"Проблемное обучение физике через интеграцию наук посредством исследовательской деятельности"
статья по физике на тему

Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная  школа Курского муниципального района Ставропольского края

Обобщение опыта работы

по теме:

«Проблемное обучение физике через интеграцию наук посредством исследовательской деятельности»

  учителя физики и математики высшей квалификационной категории

 Почётного работника общего образования Российской Федерации,

победителя Приоритетного национального проекта «Образование» 2008года

Берюмовой Ольги Николаевны

2009 год

...всякий ребёнок в известной мере есть гений,

а всякий гений в известной мере - ребёнок.

А. Шопенгауэр

Динамика преобразований окружающего мира такова, что ребёнок все чаще оказывается в новых для себя ситуациях, где готовые рецепты не работают. На ученика сегодня обрушивается целая лавина многообразной, противоречивой информации. Содержание школьного образования включает как естественнонаучные, так и гуманитарные знания, формирование которых осуществляется в процессе обучения отдельным учебным предметам: физике, химии, биологии, географии, астрономии, истории, литературе, технологии, музыке, физической культуре.

Общий объект изучения – природа, человек, законы природы – остается расчлененным между отдельными учебными предметами, что осложняет процесс приобретения школьниками цельного видения реального мира.

Физика — один из самых трудных предметов школьного учебного плана. Действительно, какие сложные умственные операции приходится делать ученику! Надо сосредоточено следить за ходом мысли учителя — если пропустишь что-то, начнутся проблемы. А ведь далеко не каждый ученик, к сожалению, рискнёт на уроке переспросить учителя, если что-нибудь упустил. А ещё надо вспомнить математические законы, чтобы вывести нужную формулу, решить трудную задачу, догадаться, как ответить на «вопросы на засыпку», которые учитель время от времени предлагает. Ученик от всего этого устаёт, «отключается». Поэтому в школе необходима интеграция наук, которую надо   реализовывать через межпредметные связи.  

Кстати, Лев Давидович Ландау, один из крупнейших учёных нашего времени, входящий в первую пятёрку физиков мира, считал, что природа, искусство лучше помогают понять физику: «Грош цена вашей физике, если она застилает для вас остальное - шорох лесов, краски заката; физик, не воспринимающий поэзии, искусства, - плохой физик».

Однако, вызвать устойчивый интерес к физике абсолютно у всех учащихся довольно сложно. Быть может, в этом и нет настоятельной необходимости. Современной школе более по силам поставить и решить другую задачу – попытаться сделать так, чтобы, по крайней мере, большей части учащихся было интересно заниматься на каждом уроке. Как же добиться таких результатов?

Отличительной чертой нашего времени следует считать взаимопроникновение идей и методов различных наук. Их интеграция, комплексный подход необходимы для решения экологических, экономических и социальных проблем государства. А всё это возможно только через развитие творческих возможностей ребёнка.

Поэтому целью работы над данной проблемой стало выявление  элементов проблемного обучения физики на уроках и во внеурочное время, раскрытие межпредметных связей школьного образования.

 Для меня как учителя физики, достижение этой цели возможно через проектно-исследовательскую  деятельность учащихся и решение следующих задач:

1. Провести теоретический анализ психолого-педагогической литературы по данной проблеме».
2. Расширить тематическое планирование по физике с учётом дополнений в темах изучаемых другими школьными предметами.
3. Разработать рекомендации по организации и проведению исследовательской деятельности на уроках естественно научного цикла.
4. Проанализировать индивидуальный рост личности каждого ученика.

Развитие творческих возможностей ребенка является одной из главных целей учебно-воспитательного процесса в преподавании школьных  предметов.

Для достижения цели   и решения поставленных задач  можно использовать комплекс методов:

- теоретические (сравнительно-сопоставительный анализ, изучение нормативно-методической литературы);

- эмпирические (наблюдение, опрос очный и заочный, анкетирование, тестирование).

 Вместе с этим необходимо научить каждого ученика:

- умению учиться, усваивать и систематизировать знания, информацию;

- при выполнении творческих работ заполнять пробелы  в своих школьных знаниях;

 - выработать коммуникативные качества,  быстрее адаптироваться в реальной жизни;

- научиться работать с информацией (умение пользоваться справочной литературой, умение конкретизировать проблему);

- свободно работать на компьютере как важной предпрофессиональной подготовке, имеющей наряду с другими навыками и  умениями спрос на рынке труда.

- реализовывать свой  личный творческий потенциал, самоутверждаться.

Важнейшая проблема для меня, как учителя, - повышение эффективности урока, чтобы он не был формальным и скучным. Ш.А. Амонашвили говорил, что когда есть стандарт ведения урока, «вся ответственность за такой урок лежит на невидимых плечах разработчиков стандарта». Конечно, урок требует холодной рассудительности и бесстрастной строгости, но все же привкус романтики необходим, как атмосфера радостной приподнятости, сопутствующей поиску, творчеству.

Поэтому я, ищут разные способы ведения урока. На мой взгляд, самым эффективным в плане реализации возникшей проблемы при изучении тем по физике является нетрадиционный урок, включающий в себя и знания полученные как при изучении других школьных дисциплин, так и самостоятельно. Заботясь о развитии учащихся,  постоянно использую активные методы обучения. оригинальные, нестандартные приемы, активизирующие учащихся на уроках, повышающие интерес к знаниям, развивающие детей с учетом их возраста и способностей.  

 Время от времени стараюсь переключать внимание ребят, на что-то увлекательное, интересное, использую интересный материал из других дисциплин, забавные мнемонические правила и др.  Всё это позволяет учащимся решить предложенную проблему на уроке физике легко и быстро.

Так при объяснении момента силы ученикам необходимо показать значение плеча силы. Момент силы «ответствен» за поворот тела вокруг оси. И решить такую проблему может помочь сценка. Самый маленький ученик выходит за дверь и получает указание по сигналу не давать двери открыться, упираясь в ручку двери. А самому сильному в классе предлагается открыть дверь, нажимая на неё около оси. Учитель даже может помогать ему, всё равно «силач» не сможет победить «слабака», т.к. при повороте тела вокруг своей оси важна не только сила, но и плечо силы. У «силача» плечо силы очень маленькое, а «слабак» выигрывает меньшей силой за счёт большого плеча. Всё и понятно, и наглядно.

Не всегда бывает легко объяснить, почему энергия системы отдельно взятых нуклонов больше, чем энергия ядра, составленного из них, а также объяснить, что такое дефект массы и энергия связи. Учитель, взяв несколько керамических магнитов, предлагает ученикам представить, что отдельные магниты — нуклоны в ядре. Затем, демонстративно утрируя, показывает, что ему с трудом удаётся оторвать нуклоны друг от друга. Следует вопрос о том, увеличивается или уменьшается при этом энергия системы нуклонов. Если учитель артистичен, вытирает пот со лба при разделении «ядра» на отдельные «нуклоны», то ученики быстро догадываются, что энергия системы при этом увеличивается, а при составлении «ядра»  из «нуклонов» соответственно уменьшается.

Такие маленькие представления не отнимают много времени от урока, их можно придумать почти по каждой теме. Но следует помнить, что сценки способны лишь помочь расслабиться ученику, дать разрядку перед дальнейшей работой, но никак не могут стать универсальным средством объяснения на уроке, т.к. принцип научности требует большой строгости в изложении учебного материала.

Моя задача состоит в том, чтобы ученики помнили, что самое ценное знание — это знание, добытое самостоятельно. Успехи в области решения проблемы, как на уроке так и во внеурочное время, резко повышают и самооценку учащихся. Развитию способности самостоятельно находить, обозначать, выявлять пути решения и решать проблему помогают:  «Памятки для организации проектно-исследовательской работы при изучении физики», которыми я ежегодно снабжаю ребят;   создание для каждого ученика ситуацию успеха, опираясь на его индивидуальный актуальный уровень развития; отметка достижений каждого ученика, и не в сравнении с достижениями других, а в сравнении с самим с собой, со своими вчерашними достижениями. Сравнение с другими унижает достоинство, формирует заниженную самооценку. Это губило и губит многие таланты.  

Свою задачу я вижу в том, чтобы учить детей общению, умению говорить и слушать, знакомить с принципами вербальной и невербальной коммуникации. Считаю, что психологический всеобуч должен стать нормой уже в раннем подростковом возрасте, когда у ребят пробуждается интерес к себе, к природе человека. Это помогает многим подросткам преодолеть трудности в общении, стеснительность — серьезнейшие барьеры на пути раскрытия таланта.

Уроки-экскурсии, уроки-пресс-конференции, конкурсные задания, творческие работы и другие активные формы классных и внеклассных занятий, которые я применяю на практике, не самоцель, а средство развития и воспитания моих учеников. Знания мало чего стоят, если они не пропущены через сердце. Создание комфортных условий для раскрытия и реализации возможностей каждого ребенка — это мой один из основных  принципов работы.

В своей педагогической деятельности я исхожу из того, что у каждого ребенка есть способности в какой-либо области человеческой деятельности. Учебная программа должна предоставить детям возможность демонстрировать свои индивидуальные достижения, содержать необходимые стимулы, мотивирующие учебную деятельность. Только при этом условии из стен нашей школы будут выходить одаренные люди, имеющие широкий кругозор, владеющие большим объемом информации; способные устанавливать причинно-следственные связи; умеющие самостоятельно делать выводы  Чело век, познавая природу, создаёт производство, науку, искусство, а обще ство так или иначе использует всё это, влияя тем самым на природу и развивая производство, науку, искусство. Ведь физика делается людьми и в конечном счёте для людей.  

Поэтому при обучении физики я стараюсь представлять  физические явления  в виде проблем, не только с помощью тележек с грузом и шариков на нитях, но и через литературные тексты, загадки, шутки, сказки, анекдоты, ведь физику обязаны учить все. Физика «в стихах и рисунках» в совокупности с «настоящими» задачами и выполнением исследовательских проектов по многим разделам физики, а так же  участие школьников в научно-практических конференциях, семинарах и олимпиадах облегчает детям процесс овладения знаниями. Мои выпускники, например, успешно поступают   в тузы  вузы  так или иначе связанные с  физикой, но, главное,  у них сохраняют    любознатель ность и интерес к жизни, волю и силу духа.

 Работа над моей темой позволяет мне констатировать, что учащиеся умеют формулировать вопросы: прогнозировать последствия своих и чужих действий;  рассуждать и строить гипотезы; имеют критический ум и высокую любознательность, гибкое мышление; обладают богатым творческим воображением:  развитой интуицией; хорошей памятью; постоянно работает над познанием самого себя.

 В современных условиях с помощью использования информационных технологий и неограниченного доступа к новым источникам познания, становится возможным развивать творческий потенциал  через проектно-исследовательскую  деятельность учащихся не только на уроках физики, но и во внеурочное время.

А интеграция, межпредметные связи в школьном курсе физики, на мой взгляд, способ решения одной из самых актуальных проблем школы, малое количество отведённое на изучение школьных дисциплин, в том числе и предмета физики

 Ведь физика по  широте межпредметных связей превосходит большинство других учебных предметов в школе.

 Попробую подробнее остановиться на некоторых видах деятельности, выделенных в  интеграции курса физики с другими науками

Что же такое интеграция? Интеграция – это (лат.) восстановление, восполнение, объединение частей в целое, причем не механическое соединение, а взаимопроникновение, взаимодействие, взаимовидение.

Очевидно, что существует множество видов интеграции: по методам, приемам, способам, уровням, направлениям. Это целая область науки, которую условно можно назвать структурной методологией интеграции. Современная система образования позволяет использовать в практической деятельности учителя не все виды интеграции. Изучая литературу по интегрированному обучению школьников, я обратила внимание на то, что авторы единодушны в определении целей и результатов интегрированного обучения  Результаты интегрированного обучения проявляются в развитии творческого мышления учащихся. Оно способствует не только интенсификации, систематизации, оптимизации учебно-познавательной деятельности, но и овладению грамотой культуры (языковой, этической, исторической, философской). А тип культуры определяет тип сознания человека, поэтому интеграция чрезвычайно актуальна и необходима в современной школе.

Задача учителя - научить ребят мыслить абстрактными категориями, сопоставлять обобщенные выводы с конкретными явлениями, вырабатывать собственную оценку явлений. С этой целью ребята проделывают на уроке и во внеурочное время проделывают следующие мыслительные операции: проводят аналогии, обобщают, систематизируют учебный материал, выдвигают гипотезы, распространяют выводы, полученные из наблюдений и наконец, моделируют все эти обобщенные мыслительные операции. Все это способствует развитию творческого мышления.

Для себя я  выделила три группы интеграционной связи:

1. Содержательно-информационные – по видам знаний (научные, фактические, понятийные, теоретические, философские, идеологические).
2. Операционно-деятельностные – по видам умений (познавательные, практические, ценностно-ориентационные).
3. Организационно-методические – по способам реализации межпредметных связей (логические, ассоциативные, понятийные, концептуальные).

Каждый из этих видов помогает в решении самой главной задачи педагога –более полному усвоению знаний.

В своей педагогической деятельности использую следующие виды интеграционных связей:

1. Способ усвоения – репродуктивный, поисковый, творческий.
2. .Широта осуществления – внутрицикловые, межцикловые.
3. .Хронология реализации – преемственные, сопутствующие, перспективные.
4. .Способ установления – односторонние, двусторонние, многосторонние, прямые и обратные.
5. .Постоянство реализации – эпизодические, периодические, систематические.
6. Форма “организации” - поурочные, тематические, сквозные, комплексные.

Используя процесс интеграции наук в школьном обучении, реализующимся через межпредметные связи, смогла достичь следующих результатов:

1. Знания учащихсяприобретают качества системности.
2. Умения становятся обобщенными, способствуют комплексному применению знаний, их синтезу, переносу идей и методов из одной науки в другую, что лежит в основе творческого подхода к научной, художественной деятельности человека в современных условиях.
3. Усиливается мировоззренческая направленность познавательных интересов учащихся.
4. Более эффективно формируются их убеждения, и достигается всестороннее развитие личности.
5. Способствует оптимизации, интенсификации учебной и педагогической деятельности.

В течении нескольких лет мною разработано тематическое планирование по интеграции учебного материала предметов школьного курса со знаниями полученными на уроках физики (приложение 1)

Более подробно хочу остановиться на  применение интеграции, межпредметные связей в поисково-исследовательской деятельности учащихся. Основной задачей такой деятельности считаю формирование умения учащихся работать с научной литературой, выбор темы, составление целей, задач; формирование умения у учащихся сравнивать, обобщать, делать выводы, прогнозировать негативные результаты.  

Основные этапы  деятельности учащихся  при выполнении творческого проекта

  1.Формулировка темы творческого проекта

  2.Постановка целей, задач и прогнозирование

  3.Поиск информации, обработка литературы

  4.Проверка гипотез

  5.Нахождение результата

  6.Презентация

  7.Защита творческого проекта

Задачи педагога при выполнении творческих, исследовательских и иных работ:

•Создать для учащихся условия для самостоятельной работы;

•Вооружить учащихся методами и приемами творческой работы;

 •Обеспечить учащимся основные условия для творческой деятельности;

•Предоставить учащимся время для осуществления всех четырех фаз творчества;

Мои принципы на протяжении всех лет работы в школе остаются такими

1. если хочешь добиться успеха, создай благоприятную атмосферу;
2. цени и развивай любознательность ребенка;
3. поощряй высказывание оригинальных идей;
4. обеспечь возможность для упражнений и практики;
5. используй вопросы раскрытого, многозначного  типа;
6. используй личный пример творческого подхода к  решению проблемы;
7. предоставь возможность активно задавать   вопросы.

    Исследовательский метод обучения - это организация поисковой познавательной деятельности учащихся путем постановки учителем познавательных и практических задач, требующих самостоятельного творческого решения. Выбор темы, сбор информации, разработка и оформление проекта в презентабельном виде - это трудоемкий и непростой процесс. Но если видишь, как в процессе работы над проектом развиваются умения и навыки ребят при работе с литературой, кропотливым сбором информации и ее анализом, умением слышать и слушать мнения других, принимать окончательное решение, то все эти сложности отступают. Кроме того, раскрываются новые грани общения учащихся и педагога, расширяется кругозор и развивается творческий потенциал. Поэтому использование проектной и экспериментальной деятельности в изучении физики - это   правильный выбор. Так мои учащиеся с большим интересом не только выполняют творческие проекты, но и выступают с ними на различных научно-практических конференциях, заслуженно получая высокие результаты.

 Усилить проектво-исследовательский характер изучения физики я попробовала путём организации летних домашних заданий, которые предлагается выполнять как на озере, так на реке, в лесу, в походе, на пляже, у костра. Выполнение такой работы и подготовка результатов своих исследований заставляют учащихся постоянно прибегать к справочному материалу, тем самым не только  расширять свой кругозор, но и интерес к предмету физика.

Работы учащихся связаны с разными сферами деятельности Например:

Физика + астрономия: «Дом в котором мы живём», «Путешествие с друзьями в космос»;

Физика + экология: «Микроклимат дома», «Чем опасен шум», «Влияние электромагнитных излучений» и т.д.;

Физика + биология: «Особенности зрения», «Давление в жизни человека»,

Физика + география: «Естественные электрические явления», «Радуга- удивительное природное явление», «Землетрясения» и т.д.

 Эти работы способствуют формированию познавательного интереса, желанию самостоятельного поиска знаний, развитию творческого мышления. Выступая на научно-практических конференциях разного уровня  учащиеся приобретают опыт общения со сверстниками и педагогами вузов, совершенствуют своё ораторское искусство. Уровень выполнения исследовательских работ позволил моим ученикам на протяжении трёх лет не только принимать участие в финале престижной Всероссийской олимпиаде «Созвездие», но и стать её дипломантами. Участвуя в  олимпиаде «Созвездие» дети учатся понимать важность решения научно-технических и экологических проблем, ставить научные задачи, применять перспективные методы исследования, проводить анализ полученных данных и использовать результаты исследований в практической деятельности.

Считаю одной из основных задач учителя: использование краеведческого материала в учебном процессе для   вовлечения учащихся в активную исследовательскую работу, тесное сотрудничество с музеями   и библиотеками, колхозами и сельскими советами.

Местный край изучается на уроках разных дисциплин, но использование  такого материала возможно в преподавании физики. Необходимость развития интересов учащихся в области окружающего его мира связана с социальным заказом общества: чем полнее, глубже, содержательнее будут знания учащихся о родном крае, доме, о законах знания которых помогают выполнять ту или иную работу, тем более действительными окажутся они в воспитании любви к родному дому, природе и земле, уважении к традициям своего народа, патриотизма. Но необходимость развития интересов в области  экологии существует.

Для развития творческих способностей учащихся ежегодно привлекаю учащихся к участию в эвристических дистанционных олимпиадах «Эйдос» по физике. Работы предложенные организаторами отличаются исследовательской направленностью, возможностью делать свои собственные открытия у себя дома, в школе, на улице.

В своей практической деятельности я применяю некоторые наработки. Я разработала интегрированный дистанционный курс физики –биологии -экологии-химии «Физика вокруг нас». Его можно рассматривать самостоятельным курсом, факультативно, а также спецкурсами в рамках изучения конкретных разделов и тем по программе.  

При выполнении творческих проектов использую формы самостоятельной деятельности учащихся чаще всего поискового, исследовательского характера.  

Ученики не только самостоятельно изучают  физику и её законы с помощью специально организованных наблюдений, зарисовок, сравнений, проведения практических работ, высказывания собственных гипотез, но и как бы переживают явления природы и пропуская их через собственное творчество.

Таким образом, в профессиональной деятельности учителя всегда есть простор для поиска, педагогического творчества и уже не на уровне традиционной методики, а на следующем технологическом уровне.

Жизнь, как видно, никому из нас не дается легко.
Ну что ж, надо иметь настойчивость,
а самое главное-уверенность в себе.
Надо верить, что ты на что-то годен
и этого “что-то” нужно достичь
во что бы то ни стало.
Мария Кюри, физик