Технология исследования

Областное государственное бюджетное
образовательное учреждение
«Ивановский областной центр развития
дополнительного образования детей»
Гусева Анна Юрьевна
Учебно-исследовательская деятельность учащихся –
одна из основных форм экологического образования
Она имеет ряд особенностей:





Рассматривается как совместная деятельность
детей и педагогов;
Одна из главных задач педагога состоит в
ознакомлении учащихся с принципами и
организацией учебно-исследовательской
деятельности, в том числе междисциплинарными,
которые в дальнейшем могут быть применены на
практике;
Имеет проблемно-поисковую направленность;
Сочетает теоретические знания и практическую
деятельность;
Характеризуется высокой степенью достоверности и
объективности.
Принципы организации учебноисследовательской деятельности
Принцип системности - взаимосвязь и
взаимообусловленность целей, задач,
содержания, методов и форм
исследовательской деятельности; системность
объектов окружающей среды, являющихся
объектом изучения;
 Принцип научности - предполагает изучение
фундаментальных основ научного знания,
методов научного познания окружающего мира,
научного исследования явлений природы
 Принцип новизны - позволяет осмыслить идею
нового знания именно для участников
исследовательской деятельности

Принципы организации учебноисследовательской деятельности


Принцип социальной значимости
(востребованности) результата;
Принцип этапности (уровневости
исследования) - предполагает организацию
исследовательской деятельности,
учитывающую постепенный переход от
простых методов к более сложным и разумный
выбор уровня исследований (глубина
изучения, степень новизны и т.д.)
Принципы организации учебноисследовательской деятельности





Принцип непрерывности слежения –
мониторинговая деятельность учащихся
должна носить непрерывный характер;
Принцип преемственности;
Принцип доступности;
Краеведческий принцип;
Принцип учета возрастных особенностей и
возможностей учащихся.
В содержании учебно-исследовательской
деятельности можно выделить следующие
блоки:
Содержательный блок- система теоретических знаний;
 Деятельностный блок – первичные умения и навыки
планирования и реализации исследовательской
деятельности;
 Мотивационно-волевой блок (формирование
личностных качеств, необходимых для успешного
решения научных проблем)
 Информационный блок – современные
информационные технологии;
 Мировоззренческий блок (формирование взглядов и
принципов)

Организационные формы
исследовательской деятельности
Экологические практикумы
 Экологические лагеря
 Экологические проекты
 Экологические экспедиции
 Элективные курсы
 Интегрированные факультативы
 Реализация комплексных программ
дополнительного образования
 Научное общество

Экологические школы
Областная учебно-исследовательская
экспедиция
С 1997 года Центр ежегодно организует и проводит
областную учебно-исследовательскую экспедицию
учащихся. Традиционно она проходит на территории
Клязьминского боброво - выхухолевого заказника
(Южский район).
Ежегодно в экспедиции принимают участие
25-50 детей из различных муниципальных
образований области
Ивановская
область
Клязьминский
бобрововыхухолевый
заказник
Во время экспедиции учащиеся
изучают фауну и флору ООПТ,
экологическое состояние заказника в
целом и влияние антропогенной
нагрузки на охраняемые виды
Изучение грибов, лепидофауны и травянистой флоры заказника
Изучение колеофауны и орнитофауны заказника
В 2006 году ребята из
центра произвели посев
чилима (водяного ореха)
на озере Долгое. Сейчас
там образовалась
популяция из 120
растений, которые мы
бережно охраняем.
Ранее водяной орех
отмечался на
территории заказника
только в оз. Ореховое и
Сорокино.
А у нас все серьезно!
Материалы работ
передаются:
 в администрацию Клязьминского заказника для
составления «Летописи природы»,
национальный парк «Мещёра»;
 в Комитет Ивановской области по лесному
хозяйству,
 в Комитет Ивановской области по
природопользованию;
 в Ивановское отделение Союза охраны птиц
России,
 использовались для пополнения кадастровых
сведений по флоре и фауне Ивановской области и
в материалах по ведению Красной Книги
Ивановской области.
Уровни подготовки учащихся
Репродуктивный
 Частично-поисковый
 Учебно-исследовательский
 Научно-исследовательский

Учебно-исследовательская и научноисследовательская деятельность
( по Н.П. Харитонову)
Вид
Цель
Средство
Учебная
деятельность
Передача
Технологизация
заданного объема учебного процесса
ЗУН
Учебно-исследовательская
деятельность
Развитие и
обучение
учащихся
Моделирование
процесса получения
новых знаний
Научно-исследовательская
деятельность
Получение
объективно
нового знания
Повышение научного
потенциала
исследователя
Итогом любого исследования должна быть работа
(литературное произведение)
Классификация работ








Творческие работы (сочинения, описания и т.д.);
Реферативные работы (обзоры литературы);
Исследовательские работы:
Учебно-исследовательская работа;
Научно-исследовательская работа.
Комплексные работы ( работа должна иметь
общую цель и задачи для всего исследования,
общие выводы или заключение):
Отчет
Статья
Исследовательская работа
содержит обязательные элементы научного
исследования:
 постановка цели;
 формулирование задач;
 выбор методов сбора и обработки
фактического материала;
 проведение
наблюдений,
опытов
и
экспериментов;
 анализ
и
обсуждение
полученного
материала.
Отличия учебно-исследовательской и научноисследовательской работы

Выполняются учащимися
при постоянном контроле
руководителя, с
использованием
упрощенных методик
сбора и обработки
данных, или по
разработанному учебному
алгоритму. Цель
выполнения такой
работы- обучающая
Учебноисследовательские
работы

Исследования
выполняются
самостоятельно,
результаты имеют
научную ценность и не
являются
запрограммированными
руководителем.
Руководитель лишь
консультирует учащегося
Научноисследовательские
работы
Отличия учебно-исследовательской и научноисследовательской работы

Цель - ознакомление
учащихся с различными
методиками выполнения
работ, способами сбора,
обработки и анализа
полученного материала, а
так же направлена на
выработку умения
обобщать данные и
формулировать
результаты.
Учебноисследовательские
работы

Учащийся владеет в
полной мере всеми
методами сбора и
обработки данных, сам
планирует и организует
исследование,
формулирует цель, задачи
исследования.
Научноисследовательские
работы
Этапы проведения исследований
 Выбор темы и направления исследования;
 Постановка задач исследования;
 Выбор
методов
исследования
(анкетирование,
наблюдения, учеты, опыты, эксперимент, анализ и др.).
 Получение результатов (конкретные цифровые данные,
данные учетов, опытов, наблюдений и т.д.).
 Обобщение результатов, их сравнение с литературными
и другими данными,
выявление закономерностей
(построение графиков, таблиц, диаграмм с использованием
полученных данных, их статистическая обработка, анализ и
объяснение).
 Формулирование
выводов
по
проведенному
исследованию (получение ответов на поставленные в
задачах вопросы).
 Формулирование заключения о полученных результатов,
рекомендации по использованию результатов исследований
Компоненты научного аппарата




Каждый компонент научного аппарата имеет
своё назначение.
Тема исследования – это свёрнутое
(сокращённое) описание изучаемого свойства
объекта или явления. Например: «Зависимость
заболеваемости органов дыхания от
концентрации вредных веществ в воздухе».
Объект – «органы дыхания» или, как
возможный, но менее предпочтительный
вариант, «заболеваемость органов дыхания».
Изучаемое свойство объекта (предмет
исследования) – «реакция органов дыхания на
содержащиеся в воздухе вредные вещества».
Актуальность

Актуальность - важный элемент любого
исследования, показывающий важность,
значимость (социальную и/или личную)
изучения именно этого экологического
объекта или явления для фундаментальной
науки или для решения вполне конкретных
экологических проблем.

Для обоснования значимости
исследования используются ссылки на
работы или высказывания известных в
обществе людей – учёных, политических
деятелей, педагогов и др.
Выбор темы и цели исследования
Цель исследования должна быть:
Конкретной
 Доступной
 Нужной
 Интересной
 Не глобальной (от частного - к общему)

Одно из направлений исследований –
наблюдение за состоянием популяций
редких видов флоры и фауны
Цель исследования


Цель исследования – это свёрнутое (сокращённое,
сжатое) описание предполагаемого (планируемого)
результата изучения объекта (явления) и обобщённое
описание направленной на объект деятельности
(получение новой информации об объекте, изменение
свойств объекта, передача информации об объекте
заинтересованной общественности).
Например: «Выявить зависимость уровня
заболеваемости дыхательных путей от количества
вредных веществ, содержащихся в воздухе и
предложить систему мер, направленных на снижение
уровня заболеваемости».
Задачи исследования




Задачи исследования – это краткое описание действий,
которые необходимо выполнить для достижения
намеченного в цели результата.
Например:
«1. Выявить вредные вещества, содержащие в
выхлопных газах автомобилей.
2. Рассчитать концентрацию вредных веществ во
вдыхаемом воздухе, опираясь на количество вредных
веществ, выбрасываемых одним, «усреднённым»
автомобилем, и среднюю интенсивность движения.
3. Установить влияние на органы дыхания человека
вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах
автомобилей.
4. Выявить связь заболеваемости органов дыхания от
количества содержащихся в воздухе вредных веществ».
Подготовительный период
Формулировка задач исследования
Типы задач (по Г.М. Длусскому и А.П. Букину, 1986, Н.П. Харитонову):
1.Количественные задачи (оценка численности того или иного вида, продолжительность
жизни или гнездового периода и т.д.)
2.Задачи на выявление характера связей между явлениями (установления характера
связи или корреляций). Для решения этих задач необходимо использовать статистический
анализ.
3.Качественные задачи
Пример: «Установить, зависит ли количество
видов птиц
от
степени
антропогенного воздействия».
4. Функциональные задачи ( «Для чего?» или «Зачем?»).
5. Задачи на выявление механизмов (как то или иное явление зависит от
другого
явления, раскрытие механизма).
Пример: «Выяснить, как зависит активность земноводных от времени суток».
6. Задачи на выявление причин явлений (отвечающие на вопрос «Почему?»).
Пример: «Установить, почему максимальное видовое разнообразие птиц отмечается в
том или ином биотопе».
Планирование и выбор методики
исследований
Выбор темы исследования;
 Формулировка вопросов,
на которые необходимо
получить ответы;
 Сбор информации о
предмете изучения;
 Выбор методики
исследования;
 Определение объема
исследования
(определение количества
опытов, объем
наблюдений, определение
временных рамок и т.д.)

Выбор методики зависит от цели и
предмета исследований



Экспериментальные исследованияопыт заранее планируется, условия его
проведения строго контролируются. Любой
опыт нуждается в контроле и повторностях
Наблюдения, сбор коллекций,
анкетирование и т.д.- требование
повторности также необходимо.
Необходимо также обработать материал
статистически.
Если работа основана на сборе коллекции,
то необходимо реальное коллекционное
подтверждение.
Первичная регистрация данных





Любые результаты опытов, любые наблюдения
должны быть документированы, то есть оформлены
письменно;
Должны быть указаны дата и место наблюдений;
Записывать необходимо только то, что увидено, не
делая преждевременных выводов
Писать, по возможности необходимо подробно, так как
часто между моментом наблюдений и обработкой
результатов проходит много времени
Записи должны подтверждаться образцами (гербарий,
фото, коллекции и т.д.)
Правила сбора материала:
 Нельзя сравнивать результаты данных
собранных в разных пунктах и в разные сроки.
 Опыты, ставятся не менее чем в двух
вариантах (опыт и контроль).
 Количество
повторностей
определяется
сложностью опытных условий.
 Объем
исследований
должен
быть
достаточен для получения объективных данных.
 При проведении исследований учащимися
должны соблюдаться все принципы биоэтики.
Обработка данных опытов и
наблюдений

Проведение статистической обработки

Концентрация информации в максимально
сжатом виде (графики, таблицы, схемы,
диаграммы и т.д.) – помогает глубже
вникнуть в данные, сделать выводы,
представить материал
Программы для статистического
анализа данных
Microsoft Excel
 OpenOffice Calc
 БИОСТАТИСТИКА
 StatSoft STATISTICA

Расчет индекса разнообразия
Индекс разнообразия Симпсона: Ds= 1 / ∑pi2 ; в котором, s - общее
число видов сообщества; P - доля ресурсов; в данном случае отношение частоты встречаемости данного вида в сборах к
суммарной частоте встречаемости (Бигон, Харпер, 1989).
№ вида
1
2
3
4
Всего
ИД (%)
30%
20%
10%
40%
100%
Ds = 1/0,3=3,3
Hs=3,3/4=0,83
0,3
0,2
0,1
0,4
0,09
0,04
0,01
0,16
Расчет в программе
«Биостатистика»
№ года
исследо
ваний
Количество
видов
1
9
2
13
3
18
4
19
5
21
Способы графического
представления данных
Гистограмма
Диаграмма
рассеяния
График
Круговая диаграмма
Гистограмма
с группировками
Соотношение типов автотранспорта в
микрорайоне школы № 35 в различное
время суток
900
800
700
Легкий грузовой
600
с накоплением
Средний грузовой
500
Дизельный
400
Автобус
300
Легковой
200
100
0
8.00-9.00
15.0016.00
18.0019.00
График
Динамика индексов разнообразия и равномерности
распределения по Симпсону на территории Клязьминского
заказника
8
7.39
Ds
Hs
Linear (Ds)
Linear (Hs)
7
6
5.62
Ds,Hs
5
4.484
4
3
3.49
2.33
3.71
4.08
4.02
3.23
2.56
2
1
0.29
0.28
0.39
0.34 0.3202 0.335
0.5
0.294
0.37
0.46
0
1996 г. 1997 г. 1998 г. 1999 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г.
ГОД
1996-1999 гг. – данные В.Н. Мельникова; 2007-2008 гг. – данные Я.С. Слащининой
Показатель R-тренда по плотности некоторых видов соколообразных
на территории Клязьминского заказника 2009-2012гг.
Всего
0.7861
Орлан-белохвост
1
Скопа
0.131
Орел-карлик
0.4971
Змееяд
0.6771
0.6953
0.5418
Дербник
Пустельга
Чеглок
-0.4924
Канюк обыкноковенный
0.7708
Ястреб-перепелятник
-0.5971
0.3603
Ястреб-тетеревятник
Малый подорлик
0.8876
Большой подорлик
0.4317
0.5137
Болотный лунь
-0.0991 Луговой лунь
Полевой лунь
-0.5958
0.4566
Черный коршун
Осоед
-0.8
-0.6
p<0,05
-0.4
-0.2
0.4367
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Круговая диаграмма
Оформление результатов
исследований
Задача этого этапа- описать
полученные результаты и выводы
в такой форме, чтобы они были
доступны, понятны и убедительны
 По времени этот этап занимает
около 1/3 от времени,
затраченного на проведение и
оформление исследований

Общий план работы



Учебно-исследовательская работа должна
включать:
— титульный лист с указанием названия
работы, фамилии, имени автора (авторов);
темы; фамилии, имени, отчества научного
руководителя; его места работы, должности;
наименование базового учреждения, года
выполнения работы;
— текст работы, содержащий следующие
смысловые части: введение (актуальность
проблемы, ее значение, цель, задачи работы);
основное содержание работы (объекты,
методы, результаты, их анализ); выводы и
практические рекомендации; список
используемой литературы; оглавление.
Введение

Актуальность, новизна, практическая
значимость работы, обоснование
необходимости проведение именно данного
конкретного исследования

Цель работы- должна быть сформулирована
конкретно,а не в общих словах,
исследовательской, а не учебной
Задачи- конкретизируют цель

Обзор литературы
Обзор литературы должен подводить
читателя к нерешенным еще
проблемам;
 Необходимо приводить лишь те
сведения, которые имеют конкретное
отношение к теме исследования
 Необходим анализ литературных
источник, а не конкретное
переписывание сведений

Материал и методика
В данном разделе описывается кем и когда проводилось
исследование (наблюдения, опыты), их количество, объем,
методика, которая использовалась при проведении
исследования, способы обработки данных.
Раздел должен быть максимально подробным.
Пример:
Материал и методы
Учет численности пресмыкающихся проводили
маршрутным методом (метод трансект) (Гаранин, Панченко,
1987; Даревский, 1987; Щербак, 1989; Гаранин, Щербак, 1989;
Окулова, 1990, Пестов и соавт., 2000) по линейной методике.
Ширина учетной полосы была ограниченной и равнялась 3
м. Учет численности проводился в часы максимальной
активности видов.
Статистическая обработка данных




Пример: «При количественной обработке полученных
результатов использовались индексы:
Обилие (n) (частота встречаемости)(экз./км) -отношение
числа всех учтенных особей (N) к длине учетного маршрута
(L) (в км): n = N / L ;
Индекс доминирования - отношение обилия каждого вида
(экз./км) к суммарному показателю обилия всех видов,
выраженное в процентах: Qd=(ni/ Σn) x 100 %
Индекс верности по обилию (Беклемишев, 1961) отношение частоты встречаемости вида в биотопе к
суммарному показателю обилия по всем биотопам,
выраженный в долях от 1.
Индекс разнообразия Симпсона: Ds=1/  pi2; где Pi - доля
ресурсов; в данном случае - отношение частоты
встречаемости данного вида к суммарной частоте
встречаемости (Бигон, Харпер, Таунсенд, 1989).»
В данном разделе при указании объема исследований
целесообразно применять таблицы
Пример: Таблица 1. «Объем учетов земноводных и пресмыкающихся за
период исследований»
Объем
маршрутных
учетов (км)
Амфибии
Рептилии
2005
123,8
230
427
2006
139,3
363
538
2007
145,4
411
562
ВСЕГО
408,5
1004
1527
7(9)
5
Год
Количество
видов
Количество учтенных
экземпляров
Результаты и их обсуждение




Изложение результатов не должно быть
переписыванием дневников наблюдений или опытов !
Это не должны быть только таблицы и диаграммы –
каждая должна быть проанализирована!
Полученные результаты необходимо сравнить с
аналогичными ( с литературными, в динамике,
сделать прогноз на будущее, попытаться вскрыть
причины и т.д.).
Основное содержание этого раздела –
доказательства, а основной метод доказательствасравнения. Главная задача автора при написании
этой главы – убедить в справедливости своих
выводов.
Таблицы и иллюстрации
Таблицы и рисунки должны быть
пронумерованы, иметь
соответствующее название и должны
упоминаться в тексте в
соответствующей ссылке.
 Таблицы и рисунки можно размещать
в соответствующем месте текста, а
можно в конце работы, но в порядке
нумерации и ссылок на них в тексте.

Выводы
Выводы в сжатом виде описывают
основные результаты исследования.
 Количество выводов должно примерно
соответствовать количеству задач
исследования и показывать результаты
их выполнения.
 Выводы должны быть краткими,
чёткими, лаконичными, конкретными и
соответствовать цели и задачам
исследования.

Список литературы
Необходимо перечислить все
упомянутые в работе статьи и книги
 В списке они располагаются в
алфавитном порядке, с указанием
издательства, года издания, колиства
страниц и т.д.

Основные правила подготовки
презентации







Тщательный подбор материала для иллюстраций (в
презентации не должно быть больших текстовых
фрагментов, объем презентации обычно
ограничивается 20-30 слайдами);
Логичность построения презентации;
Полное соответствие слайдов устному выступлению;
Все слайды должны использоваться выступающим;
Весь материал, представленный на графиках и в
таблицах должен быть хорошо читаемым;
Отсутствие анимационных эффектов;
Грамотное оформление (гармоничность и строгость
фона, использование цветовой гаммы при
оформлении слайдов, контрастность, использование
ограниченного количества цветов, единообразие
оформления