Экспериментальная деятельность на уроках биологии для повышения качества образования

Экспериментальная деятельность на уроках биологии для повышения качества образования

Д.Д. Белоусова, учитель биологии, Ревда, МАОУ «СОШ №28»

Изучение естественнонаучных дисциплин на любом уровне не может осуществляться без соответствующей организации экспериментальных практических работ. Любые экспериментальные исследования пробуждают интерес к соответствующей науке, стимулируют учащихся к самостоятельному «добыванию» знаний. При изучении биологии ученики могут, проводя эксперимент, получить новые знания, умения и навыки, закрепить теоретические понятия. 
Эксперимент я провожу для обучающихся под контролем учителя – на уроках и во внеурочной деятельности, так и при самоконтроле – во время дистанционного обучения.
Современные технологии позволяют мне проводить урок и общаться с классом на расстоянии. Проведение лабораторных работ в данном случае не исключается, но видоизменяется. В лабораторный комплекс для учебной практической и проектной деятельности по биологии и экологии включен современный цифровой микроскоп и цифровая камера. Камера позволяет вывести изображение любого микропрепарата на экран компьютера через специальную программу. При таком способе изучения микромира, учитель и ученики видят одинаковую картинку, что устраняет недопонимание между ними. К тому же, такой вариант проведения лабораторной работы повышает интерес к теме, что позволит обучающимся лучше усвоить информацию.
При проведении лабораторных работ с микроскопом на уроке я всегда использую данное оборудование, чтобы помочь учащимся понять микропрепарат. К примеру, на уроке «строение клетки» в 6 классе во время лабораторной работы, я показывала препарат именно с помощью микроскопа и цифровой камеры, изображение с которых было выведено на экран. Специальная программа позволяет делать фотографии или записывать видео, которые я использую в дальнейшей работе с учениками, например, при закреплении или проверке знаний.
Микроскоп на уроках не может не привлекать внимание, поэтому его я его использую не только для изучения клеток и тканей, но и для изучения темы «Строение микроскопа» в 5 классе. Теоретически данная тема плохо усваивается, на практике же, при использовании микроскопа ребята лучше запоминают его строение. Это имеет несомненную пользу не только при изучении темы, но и на ВПР в 5 классе, так как одно из его заданий проверяет правила работы в кабинете биологии, с биологическими приборами и инструментами. Не имея практического опыта работы с микроскопом, ученик с трудом выполняет данное задание.
В лабораторном комплексе есть необходимое лабораторное оборудование для проведения опытов по ботанике, зоологии, физиологии человека и общей биологии. Проводя простые эксперименты, ученики учатся предсказывать его результаты. Данные умения пригодятся выпускникам, сдающим ЕГЭ по биологии.
Обновленный КИМ ОГЭ по биологии требует от выпускника умение распознавать лабораторные инструменты, посуду, медицинские приборы и иметь опыт использования аналоговых и цифровых биологических приборов, и инструментов. Данные умения ученик развивает при работе с лабораторным комплексом.
Лабораторный комплекс полезен в целях развития готовности применять знания по методике обучения биологии при решении профессиональных задач.
Данный комплекс содержит в себе различные датчики: температуры, уровня углекислого газа, кислорода, освещенности и др. С помощью датчиков можно не только измерять указанные параметры, но и регистрировать их в динамике в специальной программе. Она дает возможность получать экспериментальные данные сразу с нескольких датчиков и отображать их взаимозависимые показания на одном графике, настраивать время эксперимента, а также сохранять результаты экспериментов и многое другое.
Работу с датчиками я включаю как в урочную деятельность, при изучении фотосинтеза у растений, так и во внеурочную, при подготовке к государственной итоговой аттестации. В частности, в одном из заданий ЕГЭ, обучающийся должен применить биологические знания в практических ситуациях, и проанализировать экспериментальные данные. Это задание повышенного уровня сложности, оно требует от учащихся умения работать с текстом, представленным в графической форме – таблице или графике. Умение читать график можно развивать практически, например, поставив эксперимент по влиянию различных условий на фотосинтез.
Из школьного курса известно, что на скорость фотосинтеза влияет температура и уровень освещенности, скорость фотосинтеза при этом можно отметить по концентрации углекислого газа и кислорода. Поставив 2 одинаковых растения в разные условия по температуре и освещенности, с помощью датчиков и специальной программы, обучающиеся построили и проанализировали график, после чего сделали вывод по эксперименту. Уровень освещенности и температура также регистрировались с помощью датчиков комплекса.
Проведение реальных экспериментов поможет анализировать виртуальные, предлагаемые в одном из заданий ВПР в 6 классе. Оно проверяет умение проводить анализ виртуального эксперимента, формулировать гипотезу, ставить цель, описывать результаты, делать выводы на основании полученных результатов. Например, мы проводили эксперимент по дыханию семян с помощью оборудования лабораторного комплекса. Интерпретировали результат эксперимента при этом с помощью датчика кислорода и углекислого газа. Имея базовые знания о свойствах живого, ученик, увидев в первой банке скопившийся углекислый газ, сделал вывод о том, что семена в процессе дыхания выделяют именно его.
Проектно-исследовательская деятельность – одна из прогрессивных форм обучения в современной школе. Проведение самостоятельных исследований стимулирует мыслительных процесс, направленный на поиск и решение проблемы, требует привлечения для этих целей знаний из разных областей.
Познавательная активность школьника выражается в стремлении учиться, преодолевая все сложности в процессе обучения. Главная задача учителя – повысить активность на уроке. Эту задачу я решаю целенаправленно и систематически через активные формы и методы обучения, индивидуальные и групповые задания, учебно-исследовательские работы, которые не оставляют равнодушными, будят интерес к окружающей природе и биологии. С целью развития интереса учащихся к выполнению проектно-исследовательских работ я использую лабораторный комплекс по биологии.
Согласно ФГОС ООО основным объектом оценки метапредментых результатов, полученных учащимися в ходе освоения основной общей программы является индивидуальный учебный проект. Традиционно ученики 9 класса выбирают темы по биологии, а лабораторный комплекс помогает выбрать интересующую тему, а также осуществить все этапы проекта от постановки цели, до заключения.
Особенностью современного образования является его ориентация на развитие личности учащегося, на достижение таких образовательных результатов, которые помогут вырабатывать эффективные жизненные стратегии, принимать верные решения в различных сферах человеческой деятельности, общения и социальных отношений. Один из значимых образовательных результатов — формирование естественно-научной грамотности.
Для формирования естественно-научной грамотности школьников мной разработана программа факультатива «Естественно-научная грамотность». На занятиях обучающиеся 8 класса учатся объяснять простые явления, используя свои знания, проводят несложные исследования и эксперименты. Примером такого исследования может служить проведение функциональной сердечно-сосудистой пробы. С помощью пульсоксиметра из модульной системы экспериментов по физиологии человека, ученики исследовали частоту сердечных сокращений в состоянии покоя и после нагрузки. На графике, построенным при помощи системы, ребята учились анализировать данные и делали выводы на основании такого анализа. Оценку полученных знаний и уровень развития обозначенных компетенций я провожу при решении заданий, предназначенных для оценки естественно-научной грамотности.
Модульная система экспериментов имеет множество датчиков (датчик температуры, углекислого газа, кислорода, динамометр, спирометр, тонометр и др.), которые я использую для проведения экспериментов как на уроке биологии, так и на факультативах по естественнонаучной грамотности.
На уроках биологии я пользуюсь интерактивным учебным комплексом, который включает в себя анатомическую модель торса человека с комплектом сменных моделей внутренних органов, позволяющих достичь реалистичности процесса обучения, и стенд, который представляет собой панель с тематическими накладными фолиями по курсу "Нормальная анатомия человека".
На панели изображено строение тела человека с вскрытыми полостями. За счет светопроницаемости предусмотренных конструкцией четырех фолий при их последовательном наложении на панель создается послойное качественное изображение органов и разных систем тела человека.
Данное оборудование добавляет наглядности в изучаемый материал на уроке, вызывая интерес со стороны обучающихся и, как следствие, хороший результат при проверке знаний. К тому же, панель с фолиями содержит в себе материал по анатомии углубленного содержания, что может быть полезно при подготовке с ГИА, так как в КИМ и ОГЭ и ЕГЭ включены вопросы по анатомии человека.
Оценить динамику качества знаний я могу по результатам ОГЭ и ЕГЭ 2022 года.
Мониторинг результатов государственной итоговой аттестации в форме ЕГЭ свидетельствуют о положительной подготовке выпускников средней школы в соответствии с требованиями действующего государственного образовательного стандарта. Средний балл по биологии в школе 55 баллов, выше, чем по России, области и городу.
Средний балл по ОГЭ 3,64 балла, выше, чем по Свердловской области (3,37) и городу (3,47). Эти результаты стали возможными в том числе благодаря экспериментальной и практической деятельности на уроках и во внеурочной деятельности.