Формирование основ исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения химии

Исследовательские способности, по определению А.И. Савенкова, это индивидуальные особенности личности, являющиеся субъективными условиями успешного осуществления исследовательской деятельности [29]. В их состав входит:

• умение видеть проблему;
•   умение вырабатывать гипотезу;
• умение наблюдать;
• умение проводить эксперимент;
• умение давать определение понятиям и др.

Сформированность специальных исследовательских способностей не уменьшает значимость общеучебных учений и навыков, которые необходимы любому человеку для успешного обучения и дальнейшей самореализации.

Существуют различные подходы к определению понятия «исследовательские умения». Так, В.В. Успенский определяет их как способ самостоятельных наблюдений, опытов, полученных в процессе решения исследовательских задач [36]. А.В. Петровский отмечает надпредметный характер исследовательских умений. По его мнению, исследовательские умения - это владение сложной системой психических и практических действий, необходимых для познавательной деятельности во всех видах учебных работ [25]. Х.Я. Мулюков определяет такие умения как «умения применять тот или иной метод исследования при решении определенной проблемы или исследовательского задания». По А.Г. Иодко, исследовательские умения являются системой «интеллектуальных и практических умений учебной деятельности, необходимой для самостоятельного выполнения исследования или его части» [10].

С.И. Брызгалова трактует исследовательские умения как способ реализации отдельной деятельности, определяет их группы и представляет классификацию в зависимости от логики научного исследования: научно-информационные, методологические, теоретические, эмпирические, письменно-речевые, коммуникативно-речевые [3]. В работе «Исследовательская работа как специфический вид человеческой деятельности» И.А. Зимняя и Е.А. Шашенкова определяют эти умения как «способность самостоятельных наблюдений, опытов, поисков, приобретенных в процессе решения исследовательских задач» [8, с. 32]. Следовательно, нет единого мнения относительно психологической и практической сущности указанного понятия.

Еще больше противоречий в определении структуры исследовательских умений. Так, разные авторы понимают под одними и теми же компонентами учебной деятельности различные психологические явления. Однако большинство из них склоняется к мысли, что исследовательские умения – это сложные комплексные умения, охватывающих систему знаний, навыков и элементарных умений и несущие элементы творчества. Их знаниевый компонент - это прежде методологические знания общенаучного характера о методах научно-эмпирических исследований, о структуре деятельности исследователя-экспериментатора, о предмете и методах конкретной науки [9].

По мнению Н. Литовченко, в структуру исследовательских умений входят также знания, необходимые для ориентации в соответствующих исследовательских задачах: научный стиль мышления и работы, суть умственных, умственно-практических действий и их последовательность, эвристические правила и логические приемы [20]. Теоретический анализ проблемы познавательной деятельности свидетельствует, что усвоение необходимого минимума знаний является обязательным условием для формирования умений.

Определение исследовательских умений как сложных комплексных умений и характеристика их структуры вносит определенную ясность в процесс классификации умений и вообще в понимание этих важных понятий и облегчает определение оптимальных путей обучения учащихся исследовательской деятельности.

Тряпицына А.П. разделила учебные исследования на три группы: монопредметные, межпредметные и надпредметные.

1. Монопредметное исследование - это исследование, выполняемое по конкретному предмету, предполагающее привлечение знаний для решения какой-либо проблемы именно по этому предмету. Результаты выполнения монопредметного исследования не выходят за рамки отдельного учебного предмета и могут быть получены в процессе его изучения. Это исследование направлено на углубление знаний учащихся по конкретному предмету в школе.

Целевое назначение монопредметного учебного исследования - это решение локальных предметных задач, реализуется под руководством учителя - предметника, только по одному предмету. Примером такого монопредметного исследования может стать задание: «Предложите, как можно доказать, что алмаз и графит образованы одним химическим элементом». Конечно же, когда учащийся начинает проводить в данном случае исследовательскую работу, за рамки предмета химии он не выходит, «копая» только в одном - химическом направлении, не затрагивая ни математику (алгебру, геометрию), ни биологию, ни географию и так далее [32, с. 28].

2. Межпредметное исследование - это исследование, направленное на решение проблемы, требующей привлечения знаний из разных учебных предметов одной или нескольких образовательных областей.

Результаты выполнения межпредметного исследования выходят за рамки отдельного учебного предмета и не могут быть получены в процессе его изучения. Это исследование направлено на углубление знаний учащихся по одному или нескольким предметам, или образовательным областям.

Целевое назначение межпредметного учебного исследования - это решение локальных или глобальных межпредметных задач, реализуется под руководством педагогов одной или нескольких образовательных областей [32, с.30].

Межпредметное учебное исследование иногда называют интегрированным исследованием. К примеру, в исследовательской работе «Природные источники углеводородов» идет пересечение четырех школьных предметов: биология, география, химия, экология.

3. Надпредметное исследование - это исследование, предполагающее совместную деятельность учащихся и учителя, направленное на исследование конкретных личностно-значимых для старшеклассников проблем. Результаты выполнения такого исследования выходят за рамки учебной программы и не могут быть получены в процессе изучения последней. Исследование предполагает взаимодействие ученика с учителями различных образовательных областей.

Целевое назначение надпредметного учебного исследования - это решение локальных задач общеучебного характера. Реализуется это учебное исследование под руководством педагогов, работающих в одной параллели классов. Например, исследование «Нитраты в продуктах питания» носит надпредметный характер [32, с. 31].

Надпредметные исследования имеют ряд преимуществ перед учебными моно- и межпредметными исследованиями. Во-первых: они способствуют преодолению фрагментарности знаний учащихся и формированию общеучебных умений и навыков. Во-вторых: как правило, на их освоение не требуется выделение дополнительного учебного времени, так как их содержание как бы «накладывается» на содержание линейных курсов. И, наконец, в-третьих: процесс исследования способствует формированию команды учителей, объединенных одной целью.

Педагогическую целесообразность надпредметных исследований А.П Тряпицына определила следующим образом:

1. Надпредметное исследование  является конкретным инструментом  педагогической деятельности, обеспечивающим единство подходов учителей разных предметов к достижению общих целей школьного образования.

2. В силу своей обобщенности, надпредметное исследование позволяет  учителю в максимальной степени  раскрыть ценностные ориентиры своей деятельности как посредника между поколениями, между прошлым и будущим путем трансляции своего уникального индивидуального творческого отношения к миру (В.В. Абраменко, М.Ю. Кондратьев, А.В. Петровский).

3. Надпредметное исследование  дает основу для реализации идеи создания условий для «подлинной жизни на уроке» (Л.В. Занков, Ш.А. Амонашвили, В.А. Сухомлинский), когда урок не только «готовит к жизни», но является средством познания учеником важнейших проблем своей сегодняшней жизни.

4. Надпредметное исследование обеспечивает содержательно-мировоззренческое сопровождение и согласование учебных программ школьного образования за счет целостного рассмотрения всех направлений повышения уровня компетентности школьников: расширения круга личностно-значимых проблем, расширения круга средств решения проблем.

5. Надпредметное исследование  обогащает возможности учебного  плана, не приводя к перегрузке учащихся, поскольку может являться основной для построения интегрированных модулей и способствовать обогащению содержания отдельных тем конкретных учебных предметов.

6. Надпредметное исследование  может рассматриваться как способ  педагогической поддержки процесса самообразования ученика и расширения форм учета достижений ученика в образовательной деятельности.

7. Надпредметное исследование может выступать средством интеграции школьного образования, дополнительного образования, самообразования и образования в опыте социальной деятельности ученика [32, с. 33].

Не менее важные ограничения накладывают на тематику, характер и объем исследований требования возрастной психологии. Для юношеского возраста характерны еще невысокий общий образовательный уровень, несформированность мировоззрения, неразвитость способности к самостоятельному анализу, слабая концентрацией внимания. Чрезмерный объем работы и ее специализация, которые приводят к уходу в узкую предметную область, могут нанести вред общему образованию и развитию, которые являются, безусловно, главной задачей в этом возрасте. Поэтому далеко не каждая исследовательская задача, привнесенная из науки, пригодна для реализации в образовательных учреждениях. Такие задачи должны удовлетворять определенным требованиям, исходя из которых, возможно установить общие принципы проектирования исследовательских задач учащихся в различных областях знания [1, с. 420].

Огородникова Н.В. выделяет несколько форм учебно-исследовательской деятельности старшеклассников при этом, по нашему мнению, это разделение является достаточно условным и зачастую предложенные формы сочетаются и успешно дополняют друг друга.

а) Традиционная урочная система. Урок выступает как ведущая форма организации учебно-исследовательской деятельности учащихся 9-ых, 10-ых, 11-ых классов. Именно на уроке учителя используют педагогические технологии, основанные на применении исследовательского метода обучения [24, с. 57].

Исследовательский метод можно определить как «самостоятельное (без пошагового руководства учителя) решение учащимися новой для них проблемы с применением таких элементов научного исследования, как наблюдение и самостоятельный анализ фактов, выдвижение гипотезы и её проверка, формулирование выводов, закона или закономерности». Применение исследовательского метода возможно в ходе решения сложной задачи, анализа первоисточников, разрешения поставленной учителем проблемы и другое [28, с. 118].

Исследовательский метод обучения преследует двойственную цель — добыть новые знания и сформировать определённые умения и навыки у школьников, но отличается от классического репродуктивного метода обучения новым уровнем взаимоотношений субъектов и последовательностью логических этапов.

б) Нетрадиционная урочная система. Существует множество видов нетрадиционных уроков, предполагающих выполнение учениками учебного исследования или его элементов: урок - исследование, урок - лаборатория, урок - творческий отчёт, урок изобретательства, урок - «Удивительное рядом», урок фантастического проекта, урок - рассказ об учёных, урок - защита исследовательских проектов, урок - экспертиза, урок - «Патент на открытие», урок открытых мыслей и т. п. [19, с. 128].

в) Учебный эксперимент позволяет организовать освоение таких элементов исследовательской деятельности, как планирование и проведение эксперимента, обработка и анализ его результатов [24, с. 58].

Обычно школьный эксперимент осуществляется на базе школы и на школьном оборудовании. Учебный эксперимент может включать в себя все или несколько элементов настоящего научного исследования (наблюдение и изучение фактов и явлений, выявление проблемы, постановка исследовательской задачи, определение цели, задач и гипотезы эксперимента, разработка методики исследования, его плана, программы, методов обработки полученных результатов, проведение пилотного эксперимента, корректировка методики исследования в связи с ходом и результатами пилотного эксперимента, собственно эксперимент, количественный и качественный анализ полученных данных, интерпретация полученных фактов, формулирование выводов, защита результатов экспериментального исследования) [24, с. 59].

г) Домашнее задание исследовательского характера может сочетать в себе разнообразные виды, причём позволяет провести учебное исследование, достаточно протяжённое во времени.

д) Внеурочная деятельность предполагает более широкие возможности для реализации учебно-исследовательской деятельности школьников [24, с. 59]. Рассмотрим примеры включения исследовательской деятельности школьников в процесс внеклассной работы.

Так, некоторые школы включают в свои образовательные программы исследовательскую практику учащихся. Она может проводиться в самой школе, на базе внешних учреждений образования и науки или в полевых условиях.

Факультативные занятия, предполагающие углублённое изучение предмета, дают большие возможности для реализации на них учебно-исследовательской деятельности старшеклассников.

Ученическое научно-исследовательское общество (УНИО) - форма внеклассной работы, которая сочетает в себе работу над учебными исследованиями, коллективное обсуждение промежуточных и итоговых результатов этой работы, организацию круглых столов, дискуссий, дебатов, интеллектуальных игр, публичных защит, конференций и др., а также встречи с представителями науки и образования, экскурсии в учреждения науки и образования, сотрудничество с УНИО других школ.