрения

n  Синтез удобрений и изучение их свойств

n  Фосфат кальция и растворимость в зависимости от рН

n  Использование в качестве удобрений отходов производств

n  Исследование качества почвы , ионообменных свойств

Исследование закономерностей химических реакций

n  Закономерности и скорость роста кристаллов

n  Изучение кинетики реакции (каталитическое разложения перекиси водорода, гидролиз крахмала, окисление аскорбиновой кислоты, осаждения покрытий при электролизе, выделение водорода, хлора) и  использование в прикладном плане

n  Изучение теплового эффекта химических реакций

n  Подбор и приготовление катализаторов

Синтезы веществ

n  Зависимость от способа, концентрации и природы реагентов, условий среды…

n  Синтез из глины

Энергетика

n  Химические источники тока

n  Химические источники тепла

1.2. Разработка программы исследования:

n  актуализация знаний ;

n  формулировка проблемы исследования;

n  определение объекта и предмета исследования;

n  формулировка цели исследования (цель – это ожидаемый результат исследования, идеальное представление результата действия, что намерены достигнуть, что мы хотим выяснить).

Виды целей исследования

n  Исследовательская; n Проектная.

Требования к целям для достижения эффективности деятельности

n  конкретная, определённая;

n  измеримая (цель должна подразумевать количественную измеримость результата);

n  достижимая (цель должна быть выполнимой для конкретного исполнителя, быть реальной);

n  соответствующая контексту (достижение цели должно быть обеспечено ресурсами);

n  привязанная к точке/интервалу времени (нет привязки – нет цели, есть мечты).

n  формулировка гипотезы исследования.

Гипотеза – это научное предположение, которое следует доказать в ходе исследования. Она должна содержать утверждение, истинность или ложность которого может быть установлена только в ходе планируемой работы.

Гипотеза не должна быть очевидной, в ней не должно содержаться ненаучных понятий.

Гипотеза –

n  это научное предположение, которое следует доказать в ходе исследования.

n  Она должна содержать утверждение, истинность или ложность которого может быть установлена только в ходе планируемой работы.

n  Гипотеза не должна быть очевидной, в ней не должно содержаться ненаучных понятий.

n  определение задач исследования (определяются целями и гипотезой исследования, это то, что конкретно планируется делать в ходе работы для поэтапного достижения цели) Отличие задачи от проблемы

в случае проблемы алгоритм достижения конечного состояния системы не известен,

задача – это проблемная ситуация с известным начальным состоянием системы и конечным состоянием системы, причём алгоритм достижения конечного состояния от начального известен.

Типы задач:

n  Сколько? (количественные задачи);

n  Какова связь?  Есть ли зависимость? (качественные задачи);

n  Для чего? Зачем? (функциональные задачи);

n  Как? (выяснение механизмов, способов достижения чего-либо);

n  Почему? (выяснение причин явлений).

n  выбор варьируемых факторов, т.е. независимых переменных, и выбор зависимых переменных, т.е. тех, которые являются функцией первых;

n  разработка документации эксперимента (проект, схем, плана, материалов экспериментального обучения)

1.3. Разработка инструментария исследования:

n  подбор методик, определение хода исследования (определение последовательности и условий проведения исследования), планирование методов обработки данных

Этап 2. Проведение эксперимента и получение результатов

n  изучение какой-либо научной литературы, архивных материалов;

n  обобщение научных результатов, полученных несколькими авторами (но не компиляция!); n экспериментальная работа.

n  В эксперименте исследуют изменение состояния наблюдаемого объекта в зависимости от изменяющихся условий его существования.

n  Из сравнения начального (исходного) уровня объекта исследования и определение его конечного уровня после целенаправленного и контролируемого воздействие на него делаются выводы о свойствах объекта.

Этап 3. Интерпретация результатов и рефлексия деятельности.

n  производится анализ, обобщение, сравнение полученных результатов,

n  установление закономерностей,

n  обсуждение, формулировка выводов,

n  установление соответствия результатов и выводов поставленным целям и задачам, сформулированной цели,

n  подведение итогов и установление применимости результатов (заключение и направление дальнейших действий).

Две составляющие  результатов ученического исследования:

n  формальная (знания об изучаемом объекте, результат собственно исследования)

n  личностная (характеристика субъекта исследования).

Характеристики уровня сформировавшегося в ходе исследования опыта исследовательской деятельности

n  способность видеть и выделять проблему,

n  способность к рефлексивному мышлению,

n  уровень познавательной мотивации,

n  наличие и выраженность авторской позиции и др.

Этап 4. Оформление и представление работы.

n  Название темы работы, указание на авторство работы: где , кем и когда была выполнена работа, под чьим руководством (Это титульный лист)

n  Введение (обоснование необходимости проведение данной работы, описание состояния рассматриваемой  проблемы, актуальность темы, дата и место проведения, объект, предмет, цель и задачи исследования)

n  Обзор литературы, существующие проблемы в исследуемой области и авторская гипотеза исследования

n  Материалы и методика работы. Проверка достоверности и воспроизводимости результатов.

n  Результаты и их обсуждение. Сравнение полученных результатов с предполагаемыми, с целью исследования. Объяснение наблюдаемых эффектов, полученных результатов.

n  Выводы и заключение

n  Список литературы

Доклад, который обычно рассчитан на 10 минут с мультимедийной презентацией, может иметь следующую структуру:

n  Актуальность темы.

n  Цель исследования:

n  Объект исследования n Предмет исследования

n  Гипотеза исследования:

n  Задачи исследования:

n  Методология и методы проведенного исследования

n  Основные результаты

n  Значимость полученных результатов

n  Практическая значимость работы

Критерии оценки исследовательской работы

n  предметность – работа не может быть «ни о чем и обо всем», она должна относиться к конкретному предмету исследования;

n  запрет на плагиат – представленные результаты должны быть получены самим автором;

n  новизна и оригинальность исследования;

n  системность, т.е. работа должна быть относительно завершенной и иметь структуру, характерную для любой научной работы (обоснованность актуальности работы, используемой гипотезы исследования, содержать её проверку и аргументированные выводы и т.д.);

n  теоретическая обоснованность и экспериментальная подтверждаемость результатов;

n  непротиворечивость как современным положениям науки, так и между самими полученными результатами, логически связанными между собою в выводах;

n  контролируемость путей получения – использование научно допустимых методов исследования, их корректное использование;

n  воспроизводимость – каждый научный результат должен был быть представлен не как случайное событие, а как повторяющееся явление;

n  аргументированность выводов работы;

n  научность стиля языка работы;

n  полезность, практическая применимость.

Педагогические условия формирования исследовательской культуры учащихся

n  установка   преподавателей    на   формирование исследовательской культуры личности как на ведущую цель образования

n  систематическое вовлечение старшеклассников в целостный процесс осуществления исследовательской деятельности на всех этапах обучения

n  формирование представления о приоритете экспериментальных видов исследовательской деятельности

n  предоставление учащимся свободы выбора творческого коллектива, тематики и уровня сложности исследовательских работ, формы отчета и защиты работы

n  непрерывное осуществление учителем контроля и корректировки хода выполнения учебного исследования