Создание всероссийской системы учебно-научных лабораторий «Агрокуб», участником которой стал и Мичуринский лицей, было направлено на решение актуальной задачи: развитие у современного поколения детей и молодежи умения ориентироваться в насыщенном информационном пространстве, самостоятельно критически мыслить и творчески конструировать свои знания. Особое внимание в этом вопросе уделяется анализу и переосмыслению имеющихся образовательных программ дополнительного образования в области естественнонаучных дисциплин и агро-биоинженерных технологий, а также разработке инновационных форм проведения занятий. Лаборатории «Агрокуб» обеспечивают современные высокотехнологичные условия для самостоятельной исследовательской, учебной, организационной и творческой активности лицеистов во внеурочное время, позволяют установить коммуникацию и обмен опытом со специалистами научных организаций, выступающих «интеллектуальными партнерами» ТОГОАУ «Мичуринский лицей-интернат», таких как ФГБОУ ВО «Мичуринский государственный аграрный университет», ФГБНУ «Федеральный научный центр им. И.В.Мичурина» и других.
Эффективность использования нового высокотехнологичного оборудования учебно-научных лабораторий (растениеводства, биотехнологии, биохимии, физиологии и генетики растений) зависит от подхода к организации и руководству учебным проектированием, поскольку на первый план выводится самостоятельная активность и познавательная мотивация самих учащихся. Поэтому в данном случае оказываются малоэффективными традиционные приемы передачи знаний (в том числе, конспектирование лекций, подготовка реферативных докладов и выполнение лабораторных работ по образцу), даже когда сами эти знания носят углубленный, академический характер.
Задача научить ребенка мыслить в условиях проблемной неопределенности, с одной стороны, содержит препятствие, затрудняющее ее выполнение, но с другой стороны, дает возможность включить его внутреннюю мотивацию к самореализации и саморазвитию. И для того, чтобы сформировать такое мышление - как необходимую часть личности будущего ученого, педагог (в соответствии с принципами Л.С.Выготского и П.Я.Гальперина) должен сначала в развернутом виде в совместной деятельности представить всю систему поисковых операций, составляющих исследовательский проект. Такая работа в Мичуринском лицее (на базе лабораторий «Агрокуб») ведется с начала 2020 года, опыт в ее осуществлении накоплен для учащихся старших классов, при этом разрабатываются подходы к вовлечению и всего среднего звена.
Проектное обучение в современной педагогике строится вокруг проектного замысла, реализация которого (по Е.С.Заир-Бек) включает диагностику проблемы, организацию взаимодействия субъектов проектирования, анализ результатов и коррекцию действий. При этом как форма мышления проектирование подразумевает целеполагание, планирование, конструирование, моделирование и прогнозирование (по В.С.Безруковой), - звенья, во многом совпадающие с психологическими процессами саморегуляции субъекта (по В.И.Моросановой и А.А.Карманову). Их отсутствие во внутреннем плане препятствует выполнению компонентов проектирования в плане внешнем и сводит на нет обучающий потенциал такого «проекта» (часто он подменяется либо репродукцией информации из сети Интернет, либо выполнением и описанием какого-то индивидуально значимого действия - выращивание саженца, выпекание хлеба, съемка объекта с дрона и т.п.). В связи с этим программа работы с проектами в лицее базируется не только на формальных этапах научного исследования, но и на этапах развития этих функций саморегуляции.
Первый (объектный) план исследовательского проекта хорошо известен и включает в себя постановку проблемы, выбор объекта и предмета исследования, формулировку цели и задач, анализ соответствующих литературных данных, выдвижение гипотез (обобщение), организацию эмпирического исследования и резюмирование полученных результатов (выводы). Второй план (его можно назвать субъектным) был выявлен не сразу - для этого пришлось столкнуться с многообразием ошибок, возникающих у школьников на всех этапах выполнения проекта, поскольку система субъектной саморегуляции на момент их погружения в проектно-исследовательскую деятельность у них еще не была сформирована. Типичными были следующие ошибки.
1. При постановке проблемы отсутствовало восприятие проблемной ситуации, понимание проблемы как объективно существующего противоречия, а не простых затруднений или любопытной области практики, в большинстве случаев была непонятна разница между проблемой, объектом и предметом исследования, соответственно, не хватало базиса для корректной формулировки цели и задач (например, цель не была связана с предметом или проблемой).
2. Для школьников оказалось трудным запоминание правил оформления библиографического списка из-за непонимания основного принципа литобзора: у каждой мысли в тексте есть конкретный автор и время, когда она была высказана, возникла эта мысль в это время у автора тоже не изолированно, а в системе его понятийных категорий, в рамках научной школы. Такому непониманию способствует отсутствие ответственности за информацию во многих интернет-источниках и привычное для школьников получение уже отобранного и скомпилированного «безликого» учебного материала на уроках.
3. Корректной формулировке гипотез препятствовало неумение логически обобщить прочитанный материал, выделить главные идеи и найти среди них область предполагаемого. При изложении текста возникал «художественный» или «развлекательный» стиль, изобилующий эмоциями, риторикой, упрощениями и неоправданными обобщениями - признак некритического восприятия предмета, непонимания ограничений собственной точки зрения и гипотетического или дедуктивного характера любого своего тезиса.
4. На этапе эмпирического исследования сложность возникала в организации контроля за объективностью полученных данных. Утверждения часто формулировались как абсолютные, без понимания, зачем в опыте требуется контрольный образец и какую функцию выполняют методы статистической проверки. Как следствие, выводы могли быть неоправданно обобщенными или вовсе «оторванными» от практики («Вывод: мы научились тому-то…»).
Предлагаемая модель обучения проектной деятельности на базе лабораторий «Агрокуб» ТОГОАУ «Мичуринский лицей-интернат» нацелена на преодоление подобных ошибок при выполнении проектов, тематика которых является преимущественно научно-исследовательской. Алгоритм работы над проектом строится, исходя из формальных этапов научного исследования (объектного плана), однако конкретные шаги на каждом из них ориентированы на интериоризацию системы поисковых и регуляторных действий исследователя (субъектный план).
Структура работы педагога такова:
1. Учитель начинает с объяснения, что такое проблема (противоречивая ситуация, неразрешимая простым увеличением усилий), какие бывают виды проблем (учебные, коммуникационные, практические, научно-практические, теоретические), каково значение проблемы для проекта (любой проект - это ответ на существование проблемы). Глубина поставленной проблемы, в силу образовательно-возрастных ограничений, особенно у учащихся среднего звена, может варьировать: максимально глубоким для школьников является научно-практический вид проблем, однако при дефиците предметных знаний можно ограничиться и учебным уровнем. Тем не менее, рассматриваемая проблема не должна быть сугубо личной, и для учебного уровня следует, по крайней мере, подобрать проблему, актуальную для группы учащихся. Формулировка проблемы происходит в режиме диалога с учителем, который может начинаться с высказывания школьника о собственных интересах. В ответ учитель предлагает сравнить желаемое с действительным или поставить вопрос о расширении контекста обсуждаемой темы. (Так, чтобы она захватывала область неизученного: для учебной проблемы - неизученного в школе, для научной - неизученного в принципе.) Например: «Мне интересно собирать грибы». - Учитель: «А насколько можно предсказать, где и когда они появятся?» / «А можно ли вырастить лесные грибы искусственно?» / «А как можно повысить полезный результат от поиска грибов?». Постепенно школьник выходит на постановку проблемы на доступном для себя уровне.
2. На следующем шаге необходимо выявить структуру проблемной ситуации, которая может быть представлена в трех формах: проблема как препятствие для чего либо, проблема как отсутствие чего-либо и проблема как противоречие между какими-либо процессами (по сути, к последнему из вариантов сводимы и первые два). Зная составляющие проблемы, легко описать, для кого и почему эта проблема актуальна. Основываясь на них же можно выделить, во-первых, объект, к которому относятся компоненты проблемы, во-вторых, - предмет исследования как нераскрытую область знания. Графическое отображение проблемы, объекта и предмета на схеме стабилизирует понимание учащимся смысла и направления своей проектной работы. Цель ученик выдвигает, отталкиваясь от такой схемы: по существу, ею является та же картина объекта и предмета, но с устраненной проблемой. Функция учителя - помочь подобрать корректную (обеспечивающую достижимость цели) формулировку и разбить цель на задачи (Вопрос: «Без чего не получится достичь этой цели?»).
3. Первой задачей в исследовательском проекте является обзор литературных данных. Источников с авторитетными данными должно быть по меньшей мере 5-7 (максимальное заполнение объема внимания), для практических проектов часть из них допустимо заменить экспертными высказываниями. До учащихся на этом этапе важно донести мысль, что любая информация имеет автора, и каждый из авторов основывался на идеях определенной школы и решал актуальные проблемы для своего времени. Сразу же отбрасываются безымянные сайты (нет автора) и популяризаторская литература (нет актуальности и научной школы), вместо этих «источников» прорабатывается вопрос: кто и когда сказал это первым? Использование учебной литературы школьниками нам представляется допустимым, однако библиографический список не может быть представлен только ею. Для предотвращения соскальзывания учащихся в «художественный» стиль изложения учитель должен помогать удерживать в сознании цель проекта: не убедить кого-либо в чем-либо, не показать свои риторические умения, а найти то, что было неизвестно, выдвигая и тщательно проверяя свои предположения о предмете.
4. Итогом обзора литературных данных должна стать система проверяемых гипотез. Логической основой для ее построения служит проработанный понятийный аппарат, его проработка относится к зоне ближайшего развития школьника - такая деятельность выполняется вместе с учителем. Структура первой главы должна опираться на структуру научных понятий (а не на линейное изложение авторских взглядов), поэтому к важным вопросам, которые учитель прорабатывает с учащимися, относятся вопросы о нахождении общего и различного в авторских взглядах и вопросы о связи между категориями описания предмета. Если важно проследить, как понятийный аппарат развивался во времени, выявить актуальную тенденцию, то целесообразно структурировать обзор литературы исторически (оба вида структурирования можно совмещать). Отразив в предмете установленные факты и связи, учащийся может сделать предположения о фактах и связях еще не установленных. Мы говорим о системе гипотез, поскольку даже при изучении одного процесса предположения затрагивают несколько его различных аспектов.
Так, имеет смысл выделять:
1) концептуальную гипотезу («Предмет нашего исследования устроен таким-то образом…»);
2) эмпирическую гипотезу («Явление "А" определенным образом связано с явлением "Б"…»);
3) прикладную, или рабочую гипотезу («Если выполнить определенные действия, результат окажется таким-то…»);
4) статистическую гипотезу («Определенные результаты в исследовании являются более вероятными, чем другие…»).
В зависимости от глубины поставленной проблемы и характера практической ориентированности проекта, в нем могут быть реализованы не все из них, но иметь представление об этих видах гипотез все же нужно.
5. Организация эмпирической (практической) части проекта строится по принципу движения от концептуальной гипотезы к статистической, соответственно, доказательная линия - от статистической гипотезы к концептуальной.
Принципиальным на этом этапе для учителя является удержание внимания школьников, во-первых, на эмпирических референтах (наблюдаемых в опыте признаках) того, что предполагается в исследовании, а во-вторых - на фальсифицируемости (возможности опровержения) проверяемых гипотез теми методами, которые используются в опыте. Например, в реальном проекте «Влияние повышенных доз минеральных удобрений на рост саженцев яблони в питомнике в Тамбовской области» (полевой эксперимент) методом дисперсионного анализа доказана неслучайность полученных в опыте изменений (статистическая гипотеза), из нее следует наличие нелинейной связи между параметрами роста и дозами вносимых удобрений (эмпирическая гипотеза), из этого, в свою очередь следует, что внесение удобрений в оптимальной дозе усиливает рост яблони и повышает процент выхода продукции (прикладная гипотеза), что в совокупности подтверждает модель влияния азота, фосфора и калия на физиологические процессы в растении (концептуальная гипотеза). Эмпирическими показателями усиления физиологических процессов здесь были длина и толщина штамбов растений, и на каждом шаге эксперимента поддерживалась возможность проверки путем сравнения опытных образцов с контрольной группой (саженцев, под которые удобрения не вносились).
6. По характеру результатов проекта создано множество классификаций, частично дополняющих, частично дублирующих друг друга. В качестве продукта рассматриваются не только изделия и сообщения, но и социальные институции, и даже экзистенциальные результаты (по А.Г.Раппопорту). С нашей точки зрения, интерес представляет классификация, которая может быть предоставлена самим воспитанникам лицея для осознанного выбора способа представления работы, с одной стороны, и рефлексии глубины своего исследования с другой. Это классификация с распределением на уровни (наиболее близка классификация по Е.С.Палат).
I. Максимальный уровень - исследовательские проекты с полной реализацией описанных здесь шагов и получением принципиально нового знания. Центральной здесь является концептуальная гипотеза и ее полная проверка на всех шагах исследования. Результатом выступает схематически представленная обобщенная модель явления. В качестве примера - проект, упомянутый выше (автор - учащийся 10 класса В.Переславцев, диплом победителя III степени на международном конкурсе «Старт в науке», 2021 г.).
II. Высокий уровень - практико-ориентированные проекты - разработки, в которых может не выявляться никакой новой закономерности (центральной является рабочая гипотеза), но есть четко обозначенный с самого начала прикладной результат деятельности. Пример - проект «Особенности микроклонального размножения малины красной на питательных средах различного состава» (лабораторный эксперимент, автор - учащийся 10 класса П.Шинкарев, диплом победителя III степени на международном конкурсе «Старт в науке», 2021 г.).
III. Базовый уровень - информационные проекты (учебно-научные) - проекты с упором на наглядность, иллюстративность полученных данных (задача - привлечь внимание); исследовательская часть их более-менее репродуктивна, продуктивность реализуется в подборе опыта и подаче материала для широкой аудитории, эмпирическая гипотеза строится на известных закономерностях. Примеры: проект «Экологическая оценка природы Тамбовской области на примере динамики популяции Zerynthia polyxena Den. et Schiff.» (описательное исследование, автор - учащаяся 11 класса И.Осинкина, диплом победителя I степени на международном конкурсе «Старт в науке», 2019 г.); проект «Агробиологические особенности сортов смородины красной в условиях Тамбовской области» (описательное исследование, автор - учащийся 10 класса А.Татаринцев, участник всероссийского конкурса «Большие вызовы», 2020 г.).
IV. Минимальный уровень - творческие и ролевые проекты, близки к предыдущей группе, но отличаются еще меньшей глубиной анализа и затрагивают, скорее, социальные и личностные аспекты заявленной проблемы (учебно-коммуникационная проблематика). Они ориентированы либо на творческое оформление, либо на освоение определенной роли участниками и больше подходят для учащихся младшего / среднего звена, либо школьников, далеких от науки. Проекты данного типа в агробиологических дисциплинах могут быть реализованы, наверное, в порядке исключения.
Таким образом, в ТОГОАУ «Мичуринский лицей-интернат» предложен подход к обучению воспитанников научно-исследовательской деятельности на базе лабораторий «Агрокуб», позволяющий получать качественные, отвечающие требованиям к научному исследованию проектные работы (в т.ч. победители Международных конкурсов). В предстоящем учебном году планируется расширение и детализация данного подхода в программах дополнительного образования для учащихся среднего и старшего звена.