”Cercetător în devenire”: metoda investigației științifice pentru predarea științelor și matematicii în Europa

Pentru o însușire adecvată și de durată de către elevii de gimnaziu a noțiunilor specifice științelor, la Școala Gimnazială Numărul 1 Moisei/ Maramureș, la disciplina biologie, în cadrul proiectului ”Cercetător în devenire”, am utilizat ca strategii de predare-învățare-evaluare o diversitate de metode și procedee didactice printre care și cea a investigației științifice, cu referire, în special, la metoda problematizării, a învățării prin descoperire și a experimentului. Articolul descrie, pe scurt, folosirea metodelor interactive și interdisciplinare la disciplina Biologie, cu scopul formării de competente necesare elevilor din școala secolului XXI.

În acest sens, la clasele a V-a, unde elevii învață despre plante, am inițiat cu aceștia  o serie de experimente simple și accesibile, cu diferite semițe de plante, referitoare la condițiile necesare germinării și dezvoltării plantelor.

Astfel, prin observații directe și sistematice, ei  au descoperit influența factorilor de mediu: umiditate, temperatură, lumină, tip de sol, componente minerale și aer, pentru ca semințele să germineze și ca plantele să se dezvolte, vizualizând astfel strânsa interdependență plante – mediu de viață. Au semănat semințe de diferite plante în păhărele de plastic cu pământ de grădină, în pahare cu nisip și în pahare cu pietriș. Unele din semințele plantate au fost udate periodic, în schimb altele nu. Am asociat la acești factori de germinare și dezvoltare lumina – în sensul că unele semințe plantate au fost expuse la lumină, iar altele ținute într-o cutie, la întuneric. Experimentele desfășurându-se într-o perioadă de iarnă, a fost posibil ca unele semințe semănate să fie ținute la temperaturi negative, iar altele la temperatura camerei.

Experimentele s-au desfășurat de-a lungul semestrului I, perioadă în care elevii au avut ca sarcină de lucru să mențină acești factori de mediu, să țină sub observație germinarea și dezvoltarea plantelor și să noteze săptămânal modificările survenite. Astfel, ei au fost în măsură să redescopere prin aceste experimente simple necesitatea unor condiții optime de mediu cum ar fi: tipul de sol, temperatură, lumină, umiditate pentru ca semințele să germineze și plantulele să se dezvolte.

Prin prisma cunoștințelor anterioare, asimilate în clasele I-IV, le-am cerut elevilor să dezbată dacă plantele sunt în măsură de a se mișca și de a simți. Întrucât reactivitatea plantelor la acțiunea factorilor de mediu este mai lentă, modificările de răspuns ale acestora sunt mai greu de sesizat în mod normal, de către elevi.

Pentru vizualizarea mișcării la nivel celular, am făcut un preparat de celule din mugurele germinal al bulbului de ceapă, pe care l-am colorat cu albastru de metilen. Privind la microscopul optic, elevii au vizualizat mișcarea curentilor citoplasmatici și unele componente celulare cum ar fi membrana celulară și nucleul celular, vacuolele, citoplasma.

De asemenea, am pus elevilor problema următoare: ce s-ar întâmpla dacă în loc să ținem ghivecele cu plante în poziția fiească verticală, le-am așeza pe acestea în poziția orizontală. Răspunsul lor că rădăcina și tulpina plantelor vor rămâne în această poziție m-a determinat să-i pun să experimenteze și să noteze modificările ce le vor observa la unele din plantulele germinate și puse în poziția orizontală. După o perioadă de o lună de zile, elevii au observat curbarea tulpinei și creșterea ei verticală în sus și, de asemenea, curbarea rădăcinii și creșterea acesteia în jos. Astfel, prin acest experiment simplu, elevii au mai evidențiat acțiunea unui factor de mediu, forța de atracție a pământului și răspunsul plantelor prin mișcarea de orientare pozitivă a tulpinei vertical în sus (geotropism pozitiv)  și mișcarea de orientare negativă a rădăcinii vertical în jos (geotropismul negativ).

În plus, elevii au mai observat că plantele puse în geam își dezvoltă mai  mult frunzele spre partea de unde vine lumina și că florile au o mișcare de orientare tot spre sursa de lumină, vizualizând astfel fototropismul pozitiv al plantelor și concluzionând că pentru o dezvoltare armonioasă, acestea trebuie răsucite la două săptămâni.

Foarte apreciate de elevi au fost  experimentele de investigație virtuale din cadrul lecțiilor de pe platforma AeL, pe care le-am parcurs cu elevii claselor a V-a și a VI-a care studiază alcătuirea  și viața diferitelor grupe de plante și  animale, de la cele mai simple până la cele mai evoluate. Elevii au putut descoperi structura plantelor și animalelor și au putut face experimente virtuale prin care au testat sensibilitatea și reactivitatea acestora la factorii mediului de viață, vizualizând, sub formă de jocuri și teste interactive, strînsa legătură structură- funcție- sensibilitate- factori de mediu de viață.

Nu în ultimul rând, prin prezentările ppt de la sfârsit de capitol a diferitelor grupe de plante și animale, sub formă sistematizată, elevii au putut să descopere care sunt asemănările ce fac ca aceste plante și animale să se încadreze în respectiva grupă taxonomică și deosebirile ce le individualizează ca specie, relevând în același timp frumusețea și diversitate lumii vegetale și animale. Receptarea pasivă a informaților din prezentările ppt face ca eficiența însușirii și asimilării cunoștințelor să fie mai scăzută, iar dacă reușim să îi  determinăm ca ei înșiși, lucrând în echipe, să realizeze aceste prezentări pe care să le adauge la portofoliul lor și să își prezinte produsul activității, atunci se vor angaja cu entuziasm în aceste proiecte ce necesita o muncă de investigație pentru descoperirea de informații și de sistematizare, iar rezultatele activității de investigare vor fi urmărite cu un viu interes de comunitatea clasei de elevi.

Beneficiind de avantajul de a preda și desenul pentru completarea normei de catedra, am cerut elevilor să găsească trăsăturile esențiale ale plantelor, pe care aceștia au reusit mai apoi să le transpună stilizate  în diferite creații plastice.

Proiectul naţional „Cercetător în devenire” mi-a oferit posibilitatea de a îmbina armonios diferite procedee şi metode didactice în vederea formării la elevi de  competenţe precum: a învăţa să înveţi, a utiliza TIC, a căuta şi sistematiza informaţiile, a căuta soluţiile optime în vederea aplicării cu succes a cunoştinţelor teoretice, de a lucra în echipă şi de a comunica eficient.