Навчально-дослідницька діяльність майбутніх учителів біології в процесі професійної підготовки: роль сучасного кабінету біології

Размещено на http://www.allbest.ru/

Навчально-дослідницька діяльність майбутніх учителів біології в процесі професійної підготовки: роль сучасного кабінету біології

Сергій Рудишин, доктор педагогічних наук, кандидат біологічних наук, професор, завідувач кафедри; Олена Луценко, кандидат біологічних наук, старший викладач кафедри теорії і методики викладання природничих дисциплін; Віталій Коненко, аспірант; Алла Кмець, асистент кафедри теорії і методики викладання природничих дисциплін, завідувачка кабінету біології та методики її викладання Глухівського національного педагогічного університету імені Олександра Довженка

Анотація

У статті визначено значущість навчально-дослідницької діяльності майбутніх учителів біології в теорії та практиці їх професійної підготовки; наведено конкретні приклади такої діяльності. Показана роль і можливості кабінету біології Нової української школи. Подано опис диференційованих за змістом завдань, які сприяють формуванню навчально-дослідницьких навичок у процесі виконання лабораторних робіт з зоології. Показані можливості інтеграції сучасних педагогічних технологій з інформаційно комунікаційними шляхом створення веб-квестів з детальним покроковим описом процесу виконання всіх завдань.

Ключові слова: майбутні вчителі біології, навчально-дослідницька діяльність, кабінет біології та методики її навчання, Нова українська школа

Abstract

Educational and research activities of future biology teachers in the process of professional training: the role of the modern biology classroom

Serhiy Rudyshyn, Doctor of Pedagogical Sciences, Candidate of Biological Sciences, Professor, Head of the Department, Olena Lutsenko, Candidate of Biological Sciences, Senior Lecturer at the Department of Theory and Methods of Teaching Natural Sciences, Alla Kmets, Assistant Professor at the Department of Theory and Methods of Teaching Natural Sciences, Head of the Department of Biology and Methods of its Teaching, Vitalii Konenko, a post-graduate student of Oleksandr Dovzhenko Hlukhiv National Pedagogical University

The article defines the state of the problem of the significance of educational and research activities of future biology teachers in the theory and practice of their professional training. The possibilities of a modern biology and its teaching methods classroom for the formation of the readiness of future teachers for the specified activity are revealed. A description of tasks differentiated by their content, which contribute to the formation of educational and research skills in the process of performing laboratory work on zoology, ecology, innovative technologies for teaching biology and human health, and methods of teaching biology, is provided. The possibilities of integrating modern pedagogical technologies using the information and communication environment by creating web quests with a detailed step-by-step description of the process of performing all tasks are shown. In their research, the authors emphasize that, first of all, research activity is a mandatory component of the professional and pedagogical activity of future biology teachers, and its formation is a necessary condition for the professional training of biology teachers for the New Ukrainian School. Based on the educational and research approach to the process of training future biology teachers, it is possible to form a number of soft skills in the student, namely:

• a scientist who possesses not only special knowledge but also systematic scientific thinking, which is the basis of the scientific worldview of a person capable of analyzing phenomena, nature, society, and their explanation;

• an experimenter and inventor who has special research skills and knows how to apply the knowledge gained for the development of innovative projects.

The authors are interested in further research that will relate to the specifics of the preparation of specific educational and methodological recommendations for biology and health basics teachers, natural science teachers on the application of educational and research activities to solve specific professional tasks of a teacher in an institution of general secondary education.

Keywords: future biology teachers, educational and research activities, the biology and its teaching methods classroom, the New Ukrainian School.

Постановка проблеми у загальному вигляді та її зв'язок з важливими науковими і практичними завданнями

Актуальність проблеми якісної підготовки майбутніх учителів-природничників у сучасних умовах зумовлена процесами реформування всіх ланок системи освіти, глобальними змінами на європейському ринку праці, розвитком світової науки і педагогічної практики, зміщенням акцентів з накопичення знань до опанування способами діяльності.

Основні стратегічні завдання та вимоги до якості освітнього процесу, професійного рівня сучасних учителів окреслено в Законах України «Про вищу освіту» (2014); «Про освіту» (2017), Національній доктрині розвитку освіти (2002), Концепції «Нова українська школа» (2016), Концепції розвитку педагогічної освіти (2018). Усе зазначене вимагає від сучасного вчителя освоєння нових функцій, нового змісту діяльності, пошуку та запровадження сучасних методик навчання (викладання та учіння).

Зокрема, Концепція «Нова українська школа» передбачає формування у випускників закладів загальної середньої освіти 10-ти ключових компетентностей, дві з яких в контексті нашого дослідження цікавлять найбільше, а саме: компетентності в природничих науках і технологіях; екологічна грамотність і здорове життя. Компетентність у природничих науках і технологіях: наукове розуміння природи і сучасних технологій, а також здатність застосовувати його в практичній діяльності. Екологічна грамотність і здорове життя: уміння розумно та раціонально користуватися природними ресурсами в рамках сталого розвитку, усвідомлення ролі навколишнього середовища для життя і здоров'я людини, здатність і бажання дотримуватися здорового способу життя.

Отже, на часі - якісна природнича освіта майбутніх учителів біології, здатних викликати в учнів інтерес до біологічних та екологічних досліджень, заохотити їх до навчально-дослідницькій (пізнавальній) діяльності власним прикладом; ознайомлених з методами наукових досліджень (спостереження, опис, експеримент, аналіз, синтез, класифікація, пояснення та ін.).

Аналіз останніх досліджень і публікацій з проблеми дослідження

За останні десятиріччя різні аспекти формування пізнавального інтересу, дослідницьких умінь, професійної компетентності, удосконалення змісту і форм освіти й виховання майбутніх учителів, їхньої готовності до пошукової, навчально-дослідницької діяльності висвітлені у працях науковців і методистів. Серед них: Антонюк Л. (2012), критерії та рівні готовності майбутнього вчителя до навчально-дослідницької діяльності; Бачієва Л. (2017), дослідницька компетентність викладача в умовах упровадження інноваційних технологій навчання; Боднар А., Ма- каренко Н. (2014), шляхи формування пізнавального інтересу особистості в процесі професійного самовизначення; Бондаренко Л. (2013), формування дослідницької компетентності майбутніх викладачів закладів вищої освіти в умовах магістратури; Бульвінська О. (2019), сучасні методи навчання і викладання на основі дослідження: зарубіжний досвід; Бурчак Л. (2011), формування дослідницької компетентності майбутнього вчителя хімії в системі вищої освіти; Ващенко Л. (2017), розвиток дослідницьких умінь старшокласників в умовах профільної школи; Вербицький В. (2003), розвиток позашкільної еколого-натуралістичної освіти в Україні; Головань М., Яценко В. (2012), сутність та зміст поняття «дослідницька компетентність», модель її формування у вищій школі; Горшкова Л., Коваль Л. (2013), формування дослідницької компетентності з ботаніки і фізіології рослин у майбутніх учителів біології; Грицай Н. (2020), система методичної підготовки майбутніх вчителів біології в педагогічних університетах; матеріально-технічна база навчання біології; Дзюба Н. (2007), організація проведення пошукової та науково-дослідної роботи в училищах і коледжах; Дужа І. (2020), поєднання навчання та наукового дослідження як умова здобуття сучасної освіти; електронний покажчик з науково-дослідницької діяльності студентів у ЗВО (2015), зібрано статті з анотаціями за вказаною тематикою; Золочевська М. (2009), формування дослідницької компетентності учнів при вивченні інформатики; Карпова Л. (2019), структура дослідницької компетентності вчителя; Коренева І. (2019), теоретичні та методичні засади підготовки майбутніх учителів біології до реалізації функцій освіти для сталого розвитку; Лаврентьева О. (2015). науково-дослідницька діяльність майбутніх учителів у системі вдосконалення методологічної культури; Лалак Н., Бурч І. (2018), теоретичні аспекти сутності та змісту поняття «навчально-дослідницька діяльність»; Лиходєєва Г. (2007), навчально-дослідницькі уміння та дослідницька діяльність учнів у психолого-педагогічній літературі; Мацько Д. (2016), формування науково-дослідницької компетентності майбутніх вчителів іноземної мови); Непорожня Л. (2018), формування природничо-наукової компетентності старшокласників у процесі навчання фізики; Норкіна О. (2018), розвиток дослідницької компетентності вчителів математики засобами інформаційно-комунікативних технологій; Панченко С., Тихенко Л. (2013), основи дослідницької роботи школярів з біології; Пташенчук О. (2018), дидактична система формування дослідницької компетентності майбутніх учителів біології; Рашидова Н. (2014), дослідницька діяльність як фактор професійного розвитку майбутнього фахівця; Рудишин С. (2009; 2016; 2018; 2020; 2021), проблеми і перспективи підготовки вчителів-предметників у контексті концепції «Нова українська школа»; фундаменталізації освіти у педагогічних ЗВО України на засадах сталого розвитку; Самілик В. (2014; 2018), формування готовності майбутніх учителів біології до природоохоронної діяльності в процесі професійної підготовки; Сисоєва С., Козак В. (2016), розвиток дослідницької компетентності викладачів вищої школи; Слєпкань З. (2005), наукові засади педагогічного процесу у вищій школі; Степанюк А., Москалюк Н. (2010), формування дослідницьких умінь майбутніх учителів природничого профілю в процесі вивчення біологічних дисциплін; Темерівська Т. (2003), формування пізнавальної активності студентів медичного коледжу в процесі вивчення природничо-наукових дисциплін; Шапран Ю. (2013; 2020), теоретичні і методичні засади формування професійної компетентності майбутніх учителів біології; Шаров С. (2007), класифікація самостійної роботи та її види; Шейко Л., Кушнаренко Н. (2006), організація та методика науково-дослідницької діяльності; Ягенська Г. (2010), формування дослідницьких умінь учнів у процесі вивчення біології в основній школі; Ярошенко О., Скиба Ю. (2015), індивідуальні науково-дослідні завдання як один із засобів організації навчання через дослідження у вищих навчальних закладах України.

Водночас при аналізі джерельної бази та педагогічної практики щодо формування професійної готовності майбутніх учителів біології до навчально-дослідницької діяльності в закладі загальної середньої освіти (НДДЗСО) виявлені суперечності, а саме між:

* об'єктивними потребами сучасного суспільства в учителях біології, які знають особливості, вміють організовувати й здійснювати НДДЗСО і реальним станом формування зазначеної якості в процесі професійної підготовки майбутніх учителів біології в ЗВО;

• вимогами до якісної професійної підготовки майбутніх учителів біології на засадах компетентнісного та діяльнішого підходів і реальним станом сформованості їх умінь і навичок ефективно використовувати засоби навчання та обладнання сучасного шкільного кабінету біології;

• потреба у застосовуванні навчально-дослідницької діяльності для розв'язання конкретних професійних завдань вчителя біології в закладі загальної середньої освіти та недостатня розробленість навчально-методичного забезпечення досліджуваного феномену, невизначеність організаційно-педагогічних умов його реалізації.

Мета статті: розкрити можливості сучасного кабінету біології для формування у майбутніх учителів біології професійної готовності до навчально-дослідницької діяльності.

Виклад основного матеріалу

Якісна підготовка майбутніх учителів біології залежить від організаційно-педагогічних умов, під впливом яких здійснюється освітній процес. Зокрема, необхідною умовою є створення матеріально-технічної бази у ЗВО, за допомогою якої розвиваються пошуково-творчі здібності майбутніх учителів шляхом пізнавальної активності та самостійної навчально-дослідницької діяльності. Наявність кабінетів та лабораторій, які оснащені сучасними засобами навчання і обладнанням, сприяє формуванню мотивації навчання, впровадженню дослідницького підходу в освітній процес, застосуванню інноваційних педагогічних технологій та співпраці з фахівцями у сфері наукового пошуку.

Саме такі пріоритети визначені нами для організації роботи кабінету біології та методики її навчання на факультеті природничої і фізико-математичної освіти ГНПУ ім. О. Довженка.

Суттєва відмінність сучасного кабінету від традиційних - зонування освітнього простору; кабінет ає навчальну, дослідницьку зони, зону групової роботи та зону відпочинку.

Навчальна зона облаштована модульними меблями. Це дає можливість студентам самим створювати дизайн простору, уникати одноманітності навіть у зовнішньому вигляді навчального кабінету. Частиною цієї зони є мультимедійний комплекс, до складу якого входять інтерактивна дошка, плазмова панель, комп'ютер. Наявність комплексу дозволяє якісно унаочнювати матеріал лекцій з методик навчання біології, природознавства, основ здоров'я, з ботаніки, зоології, екології, анатомії та фізіології та інших дисциплін. Зручною інновацією є можливість виведення на екран зображень мікропреператів, що підвищує зацікавлення до їх детального вивчення.

У дослідницькій зоні наявні засоби навчання для якісної професійної підготовки здобувачів освіти: мікроскопи та набори мікропрепаратів, гербарії, колекції, об'ємні розбірні моделі, остеопрепарати, цифровий вимірювальний комплекс, реанімаційний тренажер, біопласти.

Невеличка зона відпочинку швидше є зоною зосередження та обміркування певних рішень, проєктів та висновків. Тут є можливість «дистанціюватись» від усієї групи, заспокоїтись, відволіктись від наукових суперечок.

У кабінеті проводяться практичні заняття з методик навчання біології, природознавства, основ здоров'я, під час яких майбутні вчителі набувають умінь і навичок використання на уроках різноманітних засобів та методів навчання, моделюють уроки, шкільні досліди, відтворюють лабораторні дослідження, передбачені шкільною програмою з біології та природознавства. Технічне оснащення кабінету дозволяє студентам та викладачам відвідувати гостьові лекції, брати участь у наукових конференціях та семінарах.

Завдяки багатофункціональності кабінет є центром проведення не тільки лекцій та практичних занять, але й місцем занять із вихованцями гуртків еколого-натуралістичного напряму міського центру позашкільної освіти, методичних та наукового-практичних семінарів з учителями міста та району, науковцями дослідних установ.

З власного багаторічного досвіду викладання зоології у Глухівському національному педагогічному університеті засвідчимо, що студенти першого курсу мають переважно низький рівень сформованості навичок навчально-дослідницької діяльності. Тому з перших занять розпочинаємо системний процес формування зазначених навичок при виконанні студентами завдань лабораторних робіт із вивчення зоологічних об'єктів.

Системний підхід у формуванні вмінь та навичок навчально-дослідницької діяльності реалізовуємо за таким алгоритмом: чіткий добір обсягу і змісту навчального матеріалу; ускладнення методів та форм самостійної роботи; поступовість та послідовність встановлення взаємозв'язків; чітке виокремлення головного, вміння систематизувати, узагальнювати.

Рис. 1 Загальний вигляд кабінету біології та методики її навчання на факультеті природничої і фізико-математичної освіти ГНПУ ім. О. Довженка

Рис. 2 Навчальна зона кабінету біології та методики її навчання

Рис. 3 Дослідницька зона кабінету біології та методики її навчання

Враховуючи різний рівень довузівської підготовки студентів, лабораторні роботи диференціювали за змістом. У частині робіт запропоновано готові результати досліджень і студентам необхідно лише їх пояснити. В іншій частині лабораторних робіт передбачена безпосередню участь студентів у дослідницькій діяльності. Варіант роботи студенти вибирали самостійно.

Рис. 4 Біопласти (біологічні об'єкти в прозорому пластику)

Рис. 5 Зона відпочинку

Рис. 6 Вихованці гуртків еколого-натуралістичного напряму міського центру позашкільної освіти

Варіант І

б) розгляньте в наданих колекціях річкового рака, краба, креветку, бокоплава, мокрицю порівняйте їх за середовищем існування, характером живлення і адаптаціями в зовнішній будові.

Варіант ІІ

а) складіть порівняльну характеристику вищих і нижчих ракоподібних на прикладі типових представників у представлених колекціях або презентаціях за такими ознаками: спосіб життя, розчленування і покриви тіла, будова кінцівок, травна система, кровоносна система, нервова система і органи чуття;

б) здійсніть порівняльно-морфологічну характеристику рака річкового і черв'яка дощового за такими ознаками: нервова система, органи чуття, дихальна система, кровоносна система, травна система, система виділення, членистість тіла будова кінцівок, м'язи, порожнина. Зробіть висновок про їх споріднені зв'язки;

в) змоделюйте дослід, який доводить реакцію ракоподібних на подразнення.

На базі кабінету біології та методики її викладання реалізовано проєкт проведення лабораторного заняття з освітнього компоненту «Зоологія» для студентів 1 та 2 курсів на тему «Тип Інфузорії» із застосуванням сучасних інформаційних технологій.

Зокрема, на рис. 7. Представлений інтерфейс діалогового вікна із запропонованою темою дослідження. За допомогою гаджетів студенти мають можливість виконувати відповідні завдання, робити замальовки.

Також із використанням сучасних мікроскопів та відповідного лабораторного посуду студенти виконують забір матеріалу і наочно його досліджують (рис 8а).

Рис. 7. Приклад google-вікна з розробленим кабінетом викладача та структурованим навчально-методичним комплексом дисципліни «Зоологія»

Рис. 8. Робочі місця студентів, що представлені модульними меблями, які дозволяють студентам працювати командою, парами. Сучасна техніка (мікроскоп). А - лабораторний стенд для забору матеріалу для вивчення та дослідження класу Інфузорієвих; Б - робота з моделями у групі та парах.

Отже, групова робота, робота парами над проєктами з використанням сучасного обладнання дозволяє здобувачам освіти формувати особливий стиль у навчальної діяльності, трансформувати навчання в самонавчання, запускає механізм саморозвитку. Зазначене свідчить, що навчально-дослідницька діяльність - це відкритість до інших думок, комунікативна компетентність, інтелектуальна активність, допитливість, незалежність мислення, уміння дискутувати, проникливість, самокритичність.

Якість професійної підготовки майбутніх учителів можливо підвищити за рахунок поєднання сучасних педагогічних технологій з інформаційно комунікаційними. Прикладом такої ефективної інтеграції є веб-квести, що втілюють проєктне навчання на основі застосування засобів ІТ. Саме тому завершальним етапом нашого проєкту є проведення веб-квесту з курсу «Зоологія безхребетних» на базі сервісу Google blogger з детальним покроковим описом процесу виконання всіх завдань.

Крок 1. Продемонструвати та презентувати головну сторінку веб-квесту. Особливу увагу приділити структурі, змісту та активним посиланням у верхньому стовбці. В нашому випадку активні посилання верхнього стовпцю: Google, Google клас, сайт університету, сайт факультету, розклад, Google пошта та Google meet для безпосереднього зв'язку з викладачем.

Презентація головної сторінки проходить за такими етапами (за прикладом):

1) розміщення теми заняття та його типу (тема заняття № 3 «Тип Інфузорії», та тип заняття «Лабораторна робота», розміщені в верхній частині сайту, та відрізняються за розміром шрифту):

2) вступ (розміщені в центральній частині сайту. Вступ - коротка інформація про тему заняття);

3) активні посилання (активні посилання розміщені у верхній частині сайту, під темою заняття, додаткові посилання на довідкові літературні джерела, розміщені в правому нижньому кутку сайту. За потреби окремо можна провести презентацію посилань на ресурси та додатки, з якими студенти раніше не працювали);

4) зміст та його структура (зміст знаходиться в правій центральній частині сайту. До змісту входить 9 сторінок на яких розміщені завдання та інформація, яка може знадобитись в ході виконання веб-квесту);

Крок 2. Пояснити особливості роботи з веб-квестом та порядок виконання завдань, а саме:

1) для того, щоб розпочати роботу, потрібно звернутись до теоретичних відомостей (лекційного матеріалу);

2) після опрацювання теоретичної частини потрібно виконати тестові завдання, після виконання яких, буде відкрито доступ до теоретичних завдань;

3) після виконання завдань теоретичної частини заняття, буде надано доступ до практичних завдань;

4) завдання виконуються поступово, в ході виконання завдань початкового етапу квесту, буде відкрито доступ до наступних завдань

5) у ході виконання поставлених завдань, студент має змогу звертатись до лекційного та довідкового матеріалу, використовувати активні посилання для пошуку інформації та обробки зібраних даних;

6) зв'язок з викладачем відбувається за допомогою сервісів Google Meet, Zoom та Google пошта (активні посилання на зустріч та листування прикріплені у верхньому стовбці);

Крок 3. Аргументувати переваги використання технології веб-квест у процесі навчання. Для реалізації третього кроку, можна використовувати такі аргументи:

1) використання технології надає змогу студентам, які працюють або з тих чи інших причин не можуть відвідувати заняття очно, займатися позааудиторно, що в цілому створює можливість навчатися;

2) виконання завдань не прив'язано до певного проміжку час. Студент може виконувати завдання в будь-який час, але виконані завдання мають бути подані не пізніше терміну наступного заняття;

3) кожне попередньо виконане завдання, полегшує виконання наступного;

4) здобувач освіти має доступ 24/7 до інформації (лекційного та довідкового матеріалу), представленої в квесті, що полегшує підготовку до поточного та кінцевого контролю з курсу;

5) для виконання завдань не обов'язково мати комп'ютер чи ноутбук, достатньо телефону з доступом до мережі інтернет та бажання займатися.

Сформовані протягом практичних та лабораторних занять навчально-дослідницькі уміння і навички вдосконалюються студентами в ході виконання дослідницьких завдань польової практики з зоології, екології, генетики та ін. На цих заняттях широкого застосування набуває цифровий вимірювальний комплекс. Прилади комплексу дають можливість дослідити реакцію рослин на ступінь освітлення, рН середовища, записати та проаналізувати голоси птахів, земноводних.

Рис. 9 Цифровий вимірювальний комплекс

Наведемо приклад, завдання для самостійного дослідження з польової практики з зоології:

1. Здійснити визначення опис зимуючих та перелітних птахів вашого регіону, вказавши видову назву, зовнішні особливості, місця існування, гніздування та харчування.

2. Вказати характерні риси поведінки птахів вашої місцевості у весняний період.

3. Описати на основі власних спостережень цікаві факти про шлюбну поведінку птахів вашої місцевості

Завдання з польової практики з екології. Оберіть ділянку для дослідження. Це може бути ділянка природного чи антропогенного наземного фітоценозу недалеко від вашого місця проживання (ваш сад, ліс біля дому, парк біля дому, луки біля дому, поле біля помешкання). Розмітьте межі контрольної ділянки (натягніть мотузку по периметру). Зробіть опис фітоценозу, результати занесіть у бланк дослідження.

Бланк опису фітоценозу