Организация проектно-исследовательской деятельности обучающихся по биологии с использованием оборудования центра «Точка роста»

Проектная деятельность учащихся ориентирована на учет новых тенденций в образовании. Она способствует развитию мотивации детей и подростков к обучению, формирует различные виды мышления – критическое, стратегическое, системное.

Кроме того, через проектную деятельность можно управлять процессом развития читательской, математической, естественнонаучной грамотности современных российских школьников. Как следствие, это приводит к росту предметных достижений обучающихся. Формирование всех вышеперечисленных компетенций возможно при правильной организации проектной деятельности в образовательных учреждениях с использованием ИКТ и цифрового оборудования центров «Точка роста». Изучение проблемы успешной организации школьной проектной деятельности становится актуальным по ряду причин, среди которых: – необходимость достижения в образовании мировых стандартов качества; – возрастающая тенденция в отечественном образовании к усилению профориентационной составляющей; – изменение парадигмы образования, смена знаниевой на деятельностную; – снижение проектной культуры и интереса обучающихся к изучению предметов, в первую очередь, естественнонаучных [Иванов, Дьячкова, Мишина 2022].

Нами было исследовано отношение педагогов к использованию метода проектов в учебной деятельности. С помощью анкеты «Проектно-исследовательская деятельность глазами учителей» было опрошено 58 респондентов (учителя химии, биологии, физики, математики), проходивших курсы повышения квалификация на базе ГБУ ДПО «Центр непрерывного повышения профессионального мастерства педагогических работников» Министерства просвещения и науки КБР.

Проанализируем некоторые ответы на вопросы анкеты. Отвечая на вопрос о новых возможностях, которые дает проектно-исследовательская деятельность, учителя отметили следующие качества, расположенные в порядке убывания степени их важности: 1) я могу лучше подготовить детей по своему предмету, разобрать трудные вопросы – 79,4 %; 2) мне интересно делать то, на что обычно не остается времени на уроках – 70,7 %; 3) я могу создавать различные проекты и готовить учащихся – 58,6 %; 4) дополнительная возможность общения с детьми в воспитательных целях – 58,6 %; 5) мне нравится расширять кругозор – 20,7 %; 6) новых возможностей не вижу – 0 %.

По мнению педагогов, проектная деятельность способствует повышению качества подготовки обучающихся, разбору трудных вопросов программы обучения (79,4 %); возможности выполнения заданий, формированию компетенций (70,7 %); участию педагога в создании различных проектов (58,6 %); получению дополнительной возможности общения с детьми в воспитательных целях (58,6 %). В одном из заданий анкеты требовалось отметить более значимые показатели эффективности проектно-исследовательской работы из десяти предложенных вариантов. Ответы здесь распределились следующим образом:

1) выставки творческих работ, фестивали, организованные силами учащихся – 63,8 %; 2) удовлетворённость родителей тем, что их ребёнок делает в школе после уроков – 50 %; 3) рост числа школьников-победителей/призёров олимпиад и конкурсов – 48,3 %; 4) повышение успеваемости по предметам – 44,8 %; 5) проявление ученических инициатив – 41,4 %; 6) рост числа школьников, занимающихся проектно-исследовательской деятельностью – 36,2 %; 7) рост числа школьников – участников районных, городских и т.п. конкурсов – 34,5 %; 8) отзывы и благодарности самих учащихся – 34,5 %; 9) снижение числа проявлений социальной безнадзорности учащихся – 15,5 %; 10) вовлеченность большинства учителей – 6,9 %. Как справедливо считают учителя, один из главных показателей эффективности проектно-исследовательской деятельности обучающихся – развитие самостоятельности и инициативы самих школьников (63,8 %). В методе проектов требуемая дидактическая цель должна быть достигнута путем подробной проработки конкретного вопроса. При этом результат деятельности представляется в виде образовательного продукта, оформленного тем или иным конкретным образом. Этот метод предназначен для поиска различных способов и путей активного самостоятельного мышления детей, формирования способности применения полученных знаний на практике.

Другими показателями эффективности проектно-исследовательской работы, получившими наибольший рейтинг, являются: рост числа школьников-победителей/призёров олимпиад и конкурсов (48,3 %) и повышение успеваемости по предметам (44,8 %). Следовательно, анализ этих двух ответов анкеты, свидетельствует о понимании учителями сущности и значения метода проектов. Проектная деятельность – это целенаправленная, самостоятельная деятельность обучающихся под руководством педагога. При этом должна быть решена какая-либо исследовательская и социально значимая проблема и получен конкретный результат – идеальный или материальный продукт. Иными словами, в результате проектной деятельности ученик становится автором идеального или материального продукта. В первом случае, это субъективно или объективно новое знание, вывод или умозаключение, полученные в процессе изучения и переработки информации. К материальным продуктам можно отнести: проявленную проектную активность, зафиксированную в дневнике; разработку и создание сценария, альбома, рекламного проспекта, учебного прибора, наглядного пособия, электронного журнала и пр.

Проектная деятельность в рамках образовательной области в целом, и в частности по биологии, является действенным инструментом, позволяющим углубить предметные и метапредметные достижения, практические навыки школьников. Освоение современной программы предмета «Биология» не представляется возможным без использования инновационных средств и методов обучения. С другой стороны, участие в проектной деятельности по биологии – есть важная предпосылка формирования компетенций XXI века. Сам метод проектов уже широко известен в теории и практике, поэтому нет смысла заниматься его подробным описанием. В детальном описании нуждается методика организации проектной деятельности с использованием современного цифрового оборудования, в частности оборудования центра «Точка роста». Именно этой актуальной задаче посвящена данная статья.

В настоящее время некоторые исследователи разрабатывают отдельные аспекты указанной методики. Так, по мнению Т.П. Бурцевой, успешное функционирование деятельности центров «Точка роста», обеспечивающие интеграцию внеурочной, внеклассной и системы общего образования, возможно при выполнении следующих условий:

– оптимизированы кадровые ресурсы; – подготовлена соответствующая нормативно-правовая база; – реализуются основные общеобразовательные программы по предметам естественнонаучного и технологического профиля, в том числе, в процессе внеурочной деятельности школьников; – разработано информационно-методическое обеспечение работы центров «Точка роста»; – улучшено материально-техническое обеспечение центров [Бурцева 2022].

Наряду с этим, работники центров образования проходят повышение профессионального мастерства. Оно реализуется через прохождение курсов повышения квалификации и участие в методических мероприятиях: форумах педагогических кадров, обеспечивающих деятельность центров; семинарах, посвященных таким вопросам, как тьюторское сопровождение обучающихся, организация проектной и исследовательской деятельности на базе оборудования центров и т.д.

Проектно-исследовательская деятельность предоставляет большие возможности для воспитания деятельной, компетентной и самостоятельной личности. Однако вопросы формирования исследовательских умений обучающихся в рамках изучения биологии пока недостаточно исследованы. В существующей практике обучения не в полной мере используется богатый потенциал предмета «Биология» в личностном развитии обучающихся [Бережная 2020].

К результатам внедрения метода проектов в биологическое образование старшеклассников профильных классов, по мнению специалистов, можно отнести ряд признаков, среди которых: – повышение успеваемости по предмету (подтверждается результатами опроса); – умение работы с информацией; – активизация обмена опытом между учащимися; – самореализация и саморазвитие [Коротков, Мордвинцев, Завальцева 2021].

Отдельным аспектам, сопровождающим процесс обучения биологии в рамках проектной деятельности обучающихся, посвящены работы по: – развитию самостоятельности [Лизунова, Володина 2021]; – внеурочной деятельности [Личак, Дорофеева 2023; Дорджиева, Босхомджиева, Очирова 2019]; – реализации обновлённых ФГОС [Мишина, Варламов 2023; Муржакова 2018]; – инновационной деятельности [Иванов, Дьячкова, Мишина 2022]; – использованию ИКТ для представления результатов [Бухаленко 2019]; – формированию УУД [Тишина 2014].

Для понимания идеи организации проектно-исследовательской деятельности обучающихся по биологии на основе цифрового оборудования, в частности, с использованием материально-технической базы центра «Точка роста», рассмотрим основные понятия и ее описание [Буслаков, Пынеев 2021].

Под цифровой (компьютерной) лабораторией понимается комплект учебного оборудования, состоящий из измерительного блока и набора датчиков. Для сохранения и первичной обработки данных, полученных с датчиков, используется специальное программное обеспечение (ПО) Releon Lite.

Мультидатчиком называется датчик, способный регистрировать одновременно несколько показателей, например, данные окружающей среды и физиологические показатели человеческого организма. Монодатчик – прибор, позволяющий вести учет лишь одного показателя. Любое электронное устройство, поддерживающее работу ПО Releon Lite, называется регистратором данных. Это может быть планшет, интерактивная доска, ноутбук, мобильный телефон и др. Термином «логирование» обозначается режим работы лаборатории в условиях работы датчика без подключения к регистратору данных. При этом данные сохраняются и затем загружаются в память регистратора. Под связкой датчиков принято понимать режим работы лаборатории, когда экран регистратора графически показывает сигналы, полученные от двух и более цифровых датчиков.

Комплект центра «Точка роста» состоит из цифровых лабораторий, набора оборудования, позволяющего проводить биологический практикум, в том числе, цифрового микроскопа. В таблице 1 приведены датчики, входящие в лаборатории по разделам «Биология», «Экология» и «Физиология»:

Таблица 1 Типовые датчики цифровых лабораторий центра «Точка роста» (регистрируемые параметры) № Биология Экология Физиология п/п 1 Влажность воздуха Влажность воздуха Артериальное давление Пульс (частота 2 Электропроводимость Электропроводность сердечных сокращений) 3 Освещенность Освещенность Освещенность 4 pH (кислотность воды) pH (кислотность воды) pH (кислотность воды) 5 Температура среды Температура среды Температура тела 6 Концентрация нитрат- Частота дыхания ионов в растворе (циклов «вдох-выдох») Концентрация хлорид- Ускорение движущихся ионов в растворе объектов ЭКГ (электро- 8 Звук (уровень шумов) кардиограмма) Сила (эргометр) – 9 Влажность сжимающее усилие кисти руки 10 Концентрация кислорода Оптическая плотность 525 нм (колориметр) Оптическая плотность 470 нм (колориметр) 13 Мутность (турбидиметр) Концентрация окиси углерода Совокупность датчиков и вспомогательных материалов (зарядное устройство, переходники, методические материалы, чувствительные элементы и др.) собираются в упаковки-чемоданы (фото 1). Фото 1. Цифровая лаборатория Мы согласны с мнением А.А. Ушакова, что основные критерии эффективности использования цифрового оборудования, можно свести к: – экономической обоснованности, определяемой как соотношение стоимости оборудования с количеством мероприятий и учащихся, принимавших в них участие; – степени реализации поставленных дидактических целей и задач; – степени реализации требований стандартов к планируемым образовательным результатам [Ушаков 2014].

Нам представляется, что еще одним критерием эффективности могла бы служить относительная экономия времени учителя на проведение урока или мероприятия с использованием цифровых ресурсов (фото 2). Фото 2. Выполнение практической работы по определению ЧСС и кровяного давления с применением оборудования по физиологии Как показывает практика, с помощью ресурсной базы центра «Точка роста», можно создать условия, позволяющие:

– повысить познавательную активность обучающихся; – развивать личность ребенка, его способности; – вовлекать обучающихся в проектно-исследовательскую деятельность; – расширить содержание биологического образования в школе (фото 3).

Фото 3. Жемухова Ж.М. на внеурочном занятии в кабинете «Точка роста». Групповая работа – выполнение практических занятий по анатомии, ботанике и физиологии На основе изученных материалов и собственного педагогического опыта мы пришли к выводу, что применение цифровых лабораторий значительно расширяют возможности педагога в организации и вовлечении детей в проектно-исследовательскую деятельность. В таблице 2 приводятся примерные темы исследовательских работ, выполнение которых возможно на базе оборудования центра «Точка роста».

Таблица 2 Примеры использования оборудования центра «Точка роста» по разделам предмета «Биология» Человек Биология растений Зоология Общая биология и его здоровье Изучение процесса Изучение Изучение системы Исследование дыхания листьев, одноклеточных кровообращения. действия ферментов корней, семян. систем. на субстрат (на Исследование реакции примере каталазы).

Исследование Изучение сердечно-сосудистой поглощения воды дождевого червя, системы на Изучение процесса корнями. моллюсков, дозированную разложения членистоногих. нагрузку. Н О .

2 2 Измерение корневого Исследование Исследование Изучение влияния давления. строения рыб, птиц, зависимости между рН среды на млекопитающих по нагрузкой и активность Изучение процесса влажным энергетическим ферментов. испарения воды препаратам. обменом.

растениями. Анализ факторов, Изучение водных, Изучение реакции влияющих на Изучение теплокровных и двигательной системы фотосинтез. фотосинтеза. холоднокровных на нагрузку.

животных. Изучение строения Исследование Вычисление клеток и тканей условий жизненной емкости растений и прорастания семян. легких. животных.

Сравнение Изучение характеристик выделительной, теплолюбивых и дыхательной и холодостойких терморегуляторной растений. функций кожи.

Таким образом, вовлечение обучающихся в проектно-исследовательскую деятельность по биологии с использованием оборудования центра «Точка роста» является важным условием и ресурсом для формирования их самостоятельности, познавательной активности и углубленного изучения школьной программы.