Методы исследовательской работы учащихся

Метод – это способ достижения цели исследования, поэтому ее выбор является решающим в возможности реализации проведенной работы и получении определенного результата.

Методы, применяемые в изучении природных объектов традиционно делятся на теоретические, математические и эмпирические [6].

К теоретическим методам следует относить такие методы как моделирование, абстрагирование, восхождение от абстрактного к конкретному, анализ и синтез.

Изучение научных фактов начинается с их анализа. Под анализом имеется в виду метод исследования, состоящий в мысленном расчленении (разложении) целого или вообще сложного явления на его составные, более простые элементарные части и выделении отдельных сторон, свойств, связей. Но анализ не является конечной целью научного исследования, которое стремится воспроизвести целое, понять его внутреннюю структуру, характер его функционирования, законы его развития. Эта цель достигается последующим теоретическим и практическим синтезом [18].

Синтез – это метод исследования, состоящий в соединении, воспроизведении связей проанализированных частей, элементов, сторон, компонентов сложного явления и постижении целого в его единстве. Анализ и синтез имеют свои объективные основы в строении и закономерностях самого материального мира.

Существует также ряд других методов обобщения эмпирического материала. К числу таких методов относятся метод аналогий, статистические методы, метод модельной экстраполяции. Они различаются между собой степенью обоснованности перехода от фактов к обобщениям. Все эти методы объединяются часто под общим названием индуктивных, и тогда термин индукция употребляется в широком смысле.

В общем процессе научного познания индуктивные и дедуктивные методы тесно переплетены. Оба метода основываются на объективной диалектике единичного и общего, явления и сущности, случайного и необходимого. Индуктивные методы имеют большее значение в науках, непосредственно опирающихся на опыт, в то время как дедуктивные методы имеют первостепенное значение в теоретических науках как орудие их логического упорядочения и построения, как методы объяснения и предсказания [18].

В научных исследованиях широко применяется способ абстрагирования, т. е. отвлечение от второстепенных фактов с целью сосредоточиться на важнейших особенностях изучаемого явления [4].

Моделирование является одним из методов научного исследования, в процессе которого выявляются и фиксируются существенные генетические связи между элементами системы [18].

К эмпирическим методам относятся такие методы как наблюдение, сравнение, эксперимент.

Необходимой частью экологического образования является непосредственное обращение школьников с природой, наблюдения, опыт, эксперименты, которые одновременно являются и способом добывания знаний, и видом практики, подтверждающей их истинность. Через наблюдения и опыт учащиеся познают природу, накапливают знания для сравнений, обобщений, выводов.

Наблюдение — это метод познания, при котором объект изучают без вмешательства в него; фиксируют, измеряют лишь свойства объекта, характер его изменения. Наблюдение является одним из основных методов научного познания, усвоение этого метода помогает учащимся самостоятельно приобретать новые знания и применять их при выполнении различных заданий. Школьники выступают в роли «первооткрывателей», так как получают самостоятельно представления об окружающих объектах и явлениях. В научном исследовании ученого и учащегося существуют одинаковые этапы: наблюдение, опыт; группирование материалов по определенным признакам и установление на основе этой группировки системы; объяснение (заключение о результатах наблюдений); установление законов; построение гипотез и теорий; оценка добытых знаний и соотнесение их с теорией. В то же время исследования, которые проводят учащиеся, отличаются более доступным содержанием и менее продолжительны по времени [18].

Наблюдение можно без преувеличения квалифицировать как самый популярный и самый доступный метод исследования, применяемый в большинстве наук. Наблюдением обычно называют вид восприятия, характеризующийся целенаправленностью. В научной практике в ходе этого метода исследования могут использоваться различные приборы: телескопы, микроскопы, измерительные приборы и т.д. [18].

Эксперимент – это наиболее общий эмпирический метод познания, в котором производят не только наблюдения и измерения, но и осуществляют перестановку, изменения объекта исследования и т. д. В этом методе можно выявить влияние одного фактора на другой. Эксперимент предполагает воздействие человека на объект и предмет исследования. Это воздействие может проходить как в искусственных, лабораторных, так и в естественных условиях. Любой эксперимент предполагает проведение каких-либо практических действий с целью проверки и сравнения. Но эксперименты бывают и мысленные, то есть такие, которые можно делать только в уме [18].

Школьники, особенно городские, очень мало общаются с живой природой. Научить их вести себя грамотно, познакомить с разнообразием растительного мира помогает организованная работа на учебно-опытном участке. Опытный участок – это место, где дети приобретают основы экологических знаний под руководством опытных педагогов, ведут целенаправленную учебно-опытническую работу с целью проследить механизмы роста и развития растений, влияние на них различных экологических факторов и многое другое [4].

Математические методы – это статистические методы, методы визуальных данных (функции и графики).

Исследования учащихся по экологии проводятся по двум направлениям: экосистемное и популяционное. Показано, что при изучении растительных сообществ чаще используется экосистемный подход, а сообществ наземных животных и птиц – популяционный. Сообщества водных организмов служат объектом для обоих подходов. К математическим ключевым словам были отнесены названия статистических характеристик, методов преобразования и обработки данных, пакетов прикладных программ. Удалось выделить шесть смысловых групп математических терминов:

I. стандартные статистические методы;

II. многомерные методы (множественная регрессия и многофакторный дисперсионный анализ);

III. отклонение от нормальности, непараметрические методы;

IV. таблицы сопряженности и множественные сравнения;

V. марковские случайные процессы;

VI. дифференциальные уравнения [16].

Одним из распространенных математических методов является математическое моделирование биологических явлений – моделирование реально существующих объектов и явлений осуществляемое средствами языка математики.

Математическое моделирование представляет собой способ исследования экологических явлений путем изучения процессов, имеющих различное физическое содержание, но описываемых одинаковыми математическими соотношениями. Важным моментом является составление математической модели на основании формализованной (содержательной) схемы изучаемого явления. При этом выделяются сведения, непосредственно характеризующие объект наблюдения, производится постановка цели и задач исследования с перечнем искомых величин и требований к ним, задаются начальные условия. Решение математических моделей может осуществляться аналитически, численными методами,на аналоговых и цифровых вычислительных машинах. Процесс построения моделей экологических объектов является трудоемким и требует от разработчиков как знаний об объекте моделирования, так и навыков в системотехнике и моделировании [12].

Таким образом, существует множество методов изучения живой природы, влияния человека на окружающую среду, а для также моделирования различных экологических ситуаций, которые могут использовать учащиеся в своих исследованиях.