Методические рекомендации / Алгоритм научно-исследовательских работ с детьми в Центре коллективного пользования «Пресноводный аквариумный комплекс» Лимнологического института СО РАН

Муниципальное автономное образовательное учреждение

дополнительного образования детей «Дворец творчества»

Алгоритм

научно-исследовательских работ детей

в Центре коллективного пользования «Пресноводный аквариумный комплекс» Лимнологического института СО РАН

Методические рекомендации

авторы:

Глызин Александр Витальевич,

к.б.н., педагог дополнительного образования

МАОУ ДОД «Дворец творчества» г.Иркутска;

Глызина Ольга Юрьевна,

к.б.н., с.н.с., руководитель ЦКП

«Пресноводный аквариумный комплекс»

Лимнологического института СО РАН

Иркутск 2014

Данные методические рекомендации представляют собой введение в проведение и оформление результатов научно-исследовательских работ детей объединения «Водная экология» », эколого-туристского отдела МАОУ ДОД «Дворец творчества» г.Иркутска. Предназначается как самим юным исследователям, так и их научным руководителям (педагогам дополнительного образования, учителям, научным сотрудникам, студентам ВУЗов и родителям)

Данный алгоритм может быть использован как при планировании научно-исследовательской работы, так и краткого изложения содержания проведенного исследования в виде статьи, презентации, доклада или автореферата.

Оглавление

Введение………………………………………………….…………….……………..………...4

1.Подготовительный этап………………………………………………….…………..……….5

1.1.Алгоритм занятий по ознакомительной части программы………………………………5

2.Практические занятия и научно-исследовательская работа………………………….…….6

2.2.Алгоритм занятий по экспериментальной части программы

и составления научно-исследовательской работы ……………………….……….…………..6

3. Подготовка публикации или публичного выступления ………………………….……….10

4.Оценка результативности исполнителя и его работы …………………………….……….10

Литература ……………………………………………………………………………………...12

Приложение (список гидробионтов рекомендуемых в качестве объекта исследования) ...13

Введение

Клуб «Водная экология» при «Пресноводном аквариумном комплексе» ЛИН СО РАН, представляет собой одно из направлений научного творчества молодежи, и имеет тесные связи с другими направлениями эколого-биологического профиля при Малой академии наук ИНЦ СО РАН. Членами клуба являются дети в возрасте 10-17 лет из объединения «Водная экология», эколого-туристского отдела МАОУ ДОД «Дворец творчества» г.Иркутска.

Деятельность клуба отвечает на сложившийся в нашем обществе социальный запрос на формирование у подрастающего поколения экологического сознания, направленного на гармонизацию отношений общества и природы. Естественно, что проба сил в этом направлении позволяет воспитанникам определиться с его пригодностью в качестве будущего места профессионального приложения сил.

Занятия проводятся по образовательной программе для дополнительного образования детей «Экология и биология гидробионтов Байкальского региона», разработанной к.б.н, педагог дополнительного образования МАОУ ДОД «Дворец творчества» г.Иркутска Глызиным А. В. и к.б.н., руководителем Центра коллективного пользования «Пресноводный аквариумный комплекс» Лимнологического института СО РАН Глызиной О. Ю.(1).

За время обучения учащиеся на начальном этапе получают знания, умения и навыки, необходимые для участия в исследовательской деятельности, а на последующих этапах и для ее организации. Перед ними ставятся реальные научные проблемы, они участвуют в сборе и обработке материалов наблюдений, направленных на их решение.

Конечным итогом такой деятельности становится способность воспитанников ставить собственные исследовательские задачи на тактическом и стратегическом уровне, организовывать самостоятельное исследование, адекватное поставленной задаче.

По мере обучения определяются способности и интерес учащихся к различным направлениям научной деятельности:

- к лабораторной обработке собранных материалов, поиску и организации необходимой для оформления исследования информации;

- к полевой работе, сбору материалов на выездах и в экспедициях лаборатории;

- к собственно интеллектуальной деятельности, направленной на анализ полученных результатов;

- к публичному представлению результатов научной деятельности, пропаганде полученных знаний по гидробиологии и экологии Прибайкалья;

Актуальность и новизна работы клуба заключается в вовлечении воспитанников в реальную научно-исследовательскую деятельность. Дети, кроме получения теоретических знаний, принимают участие в настоящих научных проектах. Как любое научное творчество, деятельность воспитанников заставляет их сталкиваться с вопросами, изучаемыми в программе основного образования - зоологии, экологии, информатики, математики, географии и т.д., стимулируя глубокое и заинтересованное их изучение.

Алгоритм - совокупность действий, правила для решения данной задачи (2). При проведении экспериментальных исследовательских работ он, как правило, включает подготовительный этап.

1.Подготовительный этап

Перед началом любых практических исследований необходимо ознакомиться с имеющимися на настоящий момент данными (натурными, литературными и др.). Этому посвящена ознакомительная часть программы - знакомство с особенностями байкальских гидробионтов, средой их обитания.

1.1.Алгоритм занятий по ознакомительной части программы

Образовательные технологии:

- система опережающих домашних заданий;

- работа в группах по заданию;

- «мозговой штурм»;

-все занятия проводятся с применением компьютера;

- оценка работ проходит в форме конференции.

Методические материалы и оформление:

- Определители, таблицы и фотоиллюстрации

- Живые коллекции (см.приложение)

- Карты оз.Байкал и Прибайкалья

- Компьютерные презентации и видеофильмы

- Микроскопы и препараты

Цель занятий - познакомить детей с особенностями оз.Байкал и его обитателями.

Задачи:

1.Расширить знания детей об озере Байкал

1.Познакомить детей с разнообразием и эколого-биологическими особенностями байкальских гидробионтов

2.Активизировать личную исследовательскую деятельность детей

3.Привлечь членов объединения к выполнению исследований как по самостоятельно выбранным темам, так и темам проводимым сотрудниками института

Ход занятий:

1-ый час

- заслушивание и обсуждение информации подготовленной членами объединения по объекту исследования на основе анализа литературы и конспекта научных статей,

-выявление существующих проблем и рабочих гипотез для возможных научно-исследовательских проектов,

- занесение полученной новой информации в дневник наблюдений.

2-ый час

- проведение практических занятий с живыми представителями гидробионтов по заданию педагога или научного сотрудника института (наблюдение, описание, этикетирование, подготовка эксперимента, кормление и уход за гидробионтами и пр.)

-занесение полученных результатов в дневник наблюдений.

- подведение итогов и выбор докладчиков на следующее занятие.

2.Практические занятия и научно-исследовательская работа

2.2.Алгоритм занятий по экспериментальной части программы

и составления научно-исследовательской работы

Алгоритмом составления научно-исследовательской работы можно считать выстроенные в определенной последовательности нижеперечисленные части работы:

1. Введение (где отражены цель и задачи, актуальность проблемы)

2. Основная часть (где раскрывается содержание работы: объект и предмет исследования, методы исследования, полученные результаты, теоретический и практический анализ)

3. Заключение (в котором содержатся итоги работы, выводы и рекомендации)

4. Список литературы (перечень использованных первоисточников информации - книг, статей, сайтов и пр.)

5. Приложение (представление данных в виде таблиц, схем, диаграмм, и т.д.)

Выбор направления работы в объединении «Водная экология» основывается на проблемно-поисковом подходе, когда перед учащимися ставиться проблема и они путем собственных размышлений, а также с подсказки педагога и научных сотрудников предлагают возможные пути решения предложенной проблемы.

Первая часть работы, как правило, сопутствует занятиям по ознакомительной части программы и обсуждается всем коллективом. Если у учащегося возникает интерес к какой-либо ситуации, новым сведениям то первое, что он делает, это формулирует рабочую гипотезу - предположение, выдвигаемое для объяснения каких-либо явлений и требующее подтверждения.

Научной (реальной) гипотезой, она становиться, когда накоплен значительный фактический материал и появляется возможность выдвинуть «проект» решения, сформулировать положение, которое с определенными уточнениями и поправками может превратиться в научную теорию. Таким образом, можно сказать, что научная гипотеза - это уточненная, видоизмененная рабочая гипотеза.

Вторая часть работы предлагается индивидуально в качестве персональной темы для одного или группы исследователей, исходя из возникших рабочих гипотез. Исследование по предполагаемой работе надо назвать кратко, четко и ясно.

При этом необходимо также четко определить:

- объектную область исследования - это может быть гидробиология, зоология, ботаника, экология, и т.д..

- объект исследования (явление или предмет, на которые направлена чья-либо деятельность или внимание).

- предметом исследования (конкретнуюя часть объекта, который изучается). Например, «Омуль» является объектом изучения различных наук, таких как морфология, физиология, биология, генетика, систематика и др. Каждая из них изучает разные его аспекты. Предмет исследования морфологии его строение, физиологии - физиологические процессы. Т.е. предмет это часть объекта. именно предмет и изучается, как конкретное свойство объекта. Например, в научно-исследовательской работе «Экологическая оценка видового состава амфипод оз.Байкал» объект - амфиподы, а предмет - их видовое разнообразие.

Однако границы между объектной областью, объектом и предметом условны. Поэтому, то, что в одном случае является объектом исследования, в другом случае может стать предметом. Предмет изучения должен отражаться в названии (теме) научно-исследовательской работы.

Тема - это предмет, основное содержание рассуждения, изложения (3).

От названия (темы) зависят аспект и направление исследования, поиск литературных данных, выбор способов обработки (вариантов), а главное, применение подходящей для данного опыта методики. Решать их можно в разных аспектах, с разных позиций, провести несколько опытов. Варианты тем, выбираются учащимися в течение прохождения программы самостоятельно, но чаще всего привязаны к проводимым в настоящий момент научным исследованиям Лимнологического института СО РАН и курируются его научными сотрудниками (научными руководителями или консультантами). Определив тему исследования, объект и предмет изучения, формулируют гипотезу и приступают к ее проверке. Поэтому необходимо поставить цель.

Цель - планируемый, ожидаемый результат.

Цель может начинаться со слов: Выявление…, Исследование…, Оценка…, Анализ…, Разработка…, Изучение… и т.д.. Она не должна дословно повторять тему работы. Тема должна быть сформулирована кратко, а ее основные моменты расшифровываются уже в цели. Цель должна быть понятна. Цель достигается через решение определенных задач.

Задача - сложный вопрос, проблема, требующие исследования и разрешения. Задачи, поставленные в научно-исследовательской работе - это план достижения цели. Формулировка задачи может начинаться так: Выявить…, Разработать…, Провести…, Решить…, Проанализировать…, Обобщить… и т.д..

При работе с детьми цели и задачи должны соответствовать уровню знаний и умений юного исследователя, что в основном коррелирует с его возрастом.

Для младших школьников наиболее приемлемы исследовательские работы с однофакторным анализом. Например, Проблема: нужно изучить вопрос о влиянии температуры на рост рыб. Как определить возможные цели и задачи предстоящей работы, сформулировать тему исследования в соответствии с целью и задачами? Вариантов ответа может быть несколько. Если ставится цель выяснить, как отзываются разные виды рыб на температуру, то тема исследований будет следующая: «Изучение влияния температуры на рыб (указываются конкретные виды)» Эта формулировка подразумевает, что применяемая методика работы должна обеспечивать сравнимость результатов, эксперименты должны проводиться с объектами сходного возраста и находящимися в соответствующих им условиях жизни.

Для старших школьников, цель исследования по данной Проблеме можно значительно усложнить - выяснить, в какие периоды роста и развития рыбы определенного вида особенно резко реагируют на температурные изменения среды обитания. А эксперимент нужно назвать так: «Изучение влияния температурного фактора на рыб (указывается вид) в различные периоды их роста и развития».

Если цель эксперимента узнать, зависимость прироста рыб от температуры для нужд искусственного разведения тогда тему можно сформулировать так: «Установление оптимального температурного режима для выращивания рыб (указывается вид)». В зависимости от способа выращивания рыб, здесь выбираются и методики: следует ли ста­вить эксперимент в полевых условиях или же в искусственных аквариумных установках. Так как для практического решения во­проса об оптимальных температурных условиях, имеет значение не только потребность в тепле, но и питательных веществах, других абиотических и биотических факторах различных водоемов.

Решение задач связанно с использованием определенных методов и методик.

Методика - совокупность методов практического выполнения какой-либо работы. Метод - способ теоретического исследования или практического осуществления чего-либо (3).

При научно-исследовательских работах детей младшего школьного возраста обычно применяют методы эмпирического исследования - способы выявления и обобщения фактов непосредственно в опыте, практике: наблюдение, исследование, эксперимент и т.д.

Старшие школьники вполне способны использовать методы теоретического исследования: анализ и синтез, индукция и дедукция, аналогия, моделирование, сравнение, классификация, обобщение и т.д. Их уровень знаний позволяет проводить диагностику, прогнозирование и статистическую обработку материала.

Статистический метод представляет собой совокупность приемов по сбору, обработке, анализу и интерпретации количественных данных, характеризующих различные природные и социально-экономические объекты и явления (4).

Любой биологический объект имеет множество признаков, выражающихся в цифровой форме. Эти цифры - статистические показатели, которые позволяют получить исследователю количественное представление об изучаемом объекте - его масштабах (размере), динамике, особенностях развития, местоположения и т.д.

Любой метод изучения предполагает использование материально - технического обеспечения. Поэтому в методах исследования обычно указывается название оборудования, его назначение и способы применения.

Экспериментальная часть исследования, проводиться по определенной схеме. Схема опыта, эксперимента, наблюдения отражает суть этапов его выполнения.

Примерная структура опытно - экспериментальной работы:

• констатирующий эксперимент - проводится в начале исследования и ставит своей задачей выяснить на практике изучаемое исследование.

• формирующий эксперимент - является основным этапом работы. Организуется проверка выдвинутой гипотезы, вводятся новые условия, изучается их влияние на свойства объекта. На этом этапе очень важны методика фиксации хода и результатов опытной работы и методика анализа полученных данных, их статистическая обработка, составление таблиц, графиков и т.д.

• контрольный эксперимент - дает возможность уточнить результаты проведенной работы (правильность или ошибочность гипотезы).

Следующий этап в исследовательской работе - наглядное представление опытных данных. Результаты проведенной работы отражаются в виде описательных формулировок, формул, цифровых данных, но нагляднее в виде графических материалов (гистограммы, графика, круговой диаграммы), фотоматериалов. При составлении иллюстраций научно-исследовательской работы следует обобщать данные и представлять только самые важные, демонстрирующие ход эксперимента или доказывающие верность или неверность гипотезы. В рукописи исследовательской работы данный материал, как правило, оформляется в виде приложения.

Заключительной частью работы являются выводы (умозаключения которые содержат аналитическую оценку ситуации, намечаются перспективы дальнейших исследований), к которым пришел автор и его рекомендации (советы автора работы по решению данной проблемы).

3. Подготовка публикации или публичного выступления

Подготовка к публикации для научно-практических конференций школьников, устных или стендовых докладов по теме самостоятельной исследовательской работы ведется как индивидуальная работа научного руководителя с учащимися. При этом проводятся оценки результативности, как исполнителя, так и его работы. Описанный выше алгоритм может быть использован не только при планировании научно-исследовательской работы, так и для краткого изложения содержания проведенного исследования в виде статьи, презентации, доклада или автореферата.

4.Оценка результативности исполнителя и его работы

Оценка возможна через следующие формы:

• обсуждение самостоятельной работы учащегося с «коллегами» и научным руководителем;

• защита учащимися выполненных работ на олимпиадах и научных конференциях различного уровня;

• наблюдение педагога за динамикой становления исследовательских и личностных качеств воспитанников;

• изучение отзывов родителей и педагогов о динамике личностного роста;

При этом родители, педагоги и сами ребята могут оценить свои знания и знания своих коллег, а также представляемую на различные конкуры работу по следующим показателям (Табл.1).

Таблица 1. Мониторинг результатов обучения ребенка (4).

Показатели

(оцениваемые параметры)

Критерии

Степень выраженности оцениваемого качества

Оценка уровня

1 - низкий

2 - средний

3 -высокий

1.Теоретические

знания (по основным разделам программы)

Соответствие теоретических знаний ребенка программным требованиям

-владение менее чем 1\2 объема знаний, предусмотренных

программой);

- объем усвоенных знаний составляет более 1\2);

- освоение практически

всего объем знаний по программе.

1

2

3

2.Владение специальной терминологией

Осмысленность и правильность использования специальной терминологии

- ребенок, как правило, избегает употреблять специальные термины);

- ребенок сочетает бытовую и специальную терминологию;

-специальные термины употребляет осознанно и в полном соответствии с их содержанием.

1

2

3

3.Практические умения и навыки

Умеет и имеет навыки:

-проводить анализ собранного материала,

-работать с литературными

источниками,

- оформлять полученные

результаты и презентовать их

для аудитории;

- дискутировать в любой

аудитории.

- объем усвоенных умений и навыков менее, чем 1\2;

- объем усвоенных умений и навыков более 1\2);

- овладел практически всеми

умениями и навыками.

1

2

3

4. Владение специальным оборудованием согласно методике исследования

(в лаборатории и в полевых условиях).

Отсутствие затруднений в использовании специального оборудования и оснащения.

- испытывает серьезные

затруднения при работе с оборудованием;

-работает с оборудованием с помощью педагога);

- работает с оборудованием

самостоятельно.

1

2

3

5.Самоорганизация

Креативность в выполнении

заданий.

- ребенок в состоянии

организовать работу

по рекомендации

педагога;

-цели, задачи ставит с помощью педагога, планирование деятельности нелогичное;

- самостоятельно ставит цели, задачи, выявляет проблему, управляет собственной деятельностью

1

2

3

Таблица 1. Мониторинг результатов обучения ребенка (Продолжение)

Показатели

(оцениваемые параметры)

Критерии

Степень выраженности оцениваемого качества

Оценка уровня

1 - низкий

2 - средний

3 -высокий

6.Информационная

компетентность

Самостоятельность в подборе и анализе литературы, самостоятельность в пользовании различными и источниками информации

Самостоятельность в учебно-исследовательской работе.

Адекватность

-ребенок испытывает серьезные затруднения в исследовательской деятельности, нуждается в

постоянной помощи и

контроле педагога;

-работает с помощью

педагога или родителей;

-работает самостоятельно, не испытывает особых трудностей.

1

2

3

7.Коммуникативная

компетентность

Адекватность восприятия

информации, идущей от других

людей. Свобода владения и подачи обучающимся

подготовленной информации.

Самостоятельность в построении дискуссионного

выступления, логики в

построении доказательств,

работа в команде.

-ребенок испытывает серьезные затруднения в исследовательской деятельности,

нуждается в постоянной помощи педагога;

-работает с помощью

педагога или родителей;

-работает самостоятельно, не испытывает особых трудностей.

1

2

3

Литература:

1. Глызин А.В., Глызина О.Ю. Программа для дополнительного образования детей «Экология и биология гидробионтов Байкальского региона» //ddut-irk.ru/gi/4366

2. Ожегов С.И., Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка / Российская академия наук, 4-е изд., дополненное. - М.: Азбуковник, 1999.

3. Культура научной речи: Учебное пособие к спецкурсу для начинающих исследователей-педагогов / Сост. В.Т. Садченко. - Хабаровск: ХК ИППК ПК, 2005.

4. Петрова Н.Н., Сухинин С.А. Статистический метод // География в школе. - 2004. - №4. - с.51-55.

5. Кленова Н.В., Буйлова Л.Н. «Методика определения результатов образовательной деятельности //Дополнительное образование №12/2004, с. 17-25

Приложение

Список видов гидробионтов Пресноводного аквариумного комплекса ЛИН СО РАН, доступных для исследования членам Клуба водной экологии:

+* количество особей сильно изменчиво или трудно определимо