Розвиток дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі

Abstract

(ua) Кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня магістра за спеціальністю 014 «Середня освіта (Природничі науки)». – Центральноукраїнський державний університет імені Володимира Винниченка, Кропивницький, 2023. Актуальність дослідження. У сучасному суспільстві, перетвореному глобальними змінами в інформаційних, комунікаційних, та професійних сферах, великою мірою визначається потреба у перегляді освітніх стратегій. Акцент у сучасній освіті переноситься на формування творчої особистості, яка володіє креативністю мислення, комунікативністю, логічним мисленням та вмінням робити вибір у змінних умовах. Сприяння саморозвитку, відповідальності та самостійності стають важливими завданнями освіти. Сучасна освіта має підготувати людину, здатну до творчого та гнучкого реагування на зміни, прийняття нововведень. Державні освітні документи визначають пріоритетне завдання освіти в формуванні у дітей та молоді цілісної природничо-наукової картини світу та сучасного світогляду. Розвиток самостійного наукового пізнання, мислення, загальної культури та навичок самоосвіти стають ключовими аспектами освітнього процесу. Таким чином, актуальність роботи полягає у необхідності пошуку ефективних методів та підходів для реалізації цих завдань у сучасних умовах освітнього процесу. Метою дослідження є теоретичне обґрунтування та розроблення завдань, що сприяють розвиткові дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. Об'єктом дослідження є процес навчання учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. Предмет дослідження – розвиток дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі засобами розв’язання практико орієнтованих завдань Для досягнення мети дослідження передбачено розв’язання таких завданнь: 1. Проаналізувати психолого-педагогічну літературу з проблеми розвитку дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. 2. Обґрунтувати критерії, показники та рівні розвитку дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. 3. Розробити методику розвитку дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі засобами розв’язання практико орієнтованих завдань 4. Здійснити добір завдання, що сприяють розвиткові дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. 5. Виконати експериментальну перевірку ефективності методики розвитку дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. Наукова новизна: Теоретично обгрунтована та розроблена методика розвитку дослідницьких умінь за допомогою методу кейсів, проєктів, доповненої реальності. Практична значущість: Розроблено і упроваджено методичні матеріали, що сприяють розвитку дослідницьких умінь учнів старшої школи в навчанні природничих наук за методом кейсів тема уроку «Хвилі. Спектр електромагнітного випромінювання»; проєктним методом тема проєкту «Двигун Стірлінга» (проєкт розрахований на індивідуальну годину для реалізації СТЕМ проектів в рамках вивчення інтегрованого курсу «Природничих наук»); з використанням сучасних технологій тема уроку «Світло» для 10 класу. Основні результати дослідження: 1.Обґрунтовано доцільність упровадження методу проєктів, спрямованих на розвиток дослідницької діяльності учнів старшої школи в навчанні природничих наук. 2. Визначено критерії, показники та рівні дослідницької діяльності учнів старшої школи в навчанні природничих наук за результатами виконання проєктної діяльності і вирішення кейсів. 3. Розроблено та експериментально перевірено методичні особливості розвитку дослідницької діяльності учнів старшої школи методом кейсів і методом проєктів. 4. Отримано результати ефективності впровадження розроблених навчальних завдань з природничих наук із використанням доповненої реальності, методу кейсів, методу проєктів. Висновки: 1. Проаналізовано психолого-педагогічну літературу з проблеми розвитку дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. 2. Обґрунтовано критерії, показники та рівні розвитку дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. 3. Розроблено методику розвитку дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі засобами розв’язання практико орієнтованих завдань 4. Здійснено добір завдання, що сприяють розвиткові дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. 5. Виконано експериментальну перевірку ефективності методики розвитку дослідницької діяльності учнів при вивченні природничих наук в старшій школі. Перспектива подальшого дослідження проблеми може спрямовуватися на вивчення результативності і впровадження нових педагогічних технологій, спрямованих на розвиток творчих здібностей учнів, що включає аналіз конкретних методів навчання, використання технологій у процесі освіти та їх вплив на формування творчих якостей (en) Qualification work for obtaining a master's degree in the specialty 014 "Secondary Education (Natural Sciences)." – Central Ukrainian State University named after Volodymyr Vynnychenko, Kropyvnytskyi, 2023. Relevance of the Study: In modern society transformed by global changes in information, communication, and professional spheres, the need for a revision of educational strategies is largely determined. The focus in modern education is shifting towards the formation of a creative personality that possesses creative thinking, communicativeness, logical thinking, and the ability to make choices in changing conditions. Facilitating self-development, responsibility, and independence becomes essential tasks of education. Modern education should prepare individuals capable of creatively and flexibly responding to changes and embracing innovations. State educational documents prioritize the task of shaping a holistic natural-scientific worldview and a modern outlook, as well as developing the ability for independent scientific cognition, critical thinking, general culture, and the skills of self-education and self-realization through engaging in various forms of creative activity. Therefore, the relevance of this work lies in the necessity to find effective methods and approaches to address these tasks in the current conditions of the educational process. Research goal: The aim of the research is to theoretically justify and develop tasks that contribute to the development of research activities in students studying natural sciences in high school. Research Object: The object of the research is the process of teaching students studying natural sciences in high school. Research Subject: The subject of the research is the development of research activities in students studying natural sciences in high school through the solution of practice-oriented tasks. To achieve the research objective, the following tasks are planned: 1. Analyze psychological and pedagogical literature on the development of research activities in students studying natural sciences in high school. 2. Justify criteria, indicators, and levels of research activity development in students studying natural sciences in high school. 3. Develop a methodology for the development of research activities in students studying natural sciences in high school through the solution of practice-oriented tasks. 4. Select tasks that contribute to the development of research activities in students studying natural sciences in high school. 5. Experimentally verify the effectiveness of the methodology for the development of research activities in students studying natural sciences in high school. Scientific Novelty: Theoretical justification and development of a methodology for the development of research skills using the methods of case studies, projects, and augmented reality. Practical Significance: Methodological materials have been developed and implemented to promote the development of research skills in high school students studying natural sciences using the methods of case studies for the lesson topic "Waves. Electromagnetic Spectrum," project-based learning for the project topic "Stirling Engine" (designed for an individual hour to implement STEM projects within the framework of the integrated course "Natural Sciences"), and using modern technologies for the lesson topic "Light" for the 10th grade. Main Research Results: 1. The expediency of implementing project-based learning methods aimed at developing research activities in high school students studying natural sciences has been substantiated. 2. Criteria, indicators, and levels of research activity development in high school students studying natural sciences have been determined based on the results of project activities and case-solving. 3. Methodological features for the development of research activities in high school students using case studies and project methods have been developed and experimentally tested. 4. The effectiveness of the developed tasks for teaching natural sciences with the use of augmented reality, case study method, and project method has been obtained. Conclusions: 1. The psychological and pedagogical literature on the development of research activities in high school students studying natural sciences has been analyzed. 2. Criteria, indicators, and levels of research activity development in high school students studying natural sciences have been justified. 3. A methodology for the development of research activities in high school students studying natural sciences through the solution of practice-oriented tasks has been developed. 4. Tasks that contribute to the development of research activities in high school students studying natural sciences have been selected. 5. The effectiveness of the methodology for the development of research activities in high school students studying natural sciences has been experimentally verified. Further Research Perspectives: The perspective for further research on the problem may focus on studying the effectiveness and implementation of new pedagogical technologies aimed at developing the creative abilities of students. This includes analyzing specific teaching methods, the use of technologies in the educational process, and their impact on the formation of creative qualities. Additionally, the research could explore the role of teachers in fostering students' creative abilities, identifying optimal methods for teacher-student interaction to stimulate creative thinking and independence.