Роль физического эксперимента в развитии интереса у учащихся к исследовательской деятельности
методическая разработка по физике на тему

Физика наука экспериментальная, поэтому физический эксперимент представляет собой инструмент исследования окружающей природы, убеждает учащихся в материальности мира, в его познаваемости. Кроме того, он вызывает у ребят чувство сопричастности к получению научных фактов, содействуя тому, что они стали плодом собственных размышлений ученика, затрагивали и пробуждали его эмоции.  Очень важную роль эксперимент  играет в развитии исследовательской деятельности учащихся.

       Рассмотрю вариант обучения, организуемого с помощью эксперимента при изложении нового материала в виде следующей цепочки:

вопрос – гипотеза – опыт – вывод – новый вопрос и т. д.

       В 9 классе после изучения  закона Ома перед учащимися возникает вопрос : какие факторы влияют на сопротивление проводника?

Вначале в процессе беседы, используя имеющиеся знания учащихся о строении проводника, подвожу к мысли о том , что сопротивление определяется числом взаимодействий электронов с ионами кристаллической решетки. После этого предлагаю учащимся выдвинуть гипотезы о факторах, определяющих сопротивление. Ученики высказывают свои соображения : сопротивление зависит от длины проводника, от материала, а также от напряжения и силы тока. Эти гипотезы экспериментально проверяются, в результате учащиеся убеждаются в справедливости первых двух высказываний и в несостоятельности последнего. Кроме того, ставятся опыты, которые показывают зависимость сопротивления от площади поперечного сечения проводника, т.е. вскрывается фактор, который ученики самостоятельно не заметили. Все полученные факты интерпретируются на основе модели строении вещества, что подтверждает ее справедливость.

        В рассматриваемом случае эксперимент служит для проверки научной гипотезы и демонстрирует роль практики в процессе познания. Активность учащихся становится больше, если им предложить самим придумать опыты, чтобы проверить выдвинутые ими гипотезы. Такие задания способствуют развитию творческого мышления учащихся и навыков исследовательского труда.

          Еще большего эффекта, чем при словесной постановке проблемы, можно добиться, если использовать при изучении нового материала такую цепочку:  опыт – проблема – гипотеза – опыт и т. д.

          Учащиеся 11 класса приступают к рассмотрению вопроса электромагнитной индукции. Они  уже знакомы с различными способами получения электрического тока и твердо убеждены в том, что без источника ток создать нельзя. Когда же они наблюдают отклонение стрелки гальванометра,  соединенного с катушкой, в которую вносят магнит, это их удивляет. Большой педагогический эффект вызывает показ серии традиционных экспериментов, подведение учащихся с помощью эвристической беседы к постановке проблемы ( чем может быть обусловлен ток в катушке?) и выдвижение гипотезы о том, что причиной возникновения тока служит переменное магнитное поле. Эта гипотеза проверяется на опытах, в которых магнитное поле меняется разными способами или остается постоянным.

     Применение физического  эксперимента позволяет заинтересовать учащихся, активизировать их мышление, развивает умение самостоятельно делать выводы и проверять их на практике, что имеет первостепенное значение для развития мировоззрения учащихся, для приобретения навыков исследовательской деятельности.

     Важно, чтобы на уроке создавались необычные ситуации, использовались разнообразные методы проведения занятий, поддерживалось хорошее эмоциональное настроение в течение всего урока. Пока у ребенка есть интерес к знаниям, пока он любознателен, до тех пор он учится, стремится к знаниям.

         Для всех уроков, вызывающих интерес, общими с психологической точки зрения являются следующие моменты: возникновение противоречия между известными прежде закономерностями и сообщаемыми новыми фактами, «вживание» учащихся в поставленную задачу или вопрос, или рождение у них своего собственного вопроса, пробуждение потребности и желание его решить, понять противоречивые факты с точки зрения изучаемых закономерностей. Учащиеся входят в ситуацию поиска ответа на вопрос или решения задачи, стремятся к раскрытию научной «загадки».

Актуализируя имеющиеся у школьников знания и сообщая новые, учитель привлекает учащихся к установлению причин, при этом учитель может отсылать учащихся к источникам добывания недостающих сведений и самостоятельного объяснения явлений.

На уроках физики учащиеся должны работать с приборами, наглядными пособиями, справочниками. Эта деятельность связана с активным мышлением. Ученики могут  выдвигать гипотезы, предвидеть результаты, планировать ход работы, вести поиск. Приходится заботиться об обеспечении оборудования к уроку, составлять проблемные задания, которые направлены на самостоятельное изучение  нового, т.е. на решение учебных проблем,

 в частности поиск причин явлений, сравнение различных объектов, выдвижение предположений. Не менее важно приучить выделять причину явления, определять условия его протекания.

Например, ученики начинают изучать прохождение тока через проводник. На перемене подготовлено необходимое оборудование для урока: на каждой парте проводники, ключи, источники тока.

Предлагаю учащимся собрать цепь, последовательно соединив приборы, и сообщить о результатах. «Проводник нагревается», - отвечает ученик. «Что является причиной нагревания?» - «Причиной нагревания является прохождение тока через проводник», - следует ответ. «Почему ты так думаешь?» Обоснование причины важно для понимания материала. Ученику приходится самостоятельно мыслить, решать проблему.

Урок в 9 классе на тему «Тепловое действие тока» начинаю с опыта – накаливание нити электрической лампочки. Вопрос : почему происходит это явление? На протяжении всего урока учащиеся работают в группах над проблемой. Группы исследуют зависимость теплового действия тока от сопротивления, от силы тока, от времени, прохождения тока по проводнику и в конце урока возвращаются к проблеме, поставленной вначале урока.

  Посмотрев опыт:  две лампочки разной мощности (25  Вт и 150 Вт) включены последовательно, а затем параллельно. Учащиеся удивляются, что лампочка, имеющая меньшую мощность, при последовательном соединении горит ярче, чем лампочка, имеющая большую мощность. Почему? Для объяснения этого используем  изученный материал.

Исследовательская деятельность всегда начинается с вопроса «почему?»

Вот еще два примера создание творческой атмосферы на уроке, порождающей вопросы «отчего?», «почему?»

1. На демонстрационном столе ставлю опыты по взаимодействию тел: две одинакового размера детские машинки – металлическая синего цвета и пластмассовая зеленая - встречаются, соударяются и разъезжаются в разные стороны – с различной скоростью и на разные расстояния. Почему? Затем пластмассовая машинка нагружается металлическими гирями. Соударение повторяется. Что изменилось в движении машин? Почему?

Ответы учеников различны. С нетерпением  и интересом начинаются обсуждение их, поиск правды, ошибок в суждениях.

2.Демонстрирую  необычное явление: подношу к металлической машинке, стоящей на столе, палец, но не касаюсь ее, машинка начинает двигаться. Почему?

Кто-то замечает на пальце металлическую пластинку и указывает, что это– магнит. Далее выясняем: почему магнит вызывает такое действие?

     Основная роль в воспитании интереса принадлежит способу организации учителем деятельности учащихся. Наиболее благоприятные для пробуждения и развития познавательного интереса условия возникают тогда, когда учитель не «преподносит», не излагает материал в готовом виде, а организует самостоятельную деятельность учащихся.

Возможности развития учащихся таятся в соответствующем образом отобранном содержании учебного материала и составленных на этой основе познавательных заданий.

Для того, чтобы обучение проявило развивающий эффект, необходимо соблюдать одно универсальное условие – развиваемый субъект должен быть включен в активную деятельность и общение. Эффективность обучения зависит не только от характера предъявленных заданий, но, прежде всего, и от качества активности учащегося как субъекта. Игнорирование этого положения может свести к нулю эффект выполнения доброкачественных учебных заданий.

   Урок в 7 классе по теме «Плотность вещества» начинаю с практического задания. На каждом столе приготовлены наборы тел равной массы и тел равного объема. Предлагаю учащимся рассмотреть эти наборы и примерно сравнить массы тел одинакового объема и объемы тел одинаковой массы. Задаю вопрос классу: «Как, зная массу тела и его объем, определить массу единицы объема этого тела?» Выслушав мнения  ребят и обсудив их, предлагаю взять из набора тел одинаковой массы любые два тела, измерить их массы на рычажных весах и при помощи мензурки определить объем.

 Разделив массу тела на его объем, найти массу единицы объема тела и сказать результат, а я по результату «угадаю», из какого материала изготовлены тела. Проделать  опыты нужно как можно точнее. Работа в такой постановке вызывает интерес школьников и выполняется с удовольствием.

Следующий вопрос классу: «Что можно сказать о массах вещества в единице объема для тел, изготовленных из разного материала?» В ходе обсуждения и ответов учащихся приходим к выводу: поскольку при одинаковом объеме образцы, изготовленные из разных веществ, имеют разные массы, то образцы можно сравнить, если ввести специальную физическую величину, плотность вещества.

     Даем определение плотности. Обсуждая это понятие и проводя необходимые вычисления, ребята устанавливают, что плотность любых образцов, изготовленных из одного и того же материала, одинакова.

Предлагаю рассмотреть в учебнике таблицу плотностей различных веществ. Здесь раскрывается мой секрет.

     Следующее задание классу: представьте себе, что вы геологи и увидели необычное вещество. Внешние признаки не подсказывают, какое это вещество. Как быть? Ребята предлагают определить экспериментально плотность и по таблице узнать, с каким веществом имеем дело (поясняю, что это грубый способ определения). Раздаю школьникам колбы с растворенным в воде сероводородом, они практически определяют плотность, но не  находят в таблице плотностей плотности этого раствора. Учащиеся делают открытие, что не на все вопросы по физике может ответить учебник.  Есть другие источники знаний, например, справочники. Так подвожу ребят к работе со справочной, дополнительной литературой.

    Следующий вопрос будущим авиаторам: «По таблице плотностей найдите вещество, которое используется в строительстве самолетов?» Обсуждаем с классом, каким оно должно быть (прочным, неподдающимся коррозии, легким). Ребята находят, что этому условию удовлетворяет алюминий. Уточняя ответы, поясняю, что это дюралюминий – сплав алюминия, содержащий 83% части алюминия, 5 частей меди, 1 часть марганца, 1 часть магния.

    Главной целью урока в 9 классе по теме «Последовательное и параллельное соединение проводников» считаю получение учениками в ходе исследовательской работы самостоятельных выводов об особенностях параллельного и последовательного соединений, что максимально активизирует познавательную деятельность учащихся.

Работая в парах, учащиеся собирают электрические цепи по рисункам и снимают показания приборов (цепи уже имеют собирать).

После того, как ученики выполнили все действия, предлагаю им проверить равенство U=U1+U2 в первой цепи и равенство I = I 1+I 2 во второй. Если равенства не получаются, значит переделать измерения. Затем проверяем равенства R = R1 + R2;  и заполняем таблицу к лабораторным работам. Обсуждая с классом  вопрос:  в чем сходство и различие?  подходим к понятиям последовательного и параллельного соединений проводников. В рабочей тетради ученики делят лист пополам, одну его часть отводят для записей последовательного соединения, другую – для параллельного. Учащиеся составляют краткий конспект изученного материала.

При изучении  механических колебаний в 10 классе,  учащиеся исследуют проблему : от чего зависит период колебаний математического маятника ( пружинного маятника) ? Выполнение таких фронтальных работ помогают лучше изучить материал.

     Интерес, который помогает охватить различные явления, оказывается движущимся мотивом не только для восприятия предмета, но и для развития мышления. Исследовательская деятельность, проводимая учащимися, повышает интенсивность мыслительной работы, мобилизует внимание, снижает утомление – все это приводит к повышению качества знаний, к их расширению и углублению.

ПЛАН – конспект урока по физике

в  8   классе  гимназии №7.

Учитель высшей категории Добродумова Н.П.

Тема  урока:      ИСПАРЕНИЕ.

Цель урока :      Изучить процесс испарения  с точки зрения молекулярно-    кинетической теории вещества.

     Воспитывать у учащихся интерес к научным знаниям и развивать      способности к исследовательскому  труду.

Задачи:                1. Сформировать понятия  « испарение и конденсация».

                             2. Исследовать зависимость скорости испарения жидкости.

                             3. Развивать творческие способности учащихся, самостоятельность  логического мышления, навыки  исследовательской деятельности.

                             4. Воспитывать аккуратность при выполнении практических работ.

Демонстрации: 1.  Уравновешенные весы со стаканом горячей воды.

                           2.  Опыт  с эфиром ( примерзание мет. колпачка с эфиром к мокрой дощечке)

ИКТ           « Изменения агрегатных состояний вещества», фрагмент  «Испарение».

ХОД  УРОКА

1. Повторение изученного материала  ( фронтально).

1. Сформулируйте основные положения МКТ.
2. В каких агрегатных состояниях может находиться вещество?
3. В чем состоят особенности движения молекул твердого ,жидкого и газообразного состояния?
4. Расскажите о степени взаимодействия молекул в твердом, жидком и газообразном состояниях.
5. Что называется внутренней энергией тела?
6. Как изменяется внутренняя энергия тела при изменении температуры?

Решение задач на карточках. ( Задачи прилагаются).

2.  Переход к теме урока.

Опыт ( наблюдение)     Уравновешенные весы со стаканом горячей воды.

            Через некоторое время равновесие нарушается. Почему?

Т.к. равновесие нарушается, сл-но, изменилась масса горячей воды в сосуде, а  значит, происходит какое-то явление.

Формулировка темы урока , его целей и задач.

Определение. Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием.

Существуют два вида парообразования- испарение и кипение.

Рассмотрим процесс испарения.

Процесс образования пара со свободной поверхности жидкости при любой температуре называется испарением.

 Проблема: Как же происходит процесс испарения?

Учащимся предлагается высказать свои гипотезы, предположения о процессе испарения

 ( Объяснение с т.з. МКТ)

Молекулы любой жидкости находятся в непрерывном движении, причем одни движутся быстрее, другие медленнее. Вылететь наружу им мешают силы притяжения друг к другу. Однако , отдельные быстро движущиеся молекулы могут вылететь с поверхностного слоя наружу. Эти молекулы обладают большой кинетической энергией ,вылетая наружу эти молекулы образуют пар.

Жидкость обладает внутренней энергией.  Изменяется ли внутренняя энергия жидкости при образовании пара? Как она изменяется7

Попробуем исследовать изменение энергии жидкости при испарении.

Эксперименты.

2.      ВЫПОЛНЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ №1. « Исследование  поглощения энергии при испарении  жидкостей.»                                                  (Техника безопасности)

Цель и план выполнения работы обсуждаются  учащимися в группах

Вывод. ( Формулируют учащиеся)

Поскольку из жидкости вылетают самые быстрые молекулы, кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается. В результате этого температура жидкости уменьшается, жидкость охлаждается.

Вопрос:

 Почему  температура не понижается беспредельно? Почему вода в открытом сосуде не замерзает? ( Идет обсуждение)

( Вода получает энергию от окружающего воздуха, температура которого немного выше , чем у испаряющейся жидкости).

3. От чего зависит испарение?

Мы   выяснили  как  происходит процесс испарения.  Может быть у кого-то возникли еще вопросы по процессу испарения?

Учащиеся  формулируют вопрос на основании жизненного опыта: Всегда ли одинаково протекает испарение или есть факторы, влияющие на процесс испарения? От чего зависит скорость испарения?

ВЫПОЛНЕНИЕ  ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ №2 

 «Исследование зависимости скорости испарения жидкости».

 Исследовать зависимость скорости испарения жидкости.( Цель и план выполнения работы обсуждаются учащимися в группах).Работа выполняется.

Идет обсуждение результатов

Объяснение.

1. Быстрее испаряется та жидкость, молекулы которой притягиваются друг к другу с меньшей силой.
2. С увеличением температуры скорость движения молекул возрастает, большее число молекул имеют большую скорость и способны преодолеть притяжение окружающих молекул жидкости.
3. Чем больше поверхность жидкости, тем больше число молекул находится на ее поверхности и тем больше покидает жидкость.
4. В открытом сосуде молекулы пара находящиеся над поверхностью могут обратно вернуться, т.к. многие находятся в области притяжения жидкости., а если эти молекулы удалить, то вероятность обратного перехода уменьшается .Масса жидкости уменьшается, процесс испарения будет интенсивнее.

В закрытом сосуде (стакан с водой)  масса жидкости сохраняется долго постоянной, т.к. наряду с испарением происходит обратный процесс-переход из газа в жидкость, конденсация.

Запись на доске:

ИНТЕНСИВНОСТЬ                    от рода вещества

ИСПАРЕНИЯ                               от температуры

                                              от площади св. поверхности   жидкости

                               от скорости ветра над поверхностью жидкости

4. Применение испарения. Роль испарения в природе.

С поверхности Земли за год испаряется в среднем 5,77*105 км3 воды.

Такой же объем воды выпадает в виде осадков на Землю, т.к. столько же ее конденсируется.

Применение в технике, быту.

1) Разбрызгивание воды в горячих цехах для охлаждения воздуха, использование сушильных камер, в холодильных установках.

2. В атмосфере всегда есть водяные пары, сл-но, можно определить насколько воздух является влажным .Для измерения влажности существует прибор – психрометр.

 Задание: прочитать 4. 5  абзац, стр. 108,

Как устроен прибор для измерения влажности воздуха?( Обсуждение).

5.  Закрепление.

Решение качественных задач из сборника « Самостоятельные работы» под ред. Чеботаревой А.В. , стр. 93-95. (Использование кодоскопа) , № 167 –170.

Домашнее задание:    40, экспериментальное  задание   стр. 109,

  № 171, 172.