Научно- исследовательская работа учащихся по изучению популяций растений в условиях летнего лагеря

     «Научно- исследовательская работа учащихся по изучению популяций растений в условиях летнего лагеря»

     (Курсовая  работа) 
 
 
 
 

Содержание 

     Введение 3

     Глава 1. Научно- исследовательская работа школьников 5

     1.1.Характеристика научно- исследовательской работы учащихся в школе 5

     1.2. Научно- исследовательский лагерь «Юный исследователь» 14

     1.3. Популяция растений как объект изучения учащихся 16

     Глава 2. Методика научно- исследовательских работ учащихся в условиях летнего лагеря 19

     2.1.Формы и методы научно- исследовательской работы в условиях лагеря 19

     2.2. Методика научно- исследовательских работ по изучению популяций растений 28

     Заключение 34

     Список использованной литературы 36

Приложения 

Введение

      Организация и дальнейшее развитие научно-исследовательской  работы школьников - одна из основных форм творческой работы с молодежью. Она  требует применения современных  информационных технологий, обеспечивающих доступ к необходимым профильным базам, банкам данных, источникам информации по теме исследования.

      Как показывает опыт, метод проектов и  деятельностный подход к обучению как нельзя лучше решают задачи новой школы. Раннее приобщение детей к научно-исследовательской и поисковой деятельности позволяет наиболее полно определять и развивать интеллектуальные и творческие способности, причем не только в старшей школе, но и в начальной. Исследовательская работа обучающихся как самостоятельный вид учебной деятельности осуществляется на всех уровнях образовательной системы в разном объёме.

      Сейчас  в Республике Саха сложилась и  успешно действует практика научно-практических конференций, на которых юные исследователи  выступают с сообщениями об исследованиях, выполненных самостоятельно или  под руководством школьных учителей, преподавателей вузов, научных сотрудников  институтов. Подобные мероприятия не замыкаются в рамках страны, а выходят  международный уровень. Многолетний  опыт работы ведущих учителей-методистов показывает, что любовь к предмету, интерес к той или иной области  естествознания не редко рождаются  именно на умело проведенной экскурсии. Этим обоснована актуальность выбранной  темы работы: «Научно- исследовательская работа учащихся по изучению популяций растений в условиях летнего лагеря».

      Цель  работы – разработка методики изучения популяций растений  в условиях летнего лагеря для повышения  эффективности обучения учащихся.

      Задачи  исследования:

      1. Анализ литературных источников  по проблемам организации и  методики проведения научно-исследовательской  работы учащихся по биологии.

      2. Анализ содержания и структуры  понятия «популяция растений».

      3. Разработка методики проведения  научно- исследовательской работы  учащихся по изучению популяций  растений  в условиях летнего  лагеря.

Глава 1. Научно- исследовательская  работа школьников

     1.1.Характеристика  научно- исследовательской работы  учащихся в школе

    Обучение  школьников специальными знаниями, а  также развитие у них общих  умений и навыков, необходимых в  исследовательском поиске, - одна из основных практических задач современного образования.

    Общие исследовательские умения и навыки – это: умения видеть проблемы; задавать вопросы; выдвигать гипотезы; давать определение понятиям; классифицировать; умения и навыки наблюдения; проведения экспериментов; умения делать выводы и  умозаключения; умения и навыки структурирования материала; работы с текстом; умение доказывать и защищать свои идеи [3, c.17].

    Логика  каждого исследования специфична. Исследователь  исходит из характера проблемы, целей  и задач работы, конкретного материала, которым он располагает, уровня оснащённости исследования и своих возможностей. Обратимся к основным категориям исследовательской работы и разберём примерный алгоритм разработки программ исследования.

      Проблема исследования как категория  предлагает исследование неизвестного  в науке, что предстоит открыть,  доказать, изучить с новых позиций.  Проблема – это затруднение,  неопределенность. Чтобы устранить  проблему, требуются действия, в  первую очередь – это действия, направленные на исследование  всего, что связано с данной  проблемной ситуацией. Поиск проблем  – дело непростое. Найти проблему  часто труднее и поучительнее, чем решить ее. Выполняя эту  часть исследовательской работы  с ребенком, следует проявить  гибкость и не стоит непременно  требовать ясного осознания и  формулирования проблемы, четкого  обозначения цели. Вполне достаточно  ее общей, приблизительной характеристики [13, c.52].

    Умение  видеть проблемы – интегральное свойство, характеризующее мышление человека.

    Одно  из самых важных свойств в деле выявления проблем – способность  изменять собственную точку зрения, смотреть на объект исследования с  разных сторон. Ведь если смотреть на один и тот же объект с разных точек  зрения, то обязательно увидишь то, что ускользает от традиционного  взгляда и часто не замечается другими.

    Тема  отражает проблему в её характерных  чертах. Удачная, точная в смысловом  отношении формулировка темы уточняет проблему, очерчивает рамки исследования, конкретизирует основной замысел, создавая тем самым предпосылки успеха работы в целом.

    Правила выбора темы

    •Тема должна быть интересна ребенку, должна увлекать его.

    •Тема должна быть выполнима, решение ее должно принести реальную пользу участникам исследования.

    •Тема должна быть оригинальной, в ней  необходим элемент неожиданности, необычности.

    •Тема должна быть такой, чтобы работа могла  быть выполнена относительно быстро.

    •Помогая  учащемуся выбрать тему, старайтесь сами держаться ближе к той  сфере, в которой сами чувствуете себя одаренным.

    •Педагог  тоже должен чувствовать себя исследователем.

    Приступая к работе над темой, очень важно  иметь её план, хотя бы в самой  общей форме. Он поможет ученику  отыскать, собирать, накопить первоисточники по теме. По мере изучения и первичного ознакомления с литературой принятый план, безусловно, будет видоизменяться. Однако ориентировочный план даст возможность  связать в единое целое разнообразную  информацию. Поэтому такой план надо составить как можно раньше, и  в его составлении незаменима помощь руководителя работы.

    Актуальность  выбранной темы обосновывает необходимость  проведения исследования.

    Объект  исследования – это область, в  рамках которой ведётся исследование совокупности связей, отношений и  свойств как источника необходимой  для исследователя информации.

    Предмет исследования более конкретен и  включает только те связи и отношения, которые подлежат непосредственному  изучению в данной работе, он устанавливает  границы научного поиска в каждом объекте. Предмет всегда изучается  в рамках какого-то объекта.

    Чтобы не уклониться от избранной темы, необходимо ясно и точно представить себе цель и задачи исследования. Их определение  позволит ученику более экономно и с большей целеустремлённостью  собирать материал и обрабатывать его.

    Цель  формулируется кратко и предельно  точно, в смысловом отношении  выражая то основное, что намеревается сделать исследователь. Как правило, цель начинается с глаголов: «выяснить», «выявить», «сформировать», «обосновать», «провести» и т.д.

    Цель  конкретизируется и развивается  в задачах исследования. В задачах  обозначают комплекс проблем, которые  необходимо решить в ходе эксперимента. Задачи могут отражать определённую пошаговость достижения цели, последовательность действий. Решение задачи позволяет пройти определенный этап исследования. Формулировка задач тесно связана со структурой исследования, причем отдельные задачи могут быть поставлены как для теоретической (обзор литературы по проблеме), так и для экспериментальной части исследования. Задачи определяют содержание исследования и структуру текста работы.

    Гипотеза  исследования – это развёрнутое  предположение, подробно излагающее модель, методику, систему мер, то есть технологию того нововведения, в результате которого ожидается достижение цели исследования. Гипотез может быть несколько  – какие-то из них подтвердятся, какие-то нет. Как правило, гипотеза формулируется в виде сложноподчинённого предложения («Если…, то…» или «Чем…, тем…»). Делая предположения, обычно используются слова: может быть, предположим, допустим, возможно, что если, наверное. В ходе эксперимента гипотеза уточняется, дополняется, развивается или отвергается.

    Гипотеза  – это основание, предположение, суждение о закономерной связи явлений. Дети часто высказывают самые  разные гипотезы по поводу того, что  видят, слышат, чувствуют. Множество  интересных гипотез рождается в  результате попыток поиска ответов  на собственные вопросы. Гипотеза –  это предвидение событий. Изначально гипотеза не истинна и не ложна  – она просто не определена. Стоит  ее подтвердить, как она становится теорией, если ее опровергнуть, она  также прекращает свое существование, превращаясь из гипотезы в ложное предположение.

    Первое, что заставляет появиться на свет гипотезу, это – проблема. Способы  проверки гипотез обычно делятся  на две большие группы: теоретические  и эмпирические. Первые предполагают опору на логику и анализ других теорий (имеющихся знаний), в рамках которых данная гипотеза выдвинута. Эмпирические способы проверки гипотез  предполагают наблюдения и эксперименты.

    Построение  гипотез – основа исследовательского, творческого мышления. Гипотезы позволяют  открывать и затем в ходе теоретического анализа, мысленных или реальных экспериментов оценивать их вероятность. Таким образом, гипотезы дают возможность  увидеть проблему в другом свете, посмотреть на ситуацию с другой стороны.

    Выбор конкретных методик и методов  исследования определяется, прежде всего, характером объекта изучения, предметом, целью и задачами исследования. Методика – это совокупность приёмов, способов исследования, порядок их применения и вид интерпретации полученных с их помощью результатов. Иными  словами методы научного исследования – это способ изучения объектов исследования.

    Методы  научного исследования:

    1. Методы, направленные на теоретическое  изучение проблемы, например на  изучение литературных источников, письменных, архивных материалов;

    2. Методы, обеспечивающие получение  практических результатов исследования  проблемы: наблюдение, беседа, анкетирование.

    Методы  исследования обеспечивают большую  точность и глубину изучения избранной  проблемы, обеспечивают решение поставленных в работе задач.

    Необходимым компонентом программы является установление сроков исследования. Сроки  должны быть достаточны для проверки воспроизводимость, надёжности и стабильности результатов, их обсуждения и апробации [25, c.92].

    Основные  этапы исследования:

      •Первый этап – подготовительный  – включает в себя выбор  проблемы и темы, определение  и подготовку объекта и предмета, разработку целей и задач, гипотезы  исследования, подготовку инструментария, обучение участников исследования, выбор методов и разработку  методики исследования.

    •Второй этап – конструирующий (постановочный, создающий) – содержит непосредственно  исследование (возможна и его разбивка на этапы).

    •Третий этап – корректирующий: это формулирование предварительных выводов, их апробирование  и уточнение.

    •Четвёртый  этап – контрольный.

    •Пятый  – заключительный – подведение итогов и оформление результатов.

      Задачи, сроки и план исследования  должны соответствовать выбранным для исследования объекту, предмету и цели.

    Не  менее важным является и умение представить  результаты своего исследования на публике, приведём несколько моделей защиты исследовательской работы:

    I. “Классическая”.

    Устное  выступление сосредоточено на принципиальных вопросах:

    1. тема исследования и ее актуальность;

    2. круг использованных источников  и основные научные ходы к  проблеме;

    3. новизна работы (изучение малоизвестных  источников, движение новой версии, новые подходы к решению проблем  и т. д.);

    4. основные выводы по содержанию  реферата.

    II. “Индивидуальная”.

    Раскрываются  личные аспекты работы над рефератом:

    1. обоснование выбора темы реферата;

    2. способы работы над рефератом;

    3. оригинальные находки, собственные  суждения, интересные моменты;

    4. личная значимость проделанной  работы;

    5. перспективы продолжения исследования.

    III “Творческая” защита предполагает:

    1. оформление стенда с документальным  и иллюстративным материалом  по теме исследования, их комментарий;

    2. демонстрацию слайдов, видеозаписей, прослушивание аудио записей,  подготовленных в процессе реферирования;

    3. яркое, оригинальное представление  фрагмента основной части реферата  и др.

    Основным  отличительным признаком исследовательской деятельности является наличие таких элементов, как практическая методика исследования выбранного явления, собственный экспериментальный материал (в гуманитарной области это могут быть сведения первоисточников), анализ собственных данных и вытекающие из него выводы.

    Важно, что при реализации творческой деятельности главным является подход, а не состав источников, на основании которого выполняются работы. Это особенно показательно в гуманитарных областях. Мы сталкивались с тем, что на одних и тех же источниках возможно выполнить и реферативную, и исследовательскую работу. Суть исследовательской работы состоит в сопоставлении данных первоисточников, их творческом анализе и произведенных на его основе выводах. Суть реферативной работы - в подборе материала из первоисточников, наиболее полно освещающих избранную проблему.

    Научный (исследовательский) подход является одним из способов познания человеком окружающего мира (наряду с религиозным способом, познанием через искусство и др.). Этот подход имеет четко установленные и принятые в научном мире черты, которые позволяют считать работу исследовательской.

    Что же должно присутствовать в исследовательской работе?

    Во-первых, должна быть сформулирована цель исследования. Очень часто, читая текст, трудно понять, зачем он написан. В некоторых художественных произведениях по авторскому замыслу развязка, объясняющая цель написания романа или рассказа, наступает только в конце. В исследовательских же работах композиция и структура стандартны, от этих стандартов (или правил) нельзя отступать (как, например, в футболе нельзя играть руками).

    Цель  исследования обычно состоит в изучении определенных явлений (для иллюстрации возьмем гипотетический пример из области наук о Земле - изучение кислотности воды в водных объектах N-ro заповедника. Все, сказанное ниже, может быть применено и для любой гуманитарной области).

    В исследовании важно выдвинуть  гипотезу. Это позволяет конкретизировать предмет исследования. В ходе работы она может быть либо подтверждена, либо опровергнута. Гипотеза должна быть обоснованной, т. е. подкрепляться литературными данными и логическими соображениями. В нашем примере гипотезой исследования может быть зависимость кислотности воды от глубины водоема. Такое предположение определяет и выбор водоемов для отбора проб (мелкие и глубокие).

    После этого необходимо поставить задачи исследования. Задачи и цели - не одно и то же. Задачи показывают, что вы собираетесь делать (например, провести отбор определенного количества проб воды из разных объектов и определить их кислотность с помощью индикатора, назовем его условно «лакмусовой бумажкой»).

    В работе должен присутствовать литературный обзор, т. е. краткая характеристика того, что известно об исследуемом явлении, в каком направлении работают другие исследователи. В обзоре вы должны показать, что знакомы с областью исследований по нескольким источникам и ставите новую задачу, а не «изобретаете велосипед». Написание литобзора поможет вам более свободно овладеть материалом, обоснованно отвечать на вопросы во время доклада.

    Использованные  в нашем примере правила отбора и определения кислотности воды являются методикой исследования, ее описание должно присутствовать в работе (в какие банки отбирается вода, с берега или с лодки, с какой глубины, ночью или днем, сразу ли используется «лакмус», каким образом определяется его цвет (на глаз или с помощью цветового клина), как записываются результаты). Докладчик должен отдавать себе отчет, в каких границах применима данная методика и какова ее устойчивость (например, возможные последствия использования недостаточно чистых банок):

    Далее представляются собственные данные. Необходимо четко понимать разницу между рабочими данными и данными, представляемыми в тексте работы. В процессе исследования часто получается большой массив чисел (или иных данных), которые представлять не нужно. В тексте числа и конкретные примеры служат для иллюстрации и общей характеристики, полученных в ходе исследования результатов, на основании которых делаются выводы. Поэтому обычно рабочие данные обрабатывают и в тексте представляют только самые необходимые. Наиболее наглядная форма представления данных - графическая. Поставьте себя на место читателя, которому за время прочтения работы (а это 5-10 минут), нужно разобраться и в работе, и в характере представленных результатов, и постарайтесь максимально облегчить восприятие текста.

    Полученные  данные необходимо сопоставить друг с другом и с литературными источниками и проанализировать, т. е. установить и сформулировать закономерности, обнаруженные в процессе исследования.

    И завершается работа выводами, в которых тезисно, по порядку, излагаются результаты работы. Выводы должны соответствовать целям, задачам и гипотезе исследования, и отвечать на поставленные вопросы.

    Исследовательская работа и доклад по ней - совершенно разные жанры научного творчества. Выступая с докладом нельзя зачитывать всю работу, перегружать его лишними данными. Действительно, для освещения сути работы хватает и 10 минут, предусмотренных регламентом выступлений. Все остальное, если у аудитории возник интерес, излагается в ответах на вопросы или в кулуарах. Главная задача докладчика сочно сформулировать и эмоционально изложить саму суть исследования, лаконично проиллюстрировав ее небольшим количеством яркого, образно оформленного, удобного для восприятия иллюстративного материала. Доклад - личностная форма содержательного общения ученых, докладчик должен донести до слушателей свою индивидуальность в исследовании, и тогда вся работа становится более понятной [3, c.15].

    Не  следует забывать о правилах этики, принятых в научном мире. Участники любой конференции - прежде всего коллеги, познающие наш сложный мир рука об руку. Поэтому главным в отношениях ученых должно быть взаимное уважение. Иногда неосторожный, непродуманный поступок может обидеть других (например, выход из аудитории во время доклада).

    Исследовательские работы школьников лишь первый шаг в науке, а настоящее, самостоятельное научное исследование возможно лишь после получения качественного, разностороннего высшего образования.

     1.2. Научно- исследовательский лагерь «Юный исследователь»

     Научно  – исследовательский лагерь учащихся Сюлинской школы был образован в 2003 году. Лагерь функционировал на базе научно производственного стационара Института северного луговодства.

    Цель:

      выявление и поддержка учащихся, склонных к занятию исследовательской  деятельностью;

    развитие  интеллектуальных, творческих способностей учащихся, поддержка научно-исследовательской  работы в школе;

    развитие  личности, способной к самоактуализации в постоянно изменяющихся социокультурных условиях

      Задачи:

    1.    вовлечение в учебную научно-исследовательскую  работу талантливых школьников, выявление и отбор школьников, способных к научно-исследовательской  деятельности и дополнительная  работа с ними;

    2.     сбор, изучение и обработка материалов  и экспериментальных данных для  проведения собственных научных  исследований,

    3.     развитие поисковой активности  у учащихся;

    4.     гармоничное сочетание учебно-научной  и воспитательной работы с  активным отдыхом и оздоровлением; 

     5.     экологическое воспитание  учащихся, формирование позитивного  опыта взаимодействия ребенка  с окружающим миром;

    6.    ознакомление учащихся с биологическими  особенностями многолетних трав, овощных культур и  кустарниковых  растений.

    По  школьной программе учащиеся изучают  с 5 по 11 класс предмет «Основы  северного земледелия». Предмет  дает  основы сельскохозяйственных знаний по земледелию и механизации, в которой летом учащиеся полученные знания применяют на полевых опытах.

    Научные сотрудники Института работают по проекту  «Школа ВУЗ Наука», в которой организуются лекции, практические работы для школьников и учителей.

    По  результатам работы учащиеся участвуют  на НПК «Шаг в будущее» и 1 республиканском  молодежном научно – практическом семинаре «Растения Якутии: биоразнообразие, популяции, интродукция».

    Лагерь  работает на три сезона (июнь-август) охватывает  15 учащихся. Учащиеся занимаются по графику:

    I сезон - лекционные занятия по  усвоению теоретического материала  научных работ.

    II сезон – исследовательская работа. Сбор материалов, сравнение, наблюдение, заполнение дневников.

    III сезон – анализ исследовательской  работы. Приступают к оформлению  научных докладов.

    Темы  научных докладов:

      «Структура изменчивости морфологических  признаков и экологическое стратегия костреца безостого в разных условиях произрастания».

    «Онтогенетическая стратегия и тактики пырея  ползучего, бекмании восточной».

    «Ценопопуляционная  характеристика ячменя короткоостого».

    «Изучение условий выгонки декоративных луковичных растений».

    «Хаарыан хампа куох ойуурум…»

    «Сравнение  сортов по скороспелости, урожайности, устойчивости  к болезням и вредителям».

    «Изучение сортов картофеля».

     1.3. Популяция растений  как объект изучения учащихся

     ПОПУЛЯЦИЯ (от лат. populus - народ масса),  совокупность особей одного вида, совместно живущих на определенной территории, связанных между собой отношениями родства (потоком поколений), системой внутренних взаимоотношений и отграниченных от др. подобных совокупностей. В настоящее время существует два подхода к исследованию популяция: генетико-эволюционный и эколого-демографический.

     Понятие популяция возникло в связи с  развитием генетики в начале XX в. Этот термин введен В. Иохансеном в 1903 г. для обозначения естественной смеси особей одного вида, неоднородной в генетическом отношении. Генетический подход в определении популяция был преобладающим долгое время (вплоть до 40 х годов). Популяционная генетика изучала т. н. менделевские популяция, которые образованы организмами, размножающимися половым путем.

     Изучение  изменчивости видов растений и животных в пределах ареала привлекло внимание исследователей к представлению  о популяция как системе организмов одного вида (Н. И. Вавилов, В. Л. Комаров и др.).

     В ботанике понятие популяция сформировалось благодаря эколого-генетическим исследованиям  в 20-60 х годах XX в. (К. М. Завадский, М. А. Розанова, Е. Н. Синская, J. Clausen, G. Turesson). На основе этих работ была получена картина генетической и фенотипической неоднородности популяция растений и выявлены межпопуляционные различия, созданы представления о сложной популяционной структуре вида. Во второй половине XX в. исследовались популяция древесных пород в пределах естественного ареала (С. А. Мамаев, А. К. Махнев, Л. Ф. Семериков, Н. В. Глотов). Различные аспекты жизни популяция деревьев - возрастной состав, естественное изреживание, влияние экологических условий на численность и продуктивность - изучались еще до того, как понятие популяция стало широко использоваться (Г. Р. Эйтинген, Г. Ф. Морозов, В. Н. Сукачев). Развитие эколого-демографического или фитоценотического подхода к изучению популяция растений было связано с исследованиями школ Т. А. Работнова и А. А. Уранова в нашей стране, а также школы Дж. Харпера за рубежом. Сформировалось специальное направление - «популяционная биология растений». В отечественных работах популяция растений традиционно рассматривается как совокупность разновозрастных, разноразмерных растений, сменяющих друг друга в процессе смены поколений. Формируется представление о структуре популяция и ее изменениях в связи с экотопическими и ценотическими условиями. Разрабатывается представление о биоценозе как системе взаимодействующих популяция растений и животных (О. В. Смирнова). За рубежом большое внимание уделяется различным аспектам самоподдержания популяция и внутрипопуляционного регулирования (J. Harper). Популяции обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи. К ним относят: 1) численность - общее количество особей на выделяемой территории; 2) плотность - среднее число или масса особей на единицу площади или объема занимаемого популяция пространства; 3) рождаемость - число новых особей, появившихся за единицу временив результате размножения; 4) смертность - число особей, погибших в популяция за единицу времени; 5) прирост - разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным; 6) темп роста - средний прирост за единицу времени.