Организация занятости одаренных детей с развитием навыков научно-исследовательской деятельности в области естествознания

Помимо углубленного изучения какого-либо
предмета, в том числе и на основе индивидуальных
учебных планов, образовательная среда гимназии
способствует развитию у школьников навыков
самостоятельного овладения знаниями, работы с
лабораторным оборудованием, приборами и
приспособлениями, умений поставить, а затем
проанализировать научный эксперимент.

Особое значение приобретает работа с учащимися
в летней школе, где дети посещают занятия
согласно своим интересам, а также могут открыть
новые грани своего любимого предмера в ходе
проведения интегрированных занятий в разных
сочетаниях таких естественно-научных дисциплин,
как биология, химия, физика, математика,
информатика.

Существует много научных определений того, что
называют способностями. Организуя программу
профильной смены, мы во многом ориентировались
на интерпретацию В.С. Юркевич. Согласно В.С.
Юркевич «: в качестве рабочего предлагаем
следующее понятие способностей: это способы
выполнения деятельности. Не отдельные приемы, а
глобальные, фундаментальные способы». [1].

Работа с одаренными детьми, такими, у которых
наличествуют эффективные способы деятельности,
предполагает повышение уровня обращения
способностей ребенка в его достижения.

При организации профильной смены в области
естествознания из 6 типов одаренности детей
наибольшее внимание уделяется:

1) интеллектуальной одаренности

2) академической одаренности (предполагающей
легкость обучения).

3) практической одаренности детей, то есть
умению работать с конструкциями, как условию
успешного выполнения практических лабораторных
и экспериментальных заданий по физике, химии,
биологии и экологии.

Мы полагаем, что задуманная и разработанная
программа межпредметной профильной смены » Путь
к Олимпу» позволила детям интересно отдохнуть,
получить новые позитивные впечатления, опыт
разнообразной самостоятельной творческой
деятельности и общения со своими сверстниками
(Презентация программы приведена в Приложении
1
).

Цель программы

является самоактуализация
учащихся для установления корреляции между
способностями ребенка и его интеллектуальными и
академическими достижениями.

Решаемые в ходе профильной смены задачи:

1) развитие познавательной потребности
учащихся;

2) формирование навыков исследовательской
деятельности;

4) повышение внутренней мотивации способных
детей;

5) удовлетворение потребности в сложной
умственной деятельности;

6) реализация права одаренного ребенка на
самостоятельную организацию своей деятельности;

7) интеграция предметных знаний учащихся в
области естествознания;

8) социализация учащихся;

9) экологическое воспитание, формирование
навыков здорового образа жизни;

10) профессиональная ориентация для
последующего профильного обучения;

Учебно-методическое планирование содержания
программы.

Итак, начиная от печки, мы можем представить
простейшую, но зато всем хорошо понятную модель
связи отдельных предметных составляющих
программы
: в тридевятом царстве, тридесятом
государстве в безграничном волшебном фиолетовом
море информационно-коммуникационных
технологий
, в спокойном зеленом окружении
садов Экологии, в мире, тесном обогащающем
сотрудничестве и взаимном плодотворном обмене
жили-были четыре сестры: Математика, Физика,
Химия и Биология:

Следует отметить, что помимо основной цели все
участники программы негласно сошлись на том, что
на самом деле она помогает реализовать и другие,
вполне возможно, не менее значимые:

1) установление многочисленных обратных связей

2) реализация коллегиальных отношений

3) извлечение удовольствия от межличностного
общения

4) обучение умению задавать вопросы

Общая структура программы (расписание занятий
приведено в Приложении 2)
предполагает:

  • наличие интегрирующей теоретической темы,
    связанной с проблемами развития науки и/или
    общества,
  • ряд занятий, связующих различные предметные
    области через общие приемы математического
    моделирования,
  • серию практических занятий с использованием
    интерактивных компьютерных технологий, в том
    числе в online — режиме;
  • олимпиадный блок заданий;
  • лабораторный практикум по физике и химии, а так
    же биологии и экологии.

Учитывая, что организуемые в летний период
занятия не должны перегружать детей, доносимая
до учащихся информация предусматривает
деятельный подход, включение игровых методик,
знакомство с парадоксальными (увлекательными
ситуациями). Формирование личности будущего
ученого невозможно без формирования
уважительного отношения к достижениям своих
предшественников, а также знакомства с
последними научными достижениями и открытиями.
Ребятам весьма интересно и полезно узнать,
насколько непредсказуем и извилист путь ученого
к настоящему открытию и признанию собственных
заслуг.

Проблемная связующая тема,

не имеющая
однозначного варианта решения, должна быть
интересна и важна для большинства участников.
Подход к поиску решения предполагает
дискуссионный характер обсуждения, знакомство с
существующими, возможно, диаметрально
противоположными точками зрения, анализ и
систематизацию информации, работу с литературой.
Очень важным представляется развитие умения
детей аргументировано отстаивать собственную
точку зрения, не смущаясь представлять
окружающим свое понимание вопроса, находить
сторонников и переубеждать участников
обсуждения, учитывать контраргументы
противника.

Общим приемом, используемым в работе
профильной смены, при выполнении любых задач
являются открытые вопросы. Они предполагают
отсутствие однозначного ответа, стимулируют
обсуждение и возможность совместного поиска
решений, как незавершенный фрагмент
исследования имеют больше шансов остаться в
памяти одаренного ребенка. Практику подобных
вопросов можно представить себе в виде
некоторого фрактала.

Гипотенуза треугольника представляет в этом
фрактале проблему. Два катета треугольника
являют образ способа разрешения проблемы и
последствий, которые возникают при её
разрешении. Сам способ и последствия становятся
проблемами на последующем этапе. Форма «дерева»
может быть различной. В математике, если исходный
треугольник не является равнобедренным, фрактал
носит название «Обдуваемое ветром дерево
Пифагора».

Интегрирующая тема.

Для реализации поставленной цели в работе
профильной смены в июне 2011 года была выбрана
интегрирующая тема «Перспективы развития
атомной энергетики».

Актуальность данной темы обусловлена особым
вниманием самых разных общественных групп к
экологическим последствиям катастроф и аварий
после разрушительного землетрясения в Японии в
марте 2011 года и аварии на энергетической станции
Фукусима.

Предлагаемая нами интегрирующая тема
актуальна не только на территории Кавказских
Минеральных Вод, где наблюдается природный
высокий радиационный фон, но и на территориях,
где активно развивается атомная энергетика как
основа развития народного хозяйства.

Буквально накануне открытия смены руководство
Германии принимает решение о закрытии всех
атомных станций на территории страны в ближайшем
будущем, в то время как правительства Франции и
Японии проводят прямо противоположную политику.
Вниманию участников программы были представлены
аргументы сторон «за» и «против» развития
ядреной энергетики. Проведение цикла занятий по
данной тематике предполагает:

1) знакомство с особенностями биологического
воздействия радиационных излучений;

2) измерение уровня радиоактивности окружающей
территории;

3) изучение информации о развитии ядерной
энергетики;

4) обсуждение перспектив развития города -
курорта Пятигорск.

Для построения системы обсуждения проблемы
предлагается анализ взаимодействия четырех
компонент, которые можно выделить в развитии
цивилизации: «чистая наука», технический
прогресс, военные разработки, качество жизни. При
достаточно гармоничном варианте развития модель
взаимоотношений можно задать в виде правильного
тетраэдра, вершины которого отвечают выделяемым
компонентам, а внешние вливания в ту или иную
область через систему связей приводят к
перераспределению усилий и развитию других
компонент. Однако, в случае серьезного
дисбаланса усилий система принимает
односторонний уродливый характер, перестает
быть устойчивой и может разрушиться.

Математическое моделирование.

Одним из признаков верного подхода к
разрешению научной проблемы является построение
математической модели, так или иначе описывающей
поведение и взаимосвязи рассматриваемых
компонент системы и представляющей полученные
результаты.

В качестве материала, стимулирующего
воображение и увлекающего ребят на путь молодого
исследователя, была выбрана статья А.Котовой из
журнала «Квант» «Открытие Сары Барабу»

Предполагается знакомство ребят с:

1) функциями органического роста и убывания в
физике, химии, биологии (радиоактивный распад,
распространение излучений в поглощающей и
усиливающей среде, размножение колоний бактерий
и т.д.)

2) статьей «Открытие Сары Барабу» (прочтение
текста с поиском ответом на наводящие вопросы,
использование идеализаций в модели, приближения,
позволяющие использовать графические
интерпретации)

3) фазовой плоскостью и параметрическими
системами уравнений

4) модифицированными системами «жертва -
хищник» и «конкуренция видов»

5) математическим моделированием в
естественных науках на примере сайта совместной
лаборатории Института математических проблем
биологии Российской академии наук и
Астраханского государственного университета
«Математическое моделирование и информационные
технологии в науке и образовании».

Физический практикум

Реализация данного раздела программы включает:

1) использование цифровой физической
лаборатории L — micro для исследования
биологических характеристик человеческого
организма;

2) работу в online режиме с материалами интернет
олимпиады по физике;

3) проведение физических опытов в домашней
обстановке;

4) знакомство с физическими парадоксами.

Подготовка к олимпиадам

Удовлетворение потребности одаренных детей в
интенсивной умственной деятельности
достигается путем решения ими олимпиадных задач.
Работа в этом направлении с учащимися может идти
индивидуально или в малых группах.
Предполагается, что учащиеся самостоятельно
выбирают группу и предмет, ориентируясь на
заявленную программу занятий, которая
формируется в начале работы смены. Данный блок
программы дополнялся решением сложных заданий
школьного курса, заданий ЕГЭ группы С. Блок
математические игры переплетается с блоков
решение олимпиадных задач, в котором
рассматриваются игры — стратегии, игры — фокусы,
игры — шутки .

Использование информационных технологий.

Как уже отмечалось, использование
информационных технологий предполагается
участниками в ходе всей профильной смены. Однако,
ряд занятий предполагал соответствующий вид
деятельность в виде основного, развивая навыки и
умения учащихся в использовании программ
обработки и представления информации.

Занятие по теме «Свойства живых организмов и
математические методы» предполагало построение
учащимися графиков, возрастных пирамид и фазовых
диаграмм.

Использование цифровой физической лаборатории
L — micro для исследования таких биологических
характеристик человеческого организма как
пульсовых колебаний и частоты пульса,
артериального давления, частоты дыхания и
электрокардиограммы позволяло видеть некоторые
результаты в режиме реального времени. В то же
время результаты измерений были занесены в архив
и данные были обработаны с помощью программы EXCEL.

В реализации программы можно выделить три
этапа — подготовительный, собственно, само
проведение занятий и подведение итогов, анализ
результатов, построение планов на будущее.

Всем этапам отвечает демократический стиль
управления.

Во время подготовительного этапа руководитель
программы подбирает единомышленников из числа
преподавателей, формируя команду, совместно с
коллегами определяет проблемную тему, команда
наставников привлекает к работе смены учащихся,
проводя рекламные акции и организуя
агитационную работу.

Во время основного этапа работы все
преподаватели смены без разделения ролей водят
хороводы:

На завершающем этапе, когда все интересное, по
мнению большинства, уже произошло, руководитель
программы изо всех сил пытается ответственно
подойти к составлению ОТЧЕТА, в то время как его
единомышленники, понимая, что все хорошее быстро
кончается, спешат навстречу прекрасному.

Ожидаемые и достигнутые результаты.

Мы полагаем, что поставленные задачи в ходе
смены были во многом решены, а главное была
достигнута её неформальная цель — все участники
проекта получили удовольствие от взаимного
общения. Нам удалось стимулировать
познавательный интерес ребят и подтолкнуть их к
самостоятельному поиску интересной информации.
В частности, а архивах журнала «Квант» ребята
нашли две статьи А. Котовой: «Чудо — дерево» (№ 3,
2001 г., стр. 31,34) и «Поле чудес» (№ 5, 2003 г. стр. 25 -26).
Обе статьи, в отличие от материала,
рассмотренного на занятии, относились к разделу:
«Квант» для младших школьников. На счастье
читателей они не содержали формул, некоторые
ребята предложили их для рассмотрения своим
родителям, что увеличило нашу потенциальную
аудиторию. Проведение практикума с
использованием цифровой лаборатории заставило
участников задуматься о сложностях в работе
экспериментаторов и необходимости
внимательного отношения к интерпретации
полученных результатов. Некоторые измерения
показывали, что у испытуемых отсутствует сердце,
а частота дыхания отвечает рыбам, впадающим в
анабиоз. Оказалось, что проблема состояла в
неверном подключении входов датчиков и в
неверном сохранении данных. Все участники были
удивлены тому, что у смеющегося человека частота
пульса доходила до 160 ударов в минуту, что, тем не
менее, не вызывало у него неприятных
физиологических ощущений.

Оказалось, что только двое ребят смогли
достаточно точно указать продолжительность
заката Солнца. Однако на следующий день
выяснилось, что это простейшее наблюдение
провели почти все участники смены.

Учителя обратили внимание, что после
проведения занятий по радиоактивности ребята во
многом изменили свои позиции по поводу их
видения желательного пути поиска и развития
источников энергии для цивилизации. Во время
первого голосования процент ратовавших за
технический прогресс, требующий строительства
АЭС, был около 70, по завершении третьего занятия
он сократился до 45. Ребята высказывали вполне
взрослые мысли о том, что качество жизни не
связано напрямую с возможностями пользоваться
материальными благами и можно быть счастливым,
даже сократив потребительские амбиции.

Показательно, что решение задач по математике
из групп С4 и С6, материал которых базируется на
курсах 8 — 9 классов, повысил уверенность
участников, что правильный («научный»,
«ранний») подход к проблеме с большой
вероятностью приведет их к успеху.

Во время проведения занятий преподаватели
старались подчеркивать источники информации,
выделять собственные результаты работы и свои
суждения, сопровождать презентации ссылками на
сайты сети Интернет. Мы полагаем, что за время
проведения профильной смены уважение участников
к интеллектуальной собственности повысилось.

Хочется подчеркнуть, что преподаватели
старались учитывать замечания учащихся. Мы
двигались к взаимопониманию.

Приведенные простые примеры показывают, что
есть явные полезные результаты от реализованной
нами программы, но насколько повысился уровень
возможных достижений участников смены, покажет
будущее.

Преподаватели установили четкую корреляцию
заинтересованности участников занятий в
происходящем с температурой окружающей среды,
точнее, их обратную зависимость. Скорее всего,
найденная закономерность перестанет быть
интересной при установке сплит систем во всех
аудиториях, где проходят занятия.

Установившиеся отношения сотрудничества и
понимания сторон между ребятами и
преподавателями позволят в течение учебного
года выстроить индивидуальные образовательные
траектории учащихся в соответствии с их
выявившимися познавательными интересами .
Следовательно, мы приблизились к основной цели
программы: самоактуализации учащихся для
установления корреляции между способностями
ребенка и его интеллектуальными и
академическими достижениями.

Приложение
2

Сведения о преподавателях профильной смены и
благодарности приведены в Приложении
3.

Литература.

  1. Юркевич В.С. Одаренный ребенок: иллюзии и
    реальность, М.: Просвещение, 1996.

Следующий: