исследовательская работа школьников по биологии

1
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ
Подготовлено:
Киселева И.С., к.б.н., зав. кафедрой физиологии и биохимии растений,
департамент «Биологический факультет» ИЕН, УрФУ
Зимницкая С.А., к.б.н., доцент каф. ботаники департамент
«Биологический факультет» ИЕН, УрФУ
1
2
Содержание
Введение
3
1. Выбор темы
5
2. Требования к исследовательскому проекту
6
3. Защита проекта
11
4. Оценка проекта
12
5. Рекомендуемая литература и источники
12
6. Приложения
14
2
3
Введение
Одной из форм познавательной деятельности учащихся является
подготовка, написание и защита (на уроках, олимпиадах, конференциях)
учебно-исследовательских проектов. Эти проекты могут представлять собой
теоретическое исследование, выполненное традиционно в форме реферата по
интересующей ученика теме, или практическую работу с элементами
собственных наблюдений, описаний, опытов и их анализа.
Как правило, такая деятельность осуществляется под руководством
опытного учителя или руководителя по месту выполнения работы (вуз,
исследовательский институт, предприятие, учреждение). Роль наставника
(учителя, руководителя) состоит в оказании помощи при выборе темы,
составлении плана работы, обучении конспектированию научной и научнопопулярной литературы, освоении методов исследования, проведении
наблюдений и/или эксперимента, осмысления результатов исследования и
подготовки
текста
работы.
Таким
образом,
выполнение
учебно-
исследовательской работы школьника есть результат сотрудничества,
совместной деятельности ученика и педагога.
Учебно-исследовательские
проекты
предполагают
активную
деятельность по поиску информации, ее анализу, обобщению, интеграции,
представлению. Такая деятельность предполагает формирование у ученика
как общих учебных, так и профильных, специализированных компетенций.
Исследовательский
проект
школьника
должен
быть
итогом
самостоятельного и серьёзного интеллектуального труда. В ходе его
выполнения достигаются следующие результаты:
 приобретение нового знания в рамках определенной предметной
области и конкретной выбранной темы, расширение кругозора
школьника;
 развитие навыков поиска литературы и источников по проблеме
(каталоги, картотеки, поиск в Интернет), работы с ними
3
4
(учебники, монографии, научно-популярные издания, статьи) –
эффективное конспектирование и анализа научной литературы;
 владение навыками планирования исследования, в том числе,
планирования эксперимента;
 понимание методологии исследования и освоение методов
изучения
объектов
и
предмета исследования, адекватных
выбранной теме;
 приобретение навыков описания, графического представления,
обсуждения
и
обобщения
полученных
результатов,
формулирования выводов;
 формирование умений подготовить устный доклад, презентацию,
выступать перед аудиторией, отвечать на вопросы.
Следует отметить, что выполнение исследовательских проектов не
является обязательным для ученика. Побуждать к выполнению таких
проектов можно только заинтересованных школьников, имеющих интерес к
конкретной предметной области и искреннее желание выполнить проект.
Только в этом случае проект будет выполнен неформально, с пониманием и
будут достигнуты позитивные результаты, предполагаемые этой формой
учебной деятельности.
Хотелось бы обратить внимание на еще один важный момент –
проекты,
выполняемые
научными.
Выполнение
школьниками,
проектов
–
как
правило,
безусловно,
не
являются
исследовательская
деятельность, однако научные исследования предполагают получение
принципиально нового научного знания, отвечающего в совокупности
критериям верификации, фальсификации и рационализма и не являющегося
репликой ранее проведенных исследований, пусть даже в несколько
измененных условиях. В ходе исследований, выполняемых школьниками,
можно
получить
лишь
элементы
научных
знаний,
подтверждающие известные факты или закономерности.
4
как
правило,
5
1. Выбор темы
Выбор темы исследования – исключительно важный и ответственный
момент.
Он
в
значительной
степени
определяет
успех
будущего
исследования.
Тема
интересами
исследования,
ученика.
сориентироваться
в
в
первую
очередь,
Руководитель
может
интересующей
его
должна
помочь
проблеме,
определяться
школьнику
сформулировать
примерную тему исследования. Кроме того, выбор темы определяется
материально-технической базой и методическими возможностями школьной
лаборатории или структурных подразделений вуза, института, предприятия, а
также доступностью используемых средств и методов для их освоения
учеником, соблюдением требований техники безопасности и правил работы в
лабораториях. Как правило, в ходе выполнения и написания проекта тема
корректируется, и окончательно формулируется на финальном этапе работы.
Следует отметить, что в предметных областях биологии и экологии
спектр изучаемых проблем чрезвычайно широк – от молекулярных
механизмов до экосистемных и биосферных (глобальных). Эти области
знания являются благодатной почвой для изучения региона, в котором
проживает ученик. Темы могут иметь выраженный краеведческий характер.
Проект может включать как фундаментальный, так и прикладной
аспекты. Кроме того, в области биологии и экологии легко формулируются
комплексные, интегрированные темы для исследовательских проектов,
например, на стыке биологии и химии, или биологии и физики, экологии и
социологии и т.д.
Чтобы не ошибиться с выбором темы исследования, следует провести
большую предварительную работу – побудить ученика получить как можно
больше информации по интересующей его проблеме. Это позволит ему более
четко определиться с конкретной темой, понять ее место в общей
проблематике, подскажет характер исследования – теоретический или
экспериментальный, а также варианты выбора методологии и методов
5
6
исследования. Кроме того, погружение в проблему позволит ученику
осознать актуальность выбранной темы.
2. Требования к исследовательскому проекту
Основные
требования,
предъявляемые
к
исследовательской
работе/проекту ученика, относятся к содержанию, структуре, объёму, форме
изложения, а также оформлению.
Учебно-исследовательский
проект
должен
включать
следующие
элементы:

Титульный лист (Приложение 1)

Содержание (Приложение 2)

Перечень принятых в научной литературе сокращений (например, ФАР фотосинтетически активная радиация; ДНК – дезоксирибонуклеиновая
кислота и т.п.)

Введение

Обзор литературы

Объекты и методы исследования

Результаты исследования и их обсуждение

Заключение и/или Выводы

Список цитированной литературы

Приложения
Введение. В этой части работы даётся общая характеристика
исследования, его место в фундаментальной или прикладной научной
проблеме,
обоснование
исследования
и
актуальности
конкретные
задачи,
темы.
Формулируется
направленные
на
цель
реализацию
обозначенной цели. Цель и задачи должны быть сформулированы четко,
ясно, лапидарно, строгим научным языком.
Обзор литературы. Основная цель этого раздела – анализ состояния
проблемы, в рамках которой сформулирована тема исследования. Эта часть
работы фактически представляет собой реферат, составленный на основе
прочитанной школьником литературы и источников. Приводится описание
6
7
того, что уже известно в данной области, отмечают, что не известно или не
объяснено.
При изложении материала необходимо обязательно делать ссылки на
используемые источники и литературу. Ссылки расставляются по мере
упоминания опубликованной информации. Есть два способа, как сослаться
на литературу: 1. Ссылка на номер в квадратных скобках, соответствующий
порядковому номеру работы в списке литературы, например, 1, 24, 27-30. В
списке литературы цитируемые источники располагаются в порядке
цитирования в тексте; 2. Ссылка в круглых скобках с указанием авторов и
года издания, например (Мокроносов, 1980; Киселева, Зимницкая, 2009). В
этом случае в Списке литературы источники располагаются в алфавитном
порядке.
Если фрагмент опубликованного текста переписывается в работу без
изменений, т.е. цитируется, он заключается в кавычки, а в конце цитаты
обязательно указывается ссылка на работу с указанием страницы, с которой
взята цитата.
В обзоре литературы следует избегать отклонений от темы работы,
нарушения логической последовательности в анализе фактов и идей,
искажения мысли авторов, чьи работы цитируются. Текст должен быть
чётким и лаконичным, не допускающим неоднозначных толкований. Нельзя
произвольно сокращать слова, кроме общепринятых сокращений.
При использовании рисунков, схем, таблиц, заимствованных в
цитируемой литературе, обязательна ссылка на источник в названии рисунка,
схемы или таблицы.
В конце данного раздела следует подвести итог, обозначив кратко, что
известно по данной теме, а что требует дальнейшего изучения.
Объекты
и
методы
исследования.
Эта
часть
работы
дает
представление об объектах исследования или использованных материалах и
методах. Если необходимо, раздел может предваряться описанием района
7
8
исследований. В этом случае его следует назвать «Район, объекты
(материалы) и методы исследования.
Цель этого раздела – убедить рецензентов и слушателей в том, что
исследование спланировано корректно, использованы подходящие для
достижения цели исследования объекты, применены адекватные методы
изучения объектов или предмета исследования, полученные данные
статистически достоверны.
Описание объектов исследования предполагает их перечень. Если
объектами являются конкретные виды живых организмов, приводятся их
русские и латинские названия. Упоминаются методы, использованные в
работе, и дается описание конкретных методик и ссылки на литературу или
источники с описанием этих методик. Методики должна быть описаны
достаточно подробно, чтобы не возникали вопросы по технике эксперимента.
Например: «Содержание хлорофилла в листьях березы определяли в
ацетоновых экстрактах спектрофотометрическим методом с использованием
прибора Apel UV-VIS 303 (Япония) при длине волны 652 нм, используя
методику Арнона 5». В скобках – ссылка на источник, в котором методика
подробно описана.
В идеале методика должна быть изложена так, чтобы при желании её
мог воспроизвести каждый, кто захочет повторить опыты, изложенные в
работе. Однако не следует вдаваться в несущественные детали опытов.
Например: «Для приготовления 80% ацетона брали стакан объёмом 100мл,
вливали в него 80мл ацетона и добавляли 20 мл воды”. Вместо этой фразы
можно сказать: “Для выделения пигментов использовали 80% ацетон”.
Хорошо известные стандартные методики можно не описывать, достаточно
сделать ссылку на работу, где они опубликованы.
В конце раздела следует указать число биологических и аналитических
повторностей каждого опыта и число повторений опытов, а также указать,
применял ли автор статистические методы обработки массива полученных
данных и какие.
8
9
Результаты исследования и их обсуждение. В этом разделе приводят
описание результатов исследования, а также их обобщение и обсуждение с
учетом сведений, прочитанных в научной литературе. Как правило, данные
представляют в виде текстового описания и таблиц, диаграмм или графиков.
За описанием результатов следует размещать иллюстрации и таблицы. При
описании результатов на таблицы и рисунки в тексте делают ссылки. Ссылки
заключают в круглые скобки. Рисунки и таблицы позволяют в сжатой форме
наглядно иллюстрировать полученные результаты. Каждая иллюстрация или
таблица
нумеруется
(отдельно
рисунки
и
таблицы),
обозначается,
соответственно, «Рисунок …» или «Таблица… » с указанием ее названия.
Оно составляется таким образом, чтобы основное содержание иллюстрации
или таблицы было понятно без чтения текста. Подпись должна быть ясной,
краткой, содержать пояснения (легенду).
В этом разделе работы внимание следует уделить обсуждению
результатов. Оно включает не только комментирование отдельных графиков
или таблиц, но и совместное рассмотрение полученных фактов, поиск
внутренней связи между ними, выстраивание причинно-следственных связей,
соотнесение
полученных
результатов
с
известными
фактами,
закономерностями, о которых школьник узнал, работая с научной
литературой.
Заключение и/или Выводы. В этой части работы в обобщенном виде
формулируется итог исследования, указывается, какой вклад был внесен в
решение поставленных автором задач и цели, проблемы в целом,
формулируются
выводы.
Необходимо
предостеречь
от
перечисления
основных результатов исследования в этой части работы. Заключение может
содержать обобщающую схему, интегрирующую полученные школьником
новые для него знания с известными из научной литературы. Также в
Заключении могут быть даны практические рекомендации, если была
поставлена соответствующая задача.
9
10
Выводы, сделанные на основании результатов исследования, должны
соответствовать поставленным задачам и не противоречить полученным
данным.
Список цитированной литературы. Оформляется в соответствии с
требованиями ГОСТ 7.32-2001
Примеры:
для книг 1, 2 или 3 авторов
Сергеев Б.Ф. Удивительное об амфибиях. - М.: Наука, 1971.- 166с.
для книг 4 и более авторов
Растения и животные. Руководство для натуралиста / К. Нидон, И. Петерман,
П.Шеффель и др. -М.: Мир, 1991. - 259с.
для статей из журналов
Даревский В.С., Пономаренко А.Г., Кузнецов Г.В. Зоогеография прибрежных
островов Вьетнама // Природа. - 1991.-№9. - С.42-49
для статей из книг
Богорад Л. Обзор возможностей и перспектив генетической инженерии в
растениеводстве // Химия и обеспечение человечества пищей. С.484-496.
Интернет-источники и электронные ресурсы
Рубина Л. Я. Повышение роли общественности в модернизации
российского образования [Электронный ресурс] // Демократизация и
перспективы развития международного сотрудничества : Сб. материалов
Междунар.
науч.-практ.
конф.,
Омск,
21–22
марта
2003
г.
URL:
http://www.prof.msu.ru/publ/omsk2/o52.htm (дата обращения: 04.05.2011).
Приложения. Работа может содержать приложения. В этот раздел
обычно помещают данные первичной статистической обработки результатов,
карты,
схемы,
фотографии
и
другие
материалы,
которые
дают
дополнительную информацию к результатам. Приложения нумеруются,
каждое новое располагается на отдельной странице. Однако работа может не
содержать этого раздела.
10
11
Правила
оформления
работы.
Работа
должна
представлять
завершённое исследование, быть написана грамотно, строгим научным
языком, не должна допускать жаргонизмов. При этом не следует увлекаться
излишне «наукообразным» языком, изобилием терминов, содержание
которых мало понятно самому школьнику. Принято писать и докладывать
работу от третьего лица множественного числа, так как прямо или косвенно в
выполнении работы участвует не только автор, преимущественно излагать
текст в прошедшем времени, по возможности, без возвратных форм глаголов.
Объем исследовательского проекта без учета приложений не должен
быть менее 12 и более 24 страниц печатного текста. Ученик представляет
текст работы на русском языке. Работа должна быть напечатана на белой
бумаге формата А4 книжной ориентации с одной стороны листа через
полтора интервала гарнитурой Таймс, размер шрифта 12, цвет черный. Поля:
левое – 30 мм, правое – 10 мм, верхнее – 20 мм, нижнее – 20 мм. Текст
должен быть выровнен по ширине.
Каждый раздел начинают с новой страницы, подразделы внутри
разделов продолжаются на странице.
Единицы физических величин должны приводиться в системе СИ.
Отдельные формулы, условные знаки и тому подобные обозначения
вставляются из соответствующих редакторов или как вставка символа.
Все листы работы, включая иллюстрации, список литературы и
приложения, нумеруются по порядку от титульного листа (на котором номер
не ставится) до последнего. Номер страницы печатается внизу по центру,
начиная со второго листа. Работа должна быть сброшюрована.
3.
Защита проекта
Заключительным этапом в выполнении исследовательского проекта
является его защита перед аудиторией. Защита осуществляется в форме
авторского доклада. Для успешной защиты необходимо в совершенстве
11
12
владеть как литературными данными, так и собственными. Необходимо
составить доклад по материалам работы, отражающий суть проделанной
работы и выводы из неё. Школьник должен представить на защиту
иллюстративный
материал
в
виде
мультимедийной
презентации.
Презентация по содержанию должна соответствовать работе, представленной
в печатном виде. Ученик может демонстрировать образцы или материалы
(коллекции, опытные образцы, прототипы), полученные в ходе выполнения
проекта, если это наглядно демонстрирует результат исследования. Доклад
должен быть структурирован, изложен четко, в меру громко, без излишнего
эмоционального окрашивания. Время доклада – 7-8 минут. После доклада
автор отвечает на вопросы присутствующих учителей (защита на уроке),
членов жюри и других участников (на конференции). Вопросы могут быть
заданы только по теме исследовательского проекта. Ответы на вопросы
должны быть даны по существу вопроса, быть краткими и четкими.
4.
Оценка проекта
Выполнение исследовательского проекта – это большой и серьезный
труд ученика и его руководителя. Критерии оценки формулируются в
каждом случае жюри той конференции, на которой школьник презентует
свое исследование. Однако можно выделить наиболее общие и вероятные
позиции, по которым работа будет оценена:
1. Структура работы, ее объем, оформление
2. Содержание – цель и
задачи, актуальность, правомерность
использования объектов и методов для решения поставленных
задач, качество результатов, уровень их осмысления
3. Степень самостоятельности учащегося при выполнении проекта
4. Доклад, умение ясно и четко излагать результаты и выводы, умение
отвечать на вопросы, вести дискуссию.
5.
1. Вахмистров
Рекомендуемая литература
Д.Б. Как писать научную статью по физиологии
растений// Физиология растений. - 1981.- Т. 28,вып. 4. - С. 860 - 872.
12
13
2. Гецов Г. Работа с книгой: рациональные приёмы. - М.: Книга, 1984.
С. 77-78.
3. ГОСТ 7.32-2001 (издание 2006 г. с изменением №1, утвержденным
в июне 2005 г.).
4. Гурвич Е.М. Исследовательская деятельность детей как механизм
формирования представлений о поливерсионности мира создания навыков
исследования
ситуаций
//
Развитие
исследовательской
деятельности
учащихся: Методический сборник. М.: Народное образование, 2001. С.68-80
5. Захлебный А.Н., Суравегина И.Т. Экологическое образование
школьников
во
внеклассной
работе:
пособие
для
учителя.
-
М.:
Просвещение,1984.-102с.
6. Кулёв А.В. Как написать и оформить реферативную работу //
Биология в школе. -1995. - №2. - С. 33-35.
7. Меренкова О.Ю. Научно-исследовательская работа в школе: в
помощь учителю, классному руководителю. Методическое пособие. – М.: УЦ
Перспектива, 2011. – 48с.
8. Пахомова Н.Ю. Учебные проекты: его возможности. //Учитель, №
4, 2000, - с.52-55
9. Сергиевский Д.О. Об оформлении учащимися самостоятельных
работ (исследовательского характера) по биологии. // Биология в школе. 1987. - №2. - С. 74-76.
10. http://rudocs.exdat.com. Научно-исследовательская работа в школе.
11. http://www.vsoh1.ru.
Требования
к
научно-исследовательской
работе.
12. http://schools.keldysh.ru. Методический сайт лаборатории методики
и информационной поддержки развития образования МИОО.
13. www.issl.dnttm.ru
14. www.konkurs.dnttm.ru
13
14
Приложение 1.
Титульный лист
Управление образования ………..
г. ………….
МОУ № …….
ТЕМА:………..
(исследовательский проект)
Выполнил: ученик … класса ……..
Руководитель(и) ………
Город, год
14
15
Приложение 2.
Содержание
Перечень сокращений
2
Введение
3
1. Обзор литературы
5
2. Объекты и методы исследования
10
3. Результаты исследования и их обсуждение
12
3.1. Например, Эксперимент 1
12
3.2. Например, Эксперимент 2…
16
4. Заключение и/или Выводы
20
5. Список цитированной литературы
23
6. Приложения
24
15
16
Приложение 3
Примерный перечень тем исследовательских проектов
1. Экологические темы:
Токсичность тяжелых металлов для растений.
Влияние ионов металлов на рост растений.
Разработка методов биотестирования.
Влияние условий среды на активность ферментов.
Оценка качества воды из водоемов и водопровода.
Оценка загрязнения снежного покрова в городе.
Тяжелые металлы в почвах пришкольного участка.
Изучение действия выбросов автомобильного транспорта на рост древесных
растений.
Исследование экологической среды жилого помещения.
Бытовая химия в нашем доме и альтернативные способы уборки.
Изучение влияния рекреационной нагрузки на состояние лесопарков города.
Влияние
выбросов
автомобильного
транспорта
на
энтомофауну
и
растительность города.
Оценка
устойчивости
древесно-кустарниковых
растений
в
зеленых
насаждениях жилых и промышленных районов.
2. Ботанические темы:
Биоразнообразие
Урала (Разнообразие лекарственных растений на Урале
(эфиромасличных, технических, пищевых и т.д.)).
Микосимбиотрофные связи инвазионных видов растений.
Изучение
биологических
особенностей
водорослей
в
искусственных
условиях.
Раннецветущие растения Урала.
Хранение клубней, луковиц, клубнелуковиц, корневищ в школьной теплице.
16
17
Изучение влияния разных видов органических и минеральных удоьрений на
культурные растения.
Влияние внешних факторов на прорастание семян разных видов растений.
Оценка эффективности семенного и вегетативного размножения у редких
видов растений.
Состояние популяций и оценка ресурсных запасов хозяйственно-ценных
видов растений.
3. Зоологические темы:
Опылители и эффективность опыления инвазионных видов растений.
Груминг и иерархическое положение у различных видов животных.
Особенности ранних этапов развития декоративных пород животных.
Взаимоотношения в условиях искусственного содержания различных видов
животных.
Исследование особенностей поведения животных в условиях неволи.
Изучение влияния противоакарицидной обработки на численность и
многообразие наземных беспозвоночных животных.
Влияние температуры и света на развитие личинок животных.
Дневные бабочки Урала.
Зимующие птицы в городе Екатеринбурге.
Орнитофауна парков Екатеринбурга.
Содержание палочника вьетнамского в условиях неволи.
Размножение и развитие шпорцевой лягушки в неволе.
Изучение среднеазиатских черепах в природных экосистемах и домашнем
зооуголке.
Особенности образа жизни и поведения морских свинок в домашних
условиях.
4. Микробиологические и биотехнологические темы:
Микрофлора воздуха жилых и школьных помещений.
Мир биотехнологий - возможности применения в биологии и медицине.
17
18
Разработка методов клонирования видов растений.
5. Гигиена и здоровье
Влияние компьютера на успеваемость учащихся среднего звена.
Исследование влияния визуальной среды на здоровье человека.
6. Теоретические проблемы:
Биотехнология - надежды и свершения.
Научные и этические проблемы клонирования.
Проблема регуляции в живых системах.
Искусственные органы - проблема и перспективы.
Роль личности в науке.
Протеомика, геномика, метаболомика - новые направления в биологии.
Мигрирующий геном - что это такое?
Современные взгляды на природу старения.
Пептиды - уникальные биологически-активные соединения.
Новые вакцины - надежды и свершения.
Паразитизм - особенности взаимоотношения живых организмов.
Новые методы исследования живых систем
Биологические маячки - механизмы свечения у животных.
Роль катализа в живых системах.
Микроэлементы - характеристика и биологическая роль.
Почему мы не похожи друг на друга? (иммунологические аспекты)
Вирус СПИД и человек - динамика борьбы.
Аллергия - что это такое?
Симбиоз в жизни растений и животных.
Человек и окружающая среда - итоги эволюции человеческого общества.
Откуда мы? (проблема возникновения жизни)
Уровни организации живых систем.
Прионы - новые возбудители болезней.
Эволюция человека – прошлое, настоящее будущее..
Движения в живом мире.
18
19
Живые «чудовища» - многообразие глубоководных живых организмов.
Они рядом с нами - редкие и исчезающие живые организмы.
Микробы - «друзья» или «враги»?
Живые ископаемые – реликты и эндемы.
19