Научно-исследовательская деятельность учащихся - как одна из технологий дифференцированного и персонифицированного обучения физике
статья по физике по теме

МОБУ СОШ № 5 МО Кореновский район

Краснодарского края

«Научно-исследовательская деятельность учащихся - как одна из технологий дифференцированного и персонифицированного обучения физике»

Учитель физики: КОЛОМИЕЦ

НАТАЛИЯ ЛЕОНИДОВНА

ст. Платнировская

2008

Сегодня в новых социально-экономических условиях выпускник школы должен глубоко усвоить основные идеи современной физики, овладеть системой научных понятий, уметь ориентироваться в научно-технической литературе, самостоятельно и быстро находить нужные сведения, стремиться пополнять свои знания и уметь применять их на практике.

Однако в последнее время наблюдается некоторый спад интереса учащихся к естественно-математическим наукам, в том числе и к физике, хотя современному обществу для быстрого экономического подъема необходимы высокообразованные специалисты во всех отраслях экономики. В связи с этим возникает необходимость в поиске и использовании действенных методов обучения, вызывающих интерес к физике, способствующих глубокому изучению ее понятий и законов.

Необходимость активизации физического познания определяется также его огромным значением для дальнейшего развития научного мировоззрения школьников.

Опыт показывает, что у учащихся проявляется интерес к исследовательской деятельности, они при этом увлекаются, легко погружаются в атмосферу творческого поиска, сотрудничества и общения.

Таким образом, организация научно-исследовательской деятельности школьников в рамках физического образования позволит повысить интерес учащихся к изучению физики, а самое главное развивать навыки творческого мышления и творческой деятельности школьников, так как именно эти свойства личности имеют большое значение для успешного обучения в ВУЗах.

Исследовательская деятельность в школе имеет свою специфику. Она существенно отличается от работы ученого не только по целям и задачам, но и по объему и содержанию. Ее цель – не столько добиться собственных научных результатов, сколько получить основные знания, умения, навыки в области методики и методов научного исследования (как формировать или выявлять проблему исследования; как правильно поставить и описать эксперимент; как обеспечить получение надежных результатов, подвести итоги исследовательской работы, оформить реферат, написать статью и т.д.).

Особенно следует подчеркнуть, что организация научно-исследовательской деятельности учащихся  по физике в современной школе должна быть такой, чтобы она обеспечивала охват разных категорий учащихся (с разными способностями к учебе, развитием и интеллектом), позволяя каждому ученику в соответствии с индивидуальными возможностями и особенностями личности включаться в интеллектуальную, эмоционально-волевую, действенно-практическую деятельность.

Чтобы исследовательская деятельность была интересной и результативной, она должна возрастать по объему и степени сложности для каждой категории учащихся, приобретая черты научного поиска, новизну и прикладной характер.

Для организации научно-исследовательской деятельности школьников необходимо определить ее задачи и методы их решения (Таблица 1).

Основные задачи научно-исследовательской деятельности учащихся по физике в современной школе:

- Развитие способности самостоятельно приобретать новые знания.

- Выработка умений применять знания на практике.

- Формирование творческого мышления и творческой деятельности.

Рассмотрим методы реализации поставленных задач.

Развитие способности самостоятельно приобретать новые знания.

1.Работа с научной литературой: подготовка сообщений, рефератов, докладов.

2.Работа со справочниками и раздаточным материалом: выбор необходимых справочных данных, составление и анализ различных таблиц.

3.Анализ формул и графиков: установление характера зависимости физических величии; анализ особенностей физических процессов по графикам; определение единиц измерения на основе анализа формул и т.п.

4.Изучение устройства и принципа действия приборов по моделям и чертежам.

5.Наблюдения.

Опыт показывает, что учащиеся с интересом работают с научной литературой. Подготовка к уроку различных сообщений, справочных данных не вызывает затруднений даже у самых слабых учащихся, тем самым стимулируя их познавательный интерес и  формируя умения самостоятельно получать знания, тогда как самостоятельная работа с учебником не всегда увлекает отдельные категории учащихся. Сообщения учащихся способствуют углублению изучаемой на уроке темы. Разная степень  сложности этого вида работы (биографическая справка об ученом; описание или анализ не приведенных в учебнике опытов; перечисление или описание способов измерения изучаемой физической величины, не рассмотренных в параграфе учебника) позволяет привлекать к работе с научной литературой ребят с разными способностями, формируя при этом навыки самообразования.

Рефераты и доклады в зависимости от темы тоже могут выполняться учащимися с разной степенью подготовки.

Работа со справочными таблицами и по выбору необходимых справочных данных посильна всем учащимся и должна использоваться учителем с целью конкретизации значения величин в природе и технике (например, значения температур, длин, скоростей, энергий и т.д.), расширяя при этом знания и кругозор учащихся.

Работа с раздаточным материалом обеспечивает более полное восприятие учащимися того или иного предмета, явления, способствует конкретизации представлений учащихся о свойствах материалов, восприятие в этом случае является более полным всесторонним. Работая с раздаточным материалом, учащиеся учатся анализировать, наблюдать, при этом развивается их внимание. Работа с раздаточным материалом может проводиться со следующими целями:

1. изучение свойств материалов и способов их применения (например, твердости, упругости, пластичности, электропроводности и т.д.);
2. конкретизация представлений о физических величинах (плотности, давлении);
3. изучение устройства тех или иных приборов (источника тока, ламп накаливания, электромагнитного реле и т.п.).

При работе с раздаточным материалом учитель должен четко сформулировать задачу работы, что необходимо для ее сознательного выполнения учащимися. Задания должны быть индивидуализированы с учетом общего уровня развития учащихся и их индивидуальных особенностей. Результаты работы с раздаточным материалом обсуждаются коллективно. Этот вид работы обеспечивает более глубокие, осознанные, прочные знания, развивает наблюдательность учащихся.

Обучение умению читать и анализировать графики развивает творческое мышление учащихся, способствует пониманию сущности физических процессов. При анализе графиков задача учителя организовать работу так, чтобы в ней могли участвовать все учащиеся. Например, при рассмотрении графиков на тепловые процессы слабые учащиеся могут называть температурные и временные интервалы отдельных участков графика, а более сильные анализировать каждый участок графика, некоторые учащиеся могут предсказывать изменения в графике в зависимости от изменения каких-либо условий теплового процесса.

Работа с чертежами и моделями приборов позволяет учащимся глубже понять и изучить устройство и принцип действия приборов, дает возможности для изменения конструкции прибора, способствует развитию рационализаторской и изобретательской деятельности учащихся.

В результате наблюдений за явлениями и предметами осуществляется выделение их существенных признаков, что составляет один из важных элементов формирования у школьников научных понятий.

В деятельности наблюдения можно выделить следующие структурные элементы:

1. формирование цели наблюдения;
2. выбор объекта наблюдения;
3. создание условий для наблюдения;
4. выбор способа кодирования информации, получаемой в процессе наблюдения;
5. проведение наблюдения, сопровождаемого кодированием получаемой информации (словесное описание, запись результатов измерений, выполнение зарисовок, построение графиков, фотографирование, киносъемка и т.д.);
6. выводы из наблюдения, их кодирование.

Чтобы учащиеся быстро овладели методами наблюдения и могли их самостоятельно проводить, необходимо выработать у них умение выполнять каждое из перечисленных действий. Формирование этих умений должно осуществляться целенаправленно, планомерно и систематически.

Можно выделить три основные формы организации наблюдений:

1. наблюдения за объектами, демонстрируемыми учителем;
2. групповые наблюдения учащихся;
3. индивидуальные наблюдения.

Обучение методике наблюдения целесообразно начинать с организации наблюдений за объектами (явлениями, предметами), которые демонстрирует учитель.

Учитель показывает, как фиксировать наблюдаемое, знакомит с различными способами кодирования информации, получаемой в процессе наблюдения.

Наблюдения развивают у школьников наблюдательность как черту личности, знакомят с особенностями наблюдения как одного из методов научного исследования, развивают познавательные способности и творческий интерес.

Выработка умений применять полученные знания на практике.

1. Решение качественных задач.

2.Экспериментальные задачи.

3. Составление задач на применение физических законов и формул.

4. Выполнение задач по классификации: приборов, машин, явлений, свойств тел и веществ, видов энергии, форм движения и т.д.

5. Составление тематических кроссвордов, загадок.

6. Вычерчивание и чтение электрических схем.

Главная особенность качественной задачи в том, что в ней внимание учащихся акцентируется на качественной стороне физических явлений, свойств тел, вещества, процессов. В качественной задаче ставится такой вопрос, ответ на который ученик должен составить сам, синтезируя данные условия задачи и свои знания по физике.

Решаются качественные задачи путем логических умозаключений, базирующихся на  законах физики, графически и экспериментально. Математические действия над физическими формулами не производятся, но ссылки на них допускаются.

Подборка качественных задач по курсу физики для 7 класса с различной степенью сложности дана в учебном пособии для учащихся «Качественные задачи по физике» автора Е.М.Гутника (М., Просвещение, 1995). А также по темам физики 7-9 классов содержится в «Сборнике вопросов и задач по физике 7-9», авторы А.Е.Марон, С.В.Позойский, Е.А.Марон (М., Просвещение,2005); «Сборнике задач по физике 7-9», авторы В.И.Лукашик, Е.В.Иванова (М., Просвещение, 2005).

   По курсу физики 10,11 классов качественные задачи по всем темам включены в «Сборник вопросов и задач по физике 10,11» автора А.Н.Малинина (М., Просвещение, 2002).

Использование качественных задач в обучении дает учителю возможность развивать творческое мышление, навыки творческого поиска, ибо решение такой задачи предполагает выработку собственного умозаключения.

Особенностью экспериментальных задач является то, что здесь ученику не дается готового алгоритма решения. Идею, порядок решения, а также методику проведения эксперимента надо найти и продумать самостоятельно.

Такую задачу учащийся может решать не один урок (в зависимости от сложности). Конечно же, в этом случае необходима консультация учителя, а также возможна и помощь одноклассников, что будет способствовать творческому поиску и общению. Эксперимент, являясь средством исследования, формирует навыки в области методов научного исследования.

Составление задач на применение физических законов и формул развивает способность применять знания на практике, творчески мыслить. Этот вид деятельности доступен всем категориям учащихся, так как задачи могут составляться разного уровня сложности, и требует от учащихся самостоятельного решения.

Задачи по классификации и систематизации  способствуют   практическому применению, обобщению и конкретизации полученных знаний.

Особого внимания заслуживает составление тематических кроссвордов и загадок. Этот вид деятельности вызывает у учащихся интерес. Составляя кроссворды разной сложности, ученики  в увлекательной форме отрабатывают физические понятия и термины, развивая при этом мышление и научную речь. Загадка – это, согласно В.И.Далю, «краткое иносказательное описание предмета, предлагаемое для разгадки». Аристотель определил загадку как хорошо сформулированную метафору. Поскольку предмет, обычно хорошо известный, описан в ней с выдумкой, зачастую с неожиданной стороны, отгадать загадываемое непросто. Составление и отгадывание загадок развивает наблюдательность, сообразительность, умение сопоставлять и находить общее в разном, в конечном счете, умение применять физические знания в нестандартных ситуациях.

Вычерчивание и чтение электрических схем является одним из трудных направлений применения физических знаний на практике, хотя и вызывает живой интерес у учащихся. Однако включение такого рода задач для выполнения  систематически, от более простых к сложным, обеспечит учащимся навыки по вычерчиванию и чтению электрических схем.

Формирование навыков творческого мышления и творческой деятельности.

1.Изготовление приборов.

2.Задачи-исследования.

3. Эксперимент с элементами исследования.

4.Компьютерное моделирование физических процессов.

5.Олимпиады.

6.Творческие познавательные игры (викторины, диспуты, КВНы и т.п.).

«Физику знает хорошо тот школьник, который самостоятельно ставит опыты, еще лучше знает ее тот, кто сам делает приборы для этих опытов» - эти слова П.Л.Капицы определяют значение проектной деятельности учащихся для физического образования школьников. Изготовление приборов – самостоятельная творческая работа ученика, начиная от идеи и кончая материальным воплощением. Изготовление приборов увлекает учащихся, один и тот же прибор может быть изготовлен по-разному (весы, шар Паскаля, фонтан, электроскоп, буравчик, угломер и т.п.). Педагогическая ценность заданий неизмеримо возрастает, если приборы, изготовленные учащимися, будут использованы для демонстрации опытов на уроках. Изготовление приборов прививает учащимся интерес к изобретательству и рационализаторству.

Задачи-исследования дают возможность глубже проанализировать физические закономерности, понять сущность физических явлений и процессов. В процессе решения такой задачи учащиеся самостоятельно определяют порядок действий, обеспечивающий достижение цели задачи, способы измерения и определения физических величин, выбирают измерительные приборы, таким образом, включаясь в творческую деятельность. Задачи-исследования  включены в выше указанные сборники задач по физике, а в «Сборнике вопросов и задач по физике 7-9», авторов А.Е.Марона, С.В.Позойского, Е.А.Марона (М., Просвещение,2005), они выделены в отдельный раздел по каждой теме.

Экспериментальные работы с элементами исследования требуют от учащихся применения ранее полученных знаний и умений в новой, усложненной ситуации, в отличие от практических работ, когда учащиеся пользуются уже известной им методикой измерения. Выполняя эксперимент, ученик самостоятельно ищет неизвестные ему методы измерения. Эксперименты с элементами исследования побуждают учащихся совершенствовать, комбинировать ранее усвоенные приемы, находить новую сферу их применения, находить свои приемы. Систематическое выполнение таких заданий способствует развитию творческого мышления и творческих способностей. Эксперимент обучает ученика приемам и способам, которые помогут ему постигать.

Компьютерное моделирование физических процессов открывает широкие возможности для развития творческих способностей учащихся. Моделируя физические процессы с помощью компьютера, ученик может реально вмешиваться в ход процесса, изменять его физические характеристики, условия протекания процесса, сразу же наблюдать результат, делать выводы и принимать новые решения.

Немаловажную роль в развитии творческих способностей играют физические олимпиады. Задания физических олимпиад относятся к разряду самых сложных, тем самым, позволяя выделить талантливых учащихся. Участвуя в олимпиадах, ученики сталкиваются с необходимостью углубления  и расширения знаний, что влечет за собой развитие мышления и творческих способностей.

Творческие познавательные игры в увлекательной форме развивают мышление и творческие способности учащихся. В процессе игры ученик, увлекаясь, не боится высказывать свое мнение, принимать решения, делать выводы. Коллективная форма игры способствует творческому общению, интересному обмену информацией, формированию собственной позиции.

Исходя из выше сказанного, следует отметить, что научно-исследовательская деятельность учащихся – одна из важнейших технологий обучения, решающая многие задачи современного образования. Она позволяет перейти от учения как процесса запоминания к самостоятельной познавательной деятельности; от ориентации на среднего ученика к дифференцированному, персонифицированному обучению, вызывая не только интерес к познанию, но и формируя навыки научного мышления и творческой деятельности, решая одну из важнейших задач современного воспитания – развитие научного мировоззрения школьников.

Таблица 1.

Литература.

1.Внеклассная работа по физике. Синичкин В.П., Синичкина О.П. – Саратов: Лицей, 2002.

2.Внеурочная работа по физике /О.Ф. Кабардин,  Э.М. Браверман,          

Г.Р. Глущенко и др.; под. ред. О.Ф. Кабардина. – М., Просвещение, 1993.

3.Усова А.В., Вологодская З.А. Самостоятельная работа учащихся по физике в средней школе. – М.: Просвещение, 1981.

4.Тихомирова С.А. Физика в пословицах и поговорках, стихах и прозе, сказках и анекдотах. – М., Новая школа, 2002.

5.Селезнев В.И. Увлекательная физика. – М.: Новая школа,1997.

6.Шевцов В.А. Задачи для подготовки к олимпиадам по физике в 9-11 классах. Законы Ньютона. – Волгоград, Учитель, 2005.

7.Шилов В.Ф. Экспериментальные задания: ученические мини-проекты. 7 класс. – М.,  Чистые пруды,  2006. (Библиотечка «Первое сентября»)

8.Физика №24, методическая газета для преподавателей физики, астрономии и естествознания, Первое сентября, 2006.