Статья: Формирование исследовательских компетенций школьников в условиях дополнительного биологического образования

Формирование исследовательских компетенций школьников в условиях дополнительного биологического образования

Давыдова Ю.Ю., Козина К.С.,

Зайцева О.А., Рагимов Р.Г.

Аннотация

В статье представлены материалы по разработке, апробации и анализу результативности методики развития научно-исследовательских компетенций у школьников в аспекте формирования учебной мотивации с использованием технологии развития критического мышления во внеурочной деятельности по биологии. В качестве инструмента оценки уровня сформированности научно-исследовательских компетенций (НИК) школьника предложена матрица ключевых компонентов НИК, включающая ряд содержательных элементов: знаниевый компонент - «знаю», операционный компонент - «умею», «владею», мотивационный компонент - «хочу», мобилизационный - «могу», «способен». В работе отражены результаты апробации серии внеурочных практико-ориентированных занятий по биологии для обучающихся 11-х классов с использованием в качестве средства обучения модельного биологического объекта - оригинальных сборов по питанию северного оленя (Rangifer tarandus) с острова Беринга. В качестве технологического компонента проводимого педагогического исследования использованы элементы технологии развития критического мышления и учебно-исследовательской деятельности школьников. Проанализирована результативность использования технологии развития критического мышления и элементов квазинаучной работы школьников на внеклассных занятиях по биологии, установлены позитивные изменения уровня познавательной мотивации у обучающихся. Выявлены показатели степени сформированности исследовательских компетенций у школьников в знаниевом, мотивационном и мобилизационном аспектах.

Ключевые слова: научно-исследовательские компетенции школьников, технология развития критического мышления, методика обучения биологии, исследовательская деятельность школьников, матрица ключевых компонентов НИК.

Abstract

Formation of research competencies of schoolchildren in the conditions of additional biological education

Davydova Yu.Yu., Kozina K.S., Zaitseva O.A., Ragimov R.G.

The article presents materials on the development, testing and analysis of the effectiveness of the methodology for the development of research competencies in schoolchildren in the aspect of the formation of educational motivation using the technology of developing critical thinking in extracurricular activities in biology. As a tool for assessing the level of formation of a student's research competencies (RC), a matrix of key components of the RC is proposed, including a number of substantive elements: the knowledge component - "I know", the operational component - «I can”, «I own», the motivational component - «I want», the mobilization component - «I can», «I am capable». The paper reflects the results of the approbation of a series of extracurricular practice- oriented biology classes for 11th grade students using a model biological object as a means of teaching - the original reindeer nutrition fees (Rangifer tarandus) from Bering Island. As a technological component of the pedagogical research carried out, elements of the technology for the development of critical thinking and educational and research activities of schoolchildren were used. The effectiveness of the use of technology for the development of critical thinking and elements of quasi-scientific work of schoolchildren in extracurricular biology classes is analyzed, positive changes in the level of cognitive motivation among students are established. The indicators of the degree of formation of research competencies in schoolchildren in knowledge, motivational and mobilization aspects are revealed.

Keywords: research competencies of schoolchildren, technology for the development of critical thinking, methods of teaching biology, research activities of schoolchildren, a matrix of key components of the RC.

Введение

Современные международные стандарты школьного образования определяют ряд ключевых компетенций обучающихся, указывающих на уровень их естественнонаучной грамотности. Это способность объяснять природные явления с научной точки зрения, умение применять методы естественнонаучного исследования при решении реальных жизненных ситуаций, а также умение интерпретировать данные и использовать научные доказательства для получения обобщений и выводов. Исследователями современной российской школы отмечено, что по итогам международной оценки качества школьного образования PISA в 2015 году Россия вошла лишь в четвертый десяток стран по успешности практического применения компетенций естественнонаучной грамотности, а школьный предмет «Биология» оказался в числе наиболее проблемных содержательных областей. Российские школьники набрали минимальное количество баллов именно в разделе «Живые системы», задания которого составили 40% от всех заданий PISA [1]. Следует отметить, что данное международное исследование уровня естественнонаучной грамотности направлено на изучение способности подростков применять свои знания и умения к решению задач в реальном жизненном контексте. Именно в таком же ключе понимаются образовательные результаты естественнонаучного основного общего образования в отечественной школе согласно Федеральному государственному образовательному стандарту: владение школьниками научным подходом к решению различных задач, формулировать гипотезы, конструировать и проводить эксперименты, интерпретировать полученные результаты и т.д. [2]. Согласно Фундаментальному ядру содержания общего образования, одной из ключевых целей изучения биологии в школе является овладение методами познания живой природы и умениями использовать их в практической деятельности [3]. Таким образом, мы наблюдаем явное несоответствие между образовательными задачами, стоящими перед школьным биологическим образованием и теми результатами, которые демонстрируют обучающиеся основной средней школы в России относительно уровня сформированности естественнонаучных компетенций. Определение причин этого несоответствия, на наш взгляд, является задачей отдельного большого педагогического исследования, и не входит в круг задач данной работы. При этом очевидность проблемы делает актуальным вопрос разработки методик и подходов к формированию научно-исследовательских компетенций и устойчивого интереса к изучению актуальных проблем современной науки у школьников средствами системы внеурочной деятельности по биологии.

Российская школа XXI века - это школа, стремящаяся к активному внедрению инновационных подходов к обучению детей. В связи с этим современная государственная политика в сфере образования направлена на реализацию ряда важных проектов, наполняющих содержание национального проекта «Образование» [4]. Наиболее интересным в аспекте данной работы является проект «Успех каждого ребенка», направленный на выявление и поддержку одаренных детей, вовлечение их в научно-исследовательскую деятельность на базе университетов, организаций дополнительного образования, технопарков «Кванториум» и т.д. Отметим, что успешное включение школ в данный проект возможно на основе их сетевой интеграции с организациями высшего образования и учреждениями науки [5].

Таким образом, в свете проектных задач, включенных в повестку российской образовательной политики и стоящих перед отечественной школой, вопросы разработки инновационных методик формирования научно-исследовательских компетенций школьников в условиях сетевого партнерства с вузами и учреждениями науки, являются также актуальными и требуют решений [6,7,8].

Цель исследования. Авторами данного исследования в качестве цели были определены: разработка, апробация и анализ результативности методики развития научно-исследовательских компетенций у школьников в аспекте формирования учебной мотивации с использованием технологии развития критического мышления в рамках внеурочной деятельности по биологии.

Для достижения поставленной в работе цели были сформулированы следующие задачи:

- проанализировать степень изученности поставленной проблемы в современной науке для подбора и обоснования соответствующего методологического аппарата исследования;

- изучить модельный объект и предмет учебно-исследовательской деятельности школьников, планируемый к использованию при работе с учащимися: особенности трофики и этологии северного оленя (Rangifer tarandus L.), обитающего на территории острова Беринга по оригинальным сборам кормовых растений и проб помета животных за три года с 2016 по 2018 гг.;

- разработать и обосновать структуру и содержание матрицы ключевых компонентов научно-исследовательской компетенции (НИК) школьника как инструмента оценки уровня ее сформированности;

- разработать и апробировать методические рекомендации по организации и проведению серии внеурочных практико-ориентированных занятий по биологии для обучающихся 11 -х классов с использованием:

- в качестве средства обучения - модельного биологического объекта: оригинальных материалов по питанию популяции R.tarandus острова Беринга

- в качестве одного и из средств диагностики - матрицы ключевых компонентов НИК школьников;

- в качестве технологического компонента - элементов технологии развития критического мышления школьников;

- проанализировать результативность технологии развития критического мышления на внеклассных занятиях по биологии, определить изменения уровня познавательной мотивации и сформированности исследовательских компетенций у школьников.

Материал и методы исследования. Для проведения педагогического эксперимента были выбраны учащиеся 11-х классов МБОУ «Гимназии №25 им. А.С. Пушкина» города Нижнего Новгорода. Объем выборки составил 52 человека: два параллельных класса, из которых один был выбран в качестве экспериментального, а другой - контрольного. В экспериментальном классе внеклассные занятия по биологии проводили по программе, направленной на формирование исследовательских компетенций в условиях квазинаучной деятельности обучающихся с использованием элементов технологии развития критического мышления. В учебную программу экспериментальной группы были включены лабораторные практикумы по камеральной обработке проб помета северного оленя методом копрологического кутикулярного анализа на тему «Изучение сезонной специфики питания северного оленя острова Беринга». Разработано практическое занятие с использованием технологии развития критического мышления на тему «Особенности строения, питания и поведения северного оленя острова Беринга».

Для определения уровня сформированности исследовательской компетенции школьника разработали матрицу содержательных характеристик ее компонентов. Определение «компетенция», на наш взгляд, согласно представлениям об элементах учебного содержания школьного образования в современной методике обучения биологии, включает ряд компонентов: знаниевый компонент - «знаю», операционный компонент - «умею», «владею», мотивационный компонент - «хочу», мобилизационный - «могу», «способен».

Таким образом, методические разработки, представленные в нашей работе, направлены на формирование перечисленных компонентов в ключе квазинаучной учебной деятельности как основы формировании и развития исследовательских компетенций. Матрица содержательных характеристик компонентов НИК представлена в таблице 1.

Таблица 1

Матрица содержательные характеристики компонентов НИК

Знаниевый компонент отражает уровень сформированности знаний учащихся по предмету. При этом они узнают что-то новое, либо развивают те знания, которые у них уже имеются. Операционный компонент подразумевает под собой формирование или достижения более высокого уровня умений у учащихся. Суть мотивационного компонента строится на определении уровня стремления обучающихся к получению новых знаний. Последний из представленных компонентов - это мобилизационный: умение применять знания на практике при различных проблемных для учащихся обстоятельствах.

В качестве объекта для организации научно-исследовательской деятельности школьников по биологии могут выступать самые разнообразные живые организмы, природные явления и закономерности. При выборе объекта исследования для обучающихся авторы учитывали такие факторы, как современное состояние науки, ее актуальные направления, отражающие наиболее востребованные на сегодняшний день научные проблемы. С учетом актуальных направлений в экологических исследованиях в рамках сетевого сотрудничества Нижегородского государственного педагогического университета имени К. Минина с Институтом проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук в качестве модельного объекта как средства обучения была выбрана популяция северных оленей, обитающая в условиях изоляции на острове Беринга и изучаемая сотрудниками ИПЭЭ РАН совместно с работниками Командорского заповедника им. С.В. Маракова [9,10]. Изучив спутниковые снимки острова, специалисты отметили возможное пагубное влияние северных оленей на ландшафт заповедной территории острова: на снимках были замечены серьезные изменения ландшафта, появились проплешины и эрозийные промоины. Таким образом, экосистема Командорских островов оказалась неустойчива к негативному воздействию северного оленя, как чужеродного ей интродуцированного элемента, что и определило важность данного направления научной работы.