Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования) | Мир педагогики и психологии №04 (105) Апрель 2025

Особенности исследовательской деятельности обучающихся на уроках биологии в старших классах

Посунько Елена Александровна
студентка кафедры биологии, экологии и безопасности жизнедеятельности, Крымский инженерно-педагогический университет им. Февзи Якубова, РФ, г. Симферополь

Аннотация: Исследовательская деятельность на уроках биологии в старших классах играет ключевую роль в формировании научного мышления и развитии навыков самостоятельного поиска и анализа информации. В данной статье рассматриваются основные аспекты организации исследовательской деятельности обучающихся на уроках биологии в старших классах, а также роль учителя в этом процессе. Особое внимание уделяется проектной деятельности, экспериментальным исследованиям и использованию современных технологий. В заключении подчеркивается, что эффективная организация исследовательской деятельности способствует повышению интереса к предмету и формированию у обучающихся компетенций.
Ключевые слова: исследовательская деятельность, биология, старшие классы, научное мышление, проектная деятельность, экспериментальные исследования, современные технологии, образовательный процесс.

Posunko Elena Aleksandrovna
student Department of Biology, Ecology and Life Safety Crimean Engineering and Pedagogical University named after Fevzi Yakubova, Russian Federation, Simferopol

Abstract: Research activities in biology lessons in high school play a key role in the formation of scientific thinking and the development of independent information search and analysis skills. This article discusses the main aspects of organizing the research activities of students in biology classes in high school, as well as the role of the teacher in this process. Special attention is paid to project activities, experimental research and the use of modern technologies. In conclusion, it is emphasized that the effective organization of research activities helps to increase interest in the subject and the formation of students' competencies.
Keywords: research activities, biology, high school, scientific thinking, project activities, experimental research, modern technologies, educational process.

Процессы модернизации, характерные для всех сфер жизни современного российского общества, требуют принципиально нового подхода к подготовке квалифицированных кадров. В свете последних инициатив, озвученных Президентом Российской Федерации В.В. Путиным, особое внимание уделяется начальным этапам профессиональной подготовки, которые планируется реализовывать в школьные годы. Федеральный государственный образовательный стандарт нового поколения на первый план выдвигает формирование ключевых компетентностей обучающихся, которые предполагают активную самостоятельную позицию обучающихся в процессе обучения, развитие общеучебных умений и навыков, в первую очередь исследовательских, рефлексивных и оценочных.

В данной статье проследим особенности исследовательской деятельности обучающихся на уроках биологии в старших классах. Именно поэтому для начала необходимо определить, что в научной литературе понимается под понятием «исследовательская деятельность».

В свою очередь А. И. Савенков считает, что «исследовательский метод обучения следует рассматривать как один из основных путей познания, наиболее полно соответствующий природе ребенка и современным задачам обучения. Исследовательскую деятельность следует рассматривать как особый вид интеллектуально-творческой деятельности, порождаемый в результате функционирования механизмов поисковой активности и строящийся на базе исследовательского поведения» [8, с. 51].

Биология как школьная дисциплина по своей природе ориентирована не на заучивание программного материала, а на его освоение посредством исследовательской деятельности. Этот процесс начинается с элементарного уровня и постепенно усложняется по мере перехода из класса в класс. Для этого существуют объективные предпосылки, выраженные в традиционных (уроки) и специфических формах обучения, таких как практические, лабораторные занятия и экскурсии [1, c. 366].

Любая дисциплина, изучаемая в общеобразовательной школе, обладает набором специфических признаков, определяющих её сущность. Биология не является исключением, и это ярко проявляется в её учебно-исследовательской деятельности как на уроках, так и во внеурочной работе. Биологическое содержание обладает рядом условий, которые позволяют эффективно формировать предпосылки для осуществления творческой деятельности в области исследовательской и проектной работы обучающихся. Выполняя учебные исследования и работая над своими проектами, школьники получают реальные возможности для повышения общего уровня своей культуры, приобщения к ценностям научной деятельности, что позволяет им успешно формировать собственное мировоззрение и адекватную научную картину мира. Кроме того, учебно-исследовательская деятельность способствует положительным изменениям в структуре личности школьников, облегчает их адаптацию к реалиям экономической, технологической, социальной и морально-этической сфер деятельности современного человека [2, c. 3].

Исследовательская деятельность обучающихся на уроках биологии в старших классах является важным аспектом образовательного процесса, который способствует развитию критического мышления, навыков самостоятельного поиска и анализа информации, а также формированию научного подхода к изучению природных явлений. Включение исследовательской деятельности в учебный процесс позволяет обучающимся не только углублять свои знания по биологии, но и развивать ключевые компетенции, необходимые для успешного обучения и будущей профессиональной деятельности [3, c. 5].

Исследовательская деятельность предполагает активное участие обучающихся в процессе познания. В отличие от традиционных уроков, на которых учитель преимущественно передаёт информацию, исследовательская деятельность требует от обучающихся самостоятельного поиска ответов на поставленные вопросы.

Основными методами научного познания, которые применяются при изучении естественнонаучных дисциплин, являются наблюдение, описание, измерение и эксперимент. Эти методы позволяют учащимся глубже понять природные явления и процессы, а также развивать критическое мышление и навыки научного исследования.

Наблюдение является начальным этапом научного познания. Оно включает в себя систематическое и целенаправленное изучение объектов и явлений природы с целью выявления их характеристик и закономерностей. Наблюдение может быть, как непосредственным, когда учащиеся наблюдают за природными объектами в естественных условиях, так и опосредованным, когда используются различные приборы и инструменты для повышения точности и объективности наблюдений.

Описание следует за наблюдением и включает в себя подробное описание наблюдаемых явлений и объектов. Описание помогает систематизировать и структурировать полученные данные, что способствует более глубокому пониманию изучаемого объекта. Описание может включать как качественные, так и количественные характеристики объектов и явлений.

Измерение является важным этапом научного познания, который позволяет получить количественные данные о наблюдаемых объектах и явлениях. Измерения проводятся с использованием различных приборов и инструментов, что обеспечивает точность и объективность получаемых данных. Измерения помогают учащимся понять закономерности и взаимосвязи между различными природными явлениями и процессами [7, c. 40].

Эксперимент является кульминацией научного познания. Он включает в себя активное вмешательство в природные процессы с целью изучения их закономерностей и установления причинно-следственных связей. Эксперимент позволяет учащимся не только наблюдать, но и активно влиять на изучаемые объекты и явления, что способствует более глубокому пониманию природных процессов. Эксперименты бывают лабораторными, полевыми или модельными, в зависимости от целей и задач исследования.

Еще одной особенностью исследовательской деятельности обучающихся старших классов при изучении биологии является возможность формирования целостной научной картины мира и общей системы научных знаний о природе. Исследовательская деятельность позволяет учащимся не только изучать отдельные биологические явления и процессы, но и понимать их взаимосвязи и взаимодействия в единой системе природы.

Знания, которые обучающиеся получают в ходе учебно-исследовательской деятельности, составляют естественно-научный фундамент мировоззрения современного человека. Эти знания помогают учащимся понять сложность и многообразие природных процессов, а также осознать важность сохранения биоразнообразия и экологического равновесия [8, c. 34].

Исследовательская деятельность в области биологии способствует развитию у учащихся навыков критического мышления, умения анализировать и интерпретировать данные, а также применять научные методы для решения практических задач. Это формирует у них научное мировоззрение, основанное на объективных данных и доказательствах, что является важным аспектом современного образования.

«Исследовательская деятельность обучающихся в рамках изучения биологии дает возможность развития научного мышления, мировоззрения учащихся. Старшеклассники на уроках биологии изучают явления перехода вещества из одного качественного состояния в другое, узнают о противоречиях и о взаимозависимости процессов, протекающих в микро-, макро-, мегамирах; о преемственности в развитии жизни, экспериментальным путем доказывают истинность полученных знаний» [4, с. 3].

Далее рассмотрим особенности исследовательской деятельности обучающихся на уроках биологии в старших классах на конкретных примерах.

Например, на уроке по теме «Экосистемы» в 10 классе обучающиеся проводят исследования влияния различных факторов на биоразнообразие, собирать данные и анализировать результаты. Для проведения исследований обучающиеся используют различные методы, включая полевые наблюдения, лабораторные анализы и компьютерное моделирование. На данном уроке они измеряют уровень кислотности почвы и воды, анализировать содержание вредных веществ в воздухе, а также подсчитывать количество видов растений и животных в исследуемой экосистеме. Важно, чтобы учащиеся не только собирали данные, но и интерпретировали их, делая выводы о состоянии экосистемы и предлагая меры по её сохранению и восстановлению. После сбора данных и их анализа обучающиеся подготовливают отчёты и презентации, в которых они представят свои выводы и предложения. Это не только поможет им лучше понять тему экосистем, но и разовьёт навыки научного исследования, критического мышления и коммуникации. Такие практические занятия делают процесс обучения более увлекательным и значимым, а также способствуют развитию у обучающихся чувства ответственности за окружающую среду и понимания важности сохранения биоразнообразия.

Следует также отметить, что исследовательская деятельность часто включает в себя использование интерактивных методов обучения, таких как лабораторные эксперименты, полевые исследования, проектная деятельность и моделирование. Данные методы позволяют обучающимся не только изучать биологические процессы теоретически, но и применять полученные знания на практике.

Например, при изучении темы «Фотосинтез» в 10 классе обучающиеся проводят лабораторные опыты, измеряя уровень фотосинтеза у различных растений в зависимости от условий освещённости. Это позволяет им не только глубже понять процесс фотосинтеза, но и развить навыки проведения экспериментов, анализа данных и формулирования выводов. Обучающиеся используют различные методы измерения, например, количество выделяемого кислорода или изменение массы растений. Они сравнивают результаты фотосинтеза при различных уровнях освещённости, например, при ярком солнечном свете, в тени или при искусственном освещении. Такие эксперименты помогают ученикам понять, как интенсивность света влияет на скорость фотосинтеза и, соответственно, на рост растений. Кроме того, учащиеся изучают влияние других факторов, таких как температура и доступность воды, на процесс фотосинтеза, что позволяет им получить более полное представление о биологических процессах в живых организмах [5, c. 75].

Исследовательская деятельность на уроках биологии часто требует междисциплинарного подхода, включающего знания из других наук, таких как химия, физика, математика и география. Это способствует формированию у обучающихся целостного представления о природных процессах и их взаимосвязях.

Например, при изучении темы «Эволюция» в 11 классе обучающиеся исследуют влияние геологических процессов на изменение условий окружающей среды и адаптацию организмов. Эволюция организмов тесно связана с изменениями окружающей среды, возникшими в результате геологических процессов. Эти процессы, такие как тектонические сдвиги, вулканическая активность или изменение уровня моря, способны кардинально изменять климатические условия и ландшафты. Например, образование горных цепей может создавать новые климатические зоны, а извержения вулканов влияют на температурный режим планеты. Организмы, живущие в изменяющихся условиях, вынуждены адаптироваться, чтобы выжить. Это может привести к развитию новых видов, изменению повадок или даже к миграции в более благоприятные районы. Таким образом, геологические процессы играют одну из ключевых ролей в процессе эволюции, влияя на выживаемость и адаптацию биологических видов.

Исследовательская деятельность способствует развитию критического мышления у обучающихся. Они учатся формулировать гипотезы, проводить эксперименты, анализировать данные и делать выводы. Это помогает им развивать навыки логического мышления, умение аргументировать свои выводы и критически оценивать результаты исследований.

К примеру, при изучении темы «Генетика», обучающиеся проводят исследования наследственных признаков у растений, анализировать данные и делать выводы о законах наследования. Это может включать выращивание растений с различными генетическими характеристиками, такими как цвет лепестков, форма листьев или устойчивость к болезням. Обучающиеся наблюдают за процессом роста и развития растений, фиксировать изменения и собирать данные для последующего анализа. В ходе исследования они используют различные методы, такие как скрещивание растений с разными признаками или изучение влияния внешних факторов на проявление наследственных признаков. После сбора данных обучающиеся анализируют полученные результаты, строят графики и таблицы, а затем делают выводы. Этот процесс позволяет учащимся не только углубить свои знания в области генетики, но и развить навыки проведения научных исследований, анализа данных и критического мышления.

Исследовательская деятельность позволяет обучающимся применять полученные знания на практике. Это способствует лучшему усвоению материала и развитию навыков, необходимых для будущей профессиональной деятельности. Например, при изучении темы «Микробиология» в 11 классе обучающиеся проводят исследования микроорганизмов в различных средах, изучать их влияние на здоровье человека и окружающую среду. Такая исследовательская деятельность позволяет обучающимся не только глубже понять структуру и функции микроорганизмов, но и исследовать их влияние на здоровье человека и окружающую среду. Обучающиеся изучают, как различные микроорганизмы взаимодействуют с другими организмами, какую роль они играют в экосистемах и как их присутствие или отсутствие может влиять на экологический баланс. Кроме того, они проводят эксперименты по выявлению патогенных микроорганизмов и их воздействию на организм человека, что помогает им лучше понять принципы санитарии и гигиены. Исследовательская деятельность также развивает у обучающихся критическое мышление, навыки анализа данных и умение работать в команде, что важно для их будущей профессиональной карьеры [8, c. 94].

На уроке по теме «Экосистемы» обучающиеся проводят полевые исследования, изучая влияние различных экологических факторов на биоразнообразие. Они могут собирать данные о количестве и видах растений и животных в различных средах обитания, анализировать результаты и делать выводы о влиянии этих факторов на биоразнообразие. Все это позволяет им лучше понять, как различные условия окружающей среды влияют на биоразнообразие и как разные виды взаимодействуют в экосистеме. Собранные данные затем анализируются и используются для выводов о влиянии экологических факторов на биоразнообразие. Обучающиеся сравнивают результаты, полученные в разных средах обитания, изучать, как изменения в одной части экосистемы влияют на другие части, и делать выводы о том, какие факторы способствуют биоразнообразию, а какие препятствуют ему. Этот процесс не только углубляет их понимание экологических процессов, но и развивает навыки критического мышления, анализа данных и научных исследований, что является важным аспектом их общего образования и подготовки к будущей профессиональной деятельности в области экологии и биологии.

При изучении темы «Фотосинтез» обучающиеся проводят лабораторные опыты, измеряя уровень фотосинтеза у различных растений в зависимости от условий освещённости. Они могут использовать различные методы измерения, такие как измерение выделения кислорода или изменения массы растений, и анализировать полученные данные. Кроме того, учащиеся измеряют изменения массы растений, чтобы оценить, как фотосинтез влияет на их рост и развитие. Для этого они взвешивают растения до и после эксперимента, чтобы определить, сколько биомассы было накоплено за определённый период времени. Анализ полученных данных позволяет учащимся сделать выводы о том, как различные условия освещённости влияют на эффективность фотосинтеза. Например, они могут обнаружить, что при увеличении интенсивности освещения растения вырабатывают больше кислорода и накапливают больше биомассы. Это помогает им понять, как оптимальные условия освещённости способствуют более эффективному фотосинтезу и, следовательно, лучшему росту и развитию растений. Таким образом, лабораторные опыты позволяют обучающимся не только изучить теоретические аспекты фотосинтеза, но и применить свои знания на практике, что делает процесс обучения более интересным и познавательным [8, c. 95].

На уроке по теме «Генетика» обучающиеся проводят исследования наследственных признаков у растений, таких как горох или кукуруза. Они могут изучать законы наследования, проводить скрещивания и анализировать результаты, делая выводы о передаче признаков от родителей к потомству. Данный процесс позволяет обучающимся на практике понять основные принципы генетики, такие как доминантность и рецессивность признаков, гомозиготность и гетерозиготность, а также законы Менделя. Проведение экспериментов с растениями даёт возможность визуально наблюдать, как наследуются признаки, и применять полученные знания для объяснения генетических феноменов у других организмов. Обучающиеся ведут записи наблюдений, строить генетические схемы и предсказывать результаты скрещиваний, что развивает их аналитические и критические навыки, а также способствует глубокому пониманию генетических процессов.

При изучении темы «Микробиология» обучающиеся проводят исследования микроорганизмов в различных средах, таких как вода, почва или пищевые продукты. Они используют микроскопы для изучения микроорганизмов, проводить бактериологические посевы и анализировать результаты, делая выводы о влиянии микроорганизмов на здоровье человека и окружающую среду [4, c. 4].

Таким образом, исследовательская деятельность на уроках биологии в старших классах способствует развитию у обучающихся критического мышления, навыков самостоятельного поиска и анализа информации, а также формированию научного подхода к изучению природных явлений. Она позволяет обучающимся активно участвовать в процессе познания, использовать интерактивные методы обучения, применять междисциплинарный подход и развивать практические навыки. Исследовательская деятельность на уроках биологии является важным элементом образовательного процесса, который способствует углублению знаний и развитию ключевых компетенций, необходимых для успешного обучения и будущей профессиональной деятельности.

1. Потапкин Е.Н., Малькова А.С. Совершенствование исследовательских умений учащихся по биологии в условиях реализации ФГОС. Современные наукоемкие технологии. 2019. №12-2. С. 365–370.
2. Лабутина М.В., Маскаева Т.А. Лабораторный эксперимент по биологии как средство формирования познавательного интереса у обучающихся // МНИЖ. 2022. №12 С. 1–10.
3. Лукина С.А., Антонова Е.В. Активизация познавательной деятельности учащихся в процессе обучения биологии в школах якутии (на примере курсов "человек и его здоровье" и "общая биология") // Мир науки. Педагогика и психология. 2021. №6. С 1–8.
4. Зритнева Е. И., Кравцова Е. Ю. Особенности учебно-исследовательской деятельности учащихся старших классов при изучении дисциплин естественнонаучного цикла (на примере химии и биологии). Гуманитарные, социально-экономические и общественные науки. – [Электронный ресурс] – URL: https://rucont.ru/efd/375722 (дата обращения: 06.05.2025)
5. Дудка Г.Н. Методические особенности проектно-исследовательской деятельности в классах психолого-педагогической направленности // Актуальные вопросы современного образования: сборник научных трудов. 2024. №1. С 72–75.

Список источников
6. Савенков А.И. Психологические основы исследовательского подхода к обучению. – М.: Ось-89, 2022. – 479 с.
7. Исследовательская деятельность учащихся в профильной школе/Авт.-сост. Б.А. Татьяннкин. – М.:5 за знания, 2021. – 272 с.
8. Биология.5-9 классы: проектная деятельность учащихся / авт.-сост Е.А. Якушкина и др.-Волгоград: Учитель, 2019. – 186 с.