Поняття і сутність науково-дослідної роботи школярів

Терміни «наука», «наукова робота» вже протягом багатьох років супроводжують педагогічну діяльність у системі загальної середньої освіти. Але на різних етапах розвитку сучасної школи змістовне наповнення цих термінів щоразу змінювалося. За часів радянської школи за допомогою слова «наука», з одного боку, підкреслювали ідею про неперервність освіти, з іншого, - визначали тенденцію підвищення методичного рівня викладання, маючи на увазі, перш за все, педагогічну науку як теоретичне підґрунтя навчального процесу. Разом з цим, завдяки існуванню програм поглибленого вивчення окремих шкільних предметів, спеціалізованих класів і шкіл, підготовки учнів до участі в олімпіадах, наукова та дослідницька робота учнів у її сучасному розумінні існувала та розвивалася як одна зі складових навчального процесу. З появою у 80-90-ті роки мережі шкіл для обдарованих дітей (ліцеїв, гімназій, навчально-виховних комплексів) склався і викарбувався сучасний погляд на організацію такої роботи. У багатьох школах з'явилася посадова одиниця заступник директора, в обов'язки якої входили питання науково-дослідницької роботи як учителів, так і учнів, що, безумовно, не є одне й те ж саме.

Таким чином навчальні заклади повинні виконувати такі функції: допомогти учневі не тільки у здобутті базових знань для подальшого навчання, але й у його становленні як майбутнього науковця і дослідника. Тому наукова робота школярів у закладах стала розглядатися як окремий напрямок навчальної та позанавчальної діяльності [11, 28].

Зупинимося на такому, певною мірою умовному, визначенні: наукова-дослідницька робота учнів - це системна навчальна та позанавчальна діяльність учнів теоретичного та прикладного напрямків у галузі науки, яка за формою та змістом відповідає творчому рівню навчальних досягнень.

Зрозуміло, що таке визначення (як, мабуть, і будь-яке інше) не дозволяє встановити чіткої межі для шкільного адміністратора між педагогічною підтримкою навчально-дослідної роботи учнів та навчально-виховною роботою, і це цілком природно внаслідок щільного взаємозв'язку цих форм роботи. Взагалі, чимало спеціалістів-теоретиків, вважають навчально-дослідну роботу лише однією з перспективних педагогічних технологій.

Науково-орієнтована робота школярів сприяє ранньому виявленню й розвиткові професійних схильностей дітей і підлітків, формуванню лідерських якостей, умінню працювати в команді, умінню аргументовано доводити свою точку зору. Така робота розкриває також творчий та інтелектуальний потенціал особистості під час її розвитку, надає ранній успішний досвід творчої інтелектуальної праці. Адже дослідження свідчать, що вчитися мислити у вищому навчальному закладі, не навчившись цьому в школі, практично не можливо.

Виходячи з цього, виділимо основні форми НР:

- науково-дослідна робота як складова навчального процесу: повідомлення, доповіді, реферати, учнівські проекти;

- науково-дослідна робота, що доповнює навчальний процес: факультативи, спецкурси, гуртки та ін.;

- науково-дослідна робота, що здійснюється паралельно навчальному процесу: конкурси-захисти науково-дослідних робіт Малої академії наук різного рівня, турніри та олімпіади [43,12].

Розглянемо детальніше форми позакласної діяльності учнів хімічного профілю:

Різноманітні форми позакласної роботи, які існують у школах, спрямовані на підготовку учнів-науковців. Серед них можна виділити такі: предметні гуртки, шкільні наукові товариства, індивідуальна дослідницька діяльність школярів, конкурси, ігри, олімпіади, індивідуальні проекти.

Предметні гуртки - науково-освітні гуртки, організовані з метою розширення й поглиблення знань учнів з різних предметів навчального плану й розвитку в них інтересу до відповідних галузей науки. Їх часто відносять також і до позаурочних форм навчання. Створюють гуртки відповідно до навчальних прдметів та керують ними вчителі на громадських засадах. Під керівництвом учителя хімічний гурток повинен працювати безперервно протягом кількох (3-4 років). Створення хімічного гуртка на початку і ліквідація його наприкінці кожного навчального року є істотним недоліком у позакласній роботі з навчального предмету.

Предметні гуртки беруть участь у проведенні масових виховних заходів у школі: готують і проводять тематичні вечори, конкурси, олімпіади, предметні, випускають стінгазети.

В основі організації його лежить принцип добровільності. Але кожний учень, який став членом гуртка, повинен виконувати всі його вимоги і обов'язки. Організація гуртка починається із створення так званої ініціативної групи, в яку;дять учні, які найбільш цікавляться хімією. Кожний член ініціативної групи готує під керівництвом учителя цікаву доповідь або дослід, з якими виступає перед своїми товаришами. Це заохочує учнів до серйозного вивчення предмета. Після оголошення про організацію гуртка, про його завдання накреслюють основні напрямки роботи. Для зручності керівництва роботою гуртка в кожному класі утворюють секції або організовують їх залежно від змісту роботи. Секції можуть бути такими: препаративної хімії, конструювання, агрохімії, технічної хімії, неорганічної хімії, аналітичної хімії, органічної хімії, біологічної хімії, харчової хімії, історії хімії, пропаганди хімічних знань, цікавої хімії, розв’язування задач, охорони природи і природних ресурсів та ін. Тематика гуртків неоднакова для різних вікових категорій школярів. Вона визначається вчителем.

На початку вивчення шкільного курсу хімії учням можна запропонувати гурток препаративної хімії, гурток по вивченню властивостей речовин та способів їх добування, гурток конструювання найпростіших приладів, гурток цікавої хімії.

Школярів вчать працювати з речовинами, літературою, виконувати експеримент по інструкції.

Старшим школярам, у яких гарно розвинене абстрактне мислення, надають можливість користуватись науково-популярною та науковою літературою в гуртках неорганічного синтезу, аналітичної, органічної, хімії, гуртку хімічної технології. Можна організувати гурток для здійснення міжпредметних зв'язків у галузі природничих дисциплін.

Члени гуртка обирають, старосту і секретаря, які відповідають за організаційну роботу. Якщо гурток має секції, то обираються також старости і секретарі секцій.

Старости і секретарі секцій, староста і секретар гуртка утворюють раду гуртка, яка керує роботою під контролем учителя. До керівництва секціями гуртка і проведення занять залучаються студенти вузів, батьки учнів, спеціалісти промисловості та сільського господарства відповідного профілю. Враховуючи інтерес і підготовку учнів з предмету, а також обладнання кабінету, учитель визначає зміст, форми і методи роботи гуртка. План роботи гуртка розробляють учні під керівництвом учителя і затверджують на першому занятті гуртка. Планом роботи передбачається: що прочитають учні, які теоретичні питання вивчать, які експериментальні роботи виконають, які предмети навчального обладнання виготовлять для школи, яку іншу суспільно корисну роботу виконають, які доповіді зроблять на заняттях гуртка. В процесі роботи план можна змінювати, доповнювати й удосконалювати.

Особливу увагу керівник гуртка повинен звертати на вивчення членами гуртка правил техніки безпеки в хімічній лабораторії, правила поводження в природі та на виробництві під час екскурсій. Для надання першої медичної допомоги при нещасних випадках у хімічній лабораторії повинна бути аптечка, з вмістом якої ознайомлюються гуртківці. Вони також по­винні вміти користуватися вогнегасником та іншими протипожежними засобами.

Шкільне наукове товариство - добровільна учнівська організація, метою якої є поглиблене вивчання навчальних предметів, поширення наукових знань, створення системи пошуку, розвитку і підтримки обдарованих учнів, задоволення їхніх потреб у професійному та суспільному самовизначенні, сприяння розвитку інтелекту, самовдосконалення особистості дитини у процесі навчання і виховання, виявлення на ранньому етапі розвитку його інтересів та здібностей. Основними задачами шкільного наукового товариства у галузі природничих наук є:

1. Формування в його членів наукового світогляду, дослідницьких вмінь та навичок, виховання в них особистісних якостей, необхідних для творчого здійснення усіх поставлених задач.

2. Поглиблення теоретичних знань по окремих розділах навчальних предметів, оволодіння навичками самостійної роботи з літературою, ознайомлення з досягненнями й актуальними проблемами сучасної науки.

3. Оволодіння навичками роботи в лабораторії.

4. Залучення школярів до дослідницької діяльності, ознайомлення їх з методами і прийомами наукового дослідження, вироблення необхідних для цього якостей: наполегливості в роботі, точності, акуратності, спостережливості, дисципліни.

5. Формування підвищеної пізнавальної активності до предметів природничого циклу.

6. Участь школярів в устаткуванні кабінетів школи (конструювання приладів, виготовлення наочного приладдя, створення навчальних програм), допомога в постановці демонстраційних експериментів на уроках і позакласних заняттях.

До складу, наукового товариства мають право входити викладачі вищих навчальних закладів, вчителі школи, громадськість і учні-учасники попередніх конкурсів МАН. Членам ШНТ також може бути будь-який учень, який виконує його вимоги. Школярі, які бажають вступити до шкільного наукового товариства подають заяву. Члени ШНТ, можуть у будь-який час вибути з його складу за власним бажанням, про що подають відповідну заяву. Керівним органом шкільного наукового товариства є загальні збори його членів. Діяльність його між зборами очолює рада (правління). Рада товариства в кількості від 5 до 15 чоловік обирається загальними зборами терміном на один рік. Збори обирають також голови суспільства і його ученого секретаря.

У складі ШНТ організуються секції (наприклад: секція загальної хімії, секція неорганічного синтезу, секція аналітичної хімії, секція органічної хімії, секція моделювання і приладобудування, дендрології, екології, тощо). Керівники груп і секцій входять до складу ради товариства. Загальні збори проводяться не рідше двох разів на семестр. Правління збирається не рідше одного разу на місяць.

План роботи ШНТ складається терміном на рік, приймається зборами і затверджується директором школи. Зрозуміло, що діяльність товариства не обмежується одним навчальним роком. Протягом вересня складається план роботи на рік, проводиться перереєстрація членів суспільства і запис нових членів. Між учнями розподіляють окремі ділянки роботи. Не пізніше початку жовтня проводяться перші збори товариства. Вони відкриваються доповіддю одного з учнів. Можна запросити для читання лекції фахівця-хіміка, біолога, тощо. Збори затверджують план роботи товариства, обирають керівні органи, редколегію і т.д.

Рада товариства стежить за дотриманням його статуту, затверджує календарні плани заходів, керує випуском стінгазет і збірників, організовує шкільні хімічні вечори, науково-практичні конференції, виставки робіт членів товариства, організовує роботу бібліотеки товариства, проводить предметні олімпіади, конкурси, здійснює зв'язку з юними науковцями інших шкіл і з міським науковим товариством учнів, якщо таке є.

Зміст роботи шкільного наукового товариства багато в чому визначається
інтересами школярів, виробничим і науковим оточенням, матеріальними
можливостями школи, нарешті, важливу роль відіграють інтереси та схильності самого вчителя.

Важливо, що така робота у ШНТ поєднує учнів з різними інтересами і з різних класів, оскільки складність завдання можна широко варіювати, у залежності від ступеня підготовленості учнів. Всі, учасники почувають себе членами одного великого колективу, у них розвивається почуття відповідальності за лоручену справу.

Організувати роботу школяра в шкільному науковрму товаристві можна організувати таким чином. Учень, що бажає вступити в товариство, одержує визначену тему і зразковий список літератури по темі. Ознайомившись, з літературою, він складає реферат, відбирає схеми, таблиці, малюнки, вивчає методики дослідів, що стосуються теми. Після консультації з вчителем учень приступає до експериментальної роботи. Напередодні заняття секції учень подає вчителю заявку, де вказує, які прилади, реактиви, посуд йому знадобляться для практичної роботи. За кожним членом суспільства закріплюється постійне місце в лабораторії, на якому йому готується все необхідне для даної роботи. У зошиті учень веде записи спостережень і висновки. Учитель допомагає при проведенні експерименту тільки в скрутних випадках, коли спостерігається несподіваний чи результат по ходу досліду, чи необхідно змінювати його методику. За три-чотири заняття учень виконує експериментальну частину і робить необхідні висновки. Остаточно оформлена робота готується до захисту на засіданні суспільства.

Усяка робота творчого характеру, виконана членами хімічного товариства, повинна бути обговорена на розширеному його засіданні. Для того щоб обговорення роботи було досить змістовним, до захисту готується не тільки її автор, але і два спеціально призначених опоненти. Це можуть бути чи однокласники, чи учні старших класів, а в деяких випадках і фахівці, студенти вузів - випускники школи, що підтримують з нею зв'язок і після закінчення. За результатами захисту він може працювати над темою підвищених труднощів.

Шкільне наукове товариство повинно мати свої традиції, у нього можуть бути свої святкові дні, до яких готуються заздалегідь. Це може бути річниця створення ШНТ, день народження Д. І. Менделєєва чи іншого вченого, ім'я якого носить суспільство, тощо. Цей день відзначають ювілейним вечором, загальношкільною науково-практичною конференцією, до нього можна пристосувати день хімії.

Крім дослідно-експериментальної роботи шкільне наукове товариство проводить й інші різноманітні форми робіт: читання лекцій, професійну орієнтацію школярів, здійснюють бібліотечну та редакційно-видавничу діяльність, тощо.

Індивідуальна форма передбачає роботу з окремими учнями, яким доручається виконати конкретне завдання; підготувати доповідь про видатного вченого-хіміка або про відкриття якогось хімічного елемента; розв'язати хімічну задачу письмовим або експериментальним способом; виготовити колекцію хімічних продуктів, напівпродуктів; виготовити до певної теми роздавальний матеріал, таблиці, схеми, діаграми; розробити конструкції і виготовити лабораторні прилади, моделі заводських апаратів та установок; підготувати і виконати досліди (експериментальна робота) з певної теми в хімічному кабінеті. У процесі такої роботи в учня поступово формується вміння самостійно працювати з книгами, реактивами, приладами тощо.

Індивідуальну роботу проводять із здібними учнями та учнями з підвищено пізнавальною мотивацією до окремої галузі знань, які можуть працювати самостійно за окремою програмою: поглиблення теоретичних питань з предмету, науково-дослідна робота, розв'язування конкурсних задач та ін. Так, науковими дослідженнями займаються в основному учні старших класів, які виконують крім реферативних робіт також експериментальні під керівництвом вчителя. Учитель повинен створювати правильну психологічну атмосферу, знаходити основу для контактів між учнями, що працюють індивідуально, обговорювати їхньої роботи з кваліфікованими спеціалістами з даного питання. Це сприятиме підвищенню рівня їх знань, ерудиції.

При виконанні реферативної, а особливо експериментальної роботи учневі потрібно допомогти скласти план роботи, підібрати відповідну літературу, реактиви та обладнання. Крім того, йому треба виділити робоче місце в лаборантській кімнаті хімічного кабінету, ознайомити з правилами техніки безпеки і т. ін.

Для прикладу наведемо можливі теми експериментальних робіт:

1. Одержання індикаторів з рослинних джерел. У роботу входить
підбір рослинних об'єктів, розчинників, умов екстракції: дослідження кислотно-основних властивостей отриманих індикаторів. Робота припускає поглиблене знайомство з органічною хімією. У ході ЇЇ виконання учнів можна познайомити з методами екстракції, титрування, застосуванням індикаторів.

2. Визначення аскорбінової кислоти в плодах. Дослідницький характер роботи зводиться до порівняння змісту аскорбінової кислоти в плодах різних видів, у різних сортах одних і тих же видів, визначення змісту вітаміну С в плодах у залежності від часу збереження, способу обробки і т.п.

3. Дослідження закономірностей протікання реакцій у твердих фазах
при кімнатній температурі. Теоретична частина роботи включає ознайомлення з деякими поняттями фізики твердого тіла: енергією кристалічних ґраток, поверхневими явищами і впливом цих факторів на швидкість реакції у твердій фазі. Експериментально може бути вивчений вплив таких умов, як ступінь здрібнювання, вологість, розчинність реагентів у воді, вплив слідів неводних розчинників і каталізаторів.

4. Дослідження руйнування полімерів під впливом озону. Для роботи необхідно мати озонатор, витяжну шафу, зразки високоеластичних каучуків, динамометр. У ході експерименту учні освоюють прийоми роботи з електричними приладами, роботи зі склом. Теоретична частина включає знайомство з механізмами старіння полімерів, реакціями озонування й одержання озону, деякими уявленнями про газову електрохімію.

5. Одержання кольорових мінеральних стекол. Робота зводиться до одержання легкоплавких стекол, фарбування яких залежить від введення в шихту різних мінеральних добавок. З устаткування для роботи необхідно мати лабораторну електричну піч, що дозволяє одержувати температуру 1000—1100°С, лабораторні тиглі корундові, шамотні і порцелянові, тигельні щипці і невелику рівну сталеву чи чавунну плиту.

6. Гідрофобізація тканин шляхом проведення обмінних реакцій з утворенням солей, що погано змочуються. Теоретична частина включає поняття гідрофобності та гідрофільності, явища адсорбції і кристалізації та впливи різних факторів на хімічні рівноваги в системі розчин - осад.

7. Порівняння каталазної активності тваринних тканин і неорганічних каталізаторів. Теоретична частина повинна містити поняття про основні властивості ферментів і їхніх відмінностей від небіологічних каталізаторів. У ході роботи учні освоюють об'ємнометричне визначення кисню, методику кінетичних досліджень.

8. Можна запропонувати роботи, пов'язані з аналізом води місцевих джерел, повітря, соку рослин, мінеральних добрив, грунту, з дослідженням харчових продуктів (молока, сметани, сиру та ін.), визначенням твердості води, виявлення алюмінію в глинах, з захистом навколишнього середовища, наприклад аналіз природних вод у різні пори року і на різній відстані від промислових підприємств, житлових масивів і т.д.

Після закінчення роботи результати її аналізують, обговорюють і оформляють у вигляді звіту, доповіді, статті. Звіт складають за формою: мета і завдання роботи, літературний огляд, експериментальна частина, висновок, список використаної літератури. До звіту додаються схеми, креслення, таблиці, фотографії. Звіт підписують виконавець роботи і консультант, затверджує вчитель. Доповідає учень про власну роботу на засіданні гуртка, ШНТ або на уроці.

Статтю з результатами роботи можна надрукувати в шкільній хімічній газеті або надіслати в редакцію наукового журналу. Результати наукової роботи школяра можуть бути також представлені на конкурс наукових робіт школярів Малої академії наук України.

Конкурси:

• наукових робіт;

• кращий учень року;

• ділові люди школи;

• кращий хімік школи.