Календарно-тематическое планирование физика 9 кл 3ч
статья по физике по теме

РАЗВИТИЕ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ НАВЫКОВ   УЧАЩИХСЯ  НА  УРОКАХ  ФИЗИКИ.

Автор

Скачкова Татьяна Викторовна,

учителей  физики МОУ УСОШ№1

1. Теоретические основы  исследовательской работы

учащихся.

Есть один очень надежный способ усвоения знаний — открыть их самому. Исследовательская работа, поиск решений многочисленных проблем должны стать основой познания нового в загадочном для ребят мире, в том числе мире природы и мире техники, в которых они живут. Не так просто учителю создавать для ребят ситуации "первооткрывателя", но ученику будет интересно повторить то, что сделали в свое время великие люди. Польза от подобной творческой работы несомненна. И материал лучше усваивается, и формируется особый "изобретательский" стиль мышления. Возможным такое становится, если использовать в учебе теорию решения изобретательских задач — ТРИЗ, созданную Г.С.Альтшуллером и его единомышленниками.

В ее основе — системный и диалектический подходы, объективные законы, по которым развиваются природные и технические системы, а также главный инструмент — алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). В настоящее время этот алгоритм представляет собой подробный план действий, позволяющий решать большинство как стандартных, так и нестандартных задач.

Применение элементов ТРИЗ в школьном курсе физики рекомендуется начинать с использования мини-алгоритма, который содержит основную логику мышления. Нужно обратиться к изобретательским задачам. Последние должны обязательно нести в себе противоречие. Противоречие вырастает из причины, например, когда к одному объекту предъявляют два требования, заставляющих какой-либо параметр или качество объекта изменяться в противоположных направлениях. Особенно часто используется подобная практика в технологии проблемного обучения, которая широко применяется учителями физики.

    К примеру, яхта должна быть широкой для устойчивости и в то же время узкой, чтобы уменьшить сопротивление воды; или захват детали должен быть и магнитным, чтобы крепче держать железные изделия и немагнитным, чтобы легче было сбрасывать их. Дети, в отличие от взрослых, не имеют четко устоявшихся и однозначных представлений, и потому сравнительно легко воспринимают противоречия.

Именно такой диалектический смысл заложил Г.С. Альтшуллер в алгоритм решения изобретательских задач. Решить задачу в соответствии с алгоритмом ТРИЗ — это значит выявить и разрешить противоречие, т.е. удовлетворить оба требования его породившие. Здесь нужно иметь в виду, что не может быть окончательного решения. Самое лучшее из пришедших решений через какое-то время перестанет нас устраивать. Новые требования будут побуждать к новым поискам, бесконечно заводя пружину эволюции.

 Содержание мини-алгоритма на основе ТРИЗа:

1. Сформулировать задачу, т.е. указать а) действие (функцию), которое необходимо выполнять объекту; б) нежелательное явление (помеху), которое нужно преодолеть и которое мешает выполнению обозначенной функции.
2. Записать идеальное решение в следующем виде:

объект сам устраняет нежелательное явление (требование б) и обеспечивает выполнение нужной функции (требование а).

3. Выявить возникшее противоречие: указать параметр (качество объекта),который необходимо изменять в противоположные стороны в соответствии с требованиями идеального решения.

2. Организация  исследовательской работы  учащихся.  

Уроки – исследования.

     Ещё в середине XX столетия Антуан де Сент-Экзюпери, человек, далёкий от педагогики, размышляя о многочисленных проблемах человечества, не оставляет без внимания и педагогические проблемы. В своём эссе «Цитадель» он пишет: «Не снабжайте детей готовыми формулами, формулы - пустота, обогатите их образами и картинками, на которых видны связующие нити. Не отягощайте детей мёртвым грузом фактов, обучите их приёмам и способам, которые помогут им постигать. Не судите о способностях по лёгкости усвоения. Успешнее и дальше идёт тот, кто мучительно преодолевает себя и препятствия. Любовь к познанию — вот главное мерило»

Эти советы не потеряли актуальности, особенно в связи с переходом к профильному обучению на старшей ступени общего образования. Основная идея обновления состоит в том, что образование должно стать более индивидуализированным, функциональным и эффективным. А для этого важно создать условия для развития творческой, критически мыслящей личности, способной найти своё место в жизни, адаптироваться в обществе. В связи с этим и методы обучения должны изменяться, чтобы способствовать развитию творческих способностей учащихся, развивать логическое мышление и исследовательские навыки, формировать умение самостоятельно работать.

Весьма успешно эта задача реализуется на уроках-исследованиях. Это могут быть уроки закрепления знаний по определённой тематике, уроки изучения нового материала или уроки решения задач, когда среди возможных решений надо выбрать наиболее рациональное.

Наиболее глубокие знания учащиеся получают на экспериментальных уроках-исследованиях, посвященных изучению новой темы, т.к. такие уроки позволяют решать не только образовательные, но и воспитательные задачи: развивать наблюдательность, умение анализировать, сравнивать, делать логические выводы и, что очень важно, проявлять самостоятельность в поиске решения. Уроки-исследования лучше всего проводить группами как постоянного, так и сменного состава. По выполнении работы учащиеся должны обменяться полученными результатами, подвести итоги и сделать выводы. Таким образом, развиваются навыки культурного диалога, умение отвечать на вопросы оппонентов, излагать и обосновывать свою точку зрения, отстаивать правоту суждений, анализировать результаты. Причём те навыки и умения, которые учащиеся приобретают на таких уроках по физике, затем успешно используются и на других уроках, в частности, при выполнении исследовательских работ по профильным курсам.

Хороший результат дают уроки-исследования при изучении тем «Электромагнитная индукция», «Линзы и их свойства», «Свойства света», «Применение законов Ньютона», «Свойства поверхностного слоя жидкости», «Смачивание, капиллярность» и др. Например, урок-исследование но теме «Преломление света» можно предложить с вариантами индивидуальных заданий для четырёх групп учащихся.

Группа 1

Цель работы: выяснить, что происходит с лучом света при прохождении через плоскопараллельную пластину

Группа 2

Цель работы: определить показатель преломления стекла с помощью плоскопараллельной пластины.

Группа 3

Цель работы: выяснить, что происходит с лучом света при его прохождении через трёхгранную призму. Дать понятие явления, которое вы наблюдаете.  Каковы его особенности?

Группа 4

Цель работы: определить показатель преломления стекла с помощью трёхгранной призмы.

Урок-исследование включает в себя несколько этапов: постановка проблемы, обсуждение условий и методов её решения, планирование и проведение эксперимента, анализ и обобщение полученных результатов,  выводы и обмен информацией.

Проблему урока можно поставить в виде фронтального эксперимента: на каждом столе - стакан с водой, пробирка с трубочкой. Учащиеся рассматривают пробирку, опущенную в воду, через стекло (сбоку) и из воздуха (сверху). Если смотреть из воздуха, то можно обнаружить «исчезновение» той части трубочки, которая находится в пробирке, а пробирка при этом кажется зеркальной. Если налить в пробирку воду, этот эффект исчезает. Таким образом, после выполнения фронтального эксперимента перед учащимися ставится общая цель: определить, что происходит с лучами света при встрече с преградой? А вот ответ на этот вопрос учащиеся находят, работая в группе. Каждая группа получает карточку с индивидуальным заданием, на выполнение которого отводится примерно 30 мин, затем группы делают отчёт о полученных результатах, подтверждая их чертежами, расчётами, таблицами, которые заранее оформляют па доске. В конце отчёта обязательно должны прозвучать выводы по результатам эксперимента, а затем делается общий вывод - даётся ответ на поставленную задачу.

В старших классах есть реальная возможность проводить уроки «сдвоенными», поэтому все четыре группы успевают сделать отчёт о проделанном исследовании, а при динамичной и слаженной работе в конце занятия ещё остаётся время для обсуждения результатов, ответов па дополнительные вопросы, уточнений и подведения итогов.

Уроки-исследования позволяют привить учащимся начальные практические навыки в обращении с экспериментальной установкой, дают им возможность почувствовать вкус к исследовательской работе, развивают познавательный интерес, причём удаётся включить в поиск решения той или иной задачи одновременно весь класс. Это в значительной степени активизирует мыслительную и практическую деятельность учащихся. Нельзя не отметить и ещё одно: учащиеся развивают умение самостоятельно получать и осваивать новую информацию, получают возможность расширить и углубить свои знания. При таком подходе полностью исчезает формализм в знаниях учащихся.

   После проведения урока-исследования сами учащиеся отмечают, насколько полезны такие уроки, подчёркивают, что на таких уроках новый материал усваивается лучше.

3. Эксперимент как важнейшая  составляющая

исследовательской работы учащихся.

     Эксперимент - неотъемлемая часть урока физики, источник знаний, критерий истинности наших представлений об окружающем мире, метод физических исследований. Методика его включения в урок зависит от конкретных целей и задач, значимости этого эксперимента, его эффективности и эффектности. Особенно полезно провести опыт так, чтобы увеличить вероятность ошибочных объяснений или предсказаний результата, - тогда он превращается в исследование с постановкой задачи, выдвижением гипотез, их проверкой и формулировкой правильных выводов. Для организации таких уроков у учителя должен быть выбор не только методов организации экспериментов, но и комплектов оборудования. Это можно обеспечить, скомплектовав три независимые системы демонстраций: на демонстрационном столе, с помощью графопроектора, на магнитной доске.

Первая система включает всё стандартное демонстрационное оборудование, дополнительные столики, подставки, экраны и т.д., которые обычно хранятся в шкафах. Это качество, надежность, наглядность, вариативность. Но составляющие её в основном дорогие приборы промышленного изготовления для наглядности необходимо располагать на разных уровнях, при этом загораживается классная доска.

Вторая система включает лабораторное оборудование, детали конструкторов и игрушки, изготовленные из прозрачных материалов или на прозрачных основах, а также оборудование для демонстраций с помощью проекционной аппаратуры.

Третья система включает лабораторное и демонстрационное оборудование, детали конструкторов и игрушки, которые крепятся к магнитной доске с помощью керамических магнитов или на дополнительных столиках под и на ней. У этого комплекта особые преимущества: возможность совмещения реальных деталей с их схематическим изображением, размещение деталей на любом уровне вертикальной плоскости доски без дополнительных подставок, столиков и т.п., использование того же оборудования, которое будет использоваться при выполнении учащимися самостоятельного эксперимента, но требуется много магнитных держателей.

Параллельное использование описанных трёх систем позволяет реализовывать несколько вариантов одного опыта, чтобы не вырабатывать стереотипы мышления. Особенно наглядно это проявляется на уроках с демонстрационно-фронтальным экспериментом, когда с помощью демонстрации  показывается физическое явление, создаётся проблемная ситуация. Учащихся  вовлекаются в процесс выдвижения гипотез, которые они проверяют с помощью фронтального эксперимента. В лабораторном исследовании используется оборудование других размеров, формы, цвета, пределов измерения, что обеспечивает разнообразие чувственного материала и конкретизирует знания о физических объектах. На таких уроках  удаётся варьировать форму подачи учебного материала через предмет, образ, слово, практическое моделирование, организовать деятельность по цепочке: наблюдение - воспроизведение -самостоятельная деятельность - решение проблемных ситуаций - исследование - творчество. И пусть не все дети пройдут её целиком сразу, у них будет такая возможность на следующем уроке. Ведь известно, что способности проявляются в деятельности, но главное, что они и вырабатываются в деятельности, особенно когда она включает общение, познавательную, предметно-практическую, игровую, художественную составляющие.

Включение учащихся в различные виды деятельности важно в первую очередь потому, что все дети разные, они отличаются друг от друга стилем обучения, интересами, способностями. Разнообразие видов деятельности, многостороннее опробование сил позволяет выявить индивидуальность каждого ученика и обеспечить условия для развития широкого спектра способностей, помогает учащимся проявить своё творческое начало, комбинируя знакомые действия в новом сочетании. Особенно важно, что в процессе выполнения лабораторных экспериментов проявляется самостоятельная мыслительная деятельность учащихся. Они сравнивают, анализируют, обобщают, делают выводы. Эффективность обучения повышается за счёт сопричастности учащихся к организации учебного процесса. Каждый из учеников идет своим путём, сформулированным в виде девиза «Через руки, через чувства, через разум!».

Подход к ученику как к субъекту, активно познающему и преобразующему мир и самого себя, творчески самоопределяющемуся и самореализующемуся в процессе деятельности, позволяет  рассматривать учебно-познавательную деятельность как механизм развития творческого мышления. И именно школьный физический эксперимент предоставляет возможность организовать её по творческому циклу: обобщение опытных данных - выдвижение проблемы -формулировка гипотезы - проектирование и осуществление её экспериментальной проверки - обоснование и формулировка выводов и следствий - применение.

Изучение физики начинается, как правило, с 7-го класса, именно этот возраст психологи считают наиболее благоприятным для развития творческого мышления: дети отличаются повышенной любознательностью, могут формулировать гипотезы, рассуждать предположительно, исследовать и сравнивать между собой альтернативные варианты решения задачи. Подростки склонны к экспериментированию, нежеланию всё принимать на веру, стремлению всё самостоятельно перепроверить, лично удостовериться в истинности. Чтобы не упустить возможности сензитивного периода, необходимо постоянно предлагать ученикам проблемные задачи, выделять главное, находить сходные и отличительные черты, причинно-следственные связи. И практика показывает, что в 7-8-м классах вполне возможно использование заданий с элементами исследования. Однако здесь чаще, чем в старших классах, должны ставиться работы традиционного репродуктивного характера, систематически подкреплямые практическими заданиями проблемного характера.

В целях развития самостоятельности некоторые лабораторные работы полезно проводить по вариантам, которые отличаются оборудованием. При этом учащихся ставятся в условия, при которых каждый вынужден все этапы выполнять самостоятельно, получая свои собственные результаты.

Примеры исследовательских заданий и их решений:

1.        Определите температуру нагретого металлического шарика, имея термометр и калориметр с водой.

Решение. Так как термометром непосредственно измерить температуру металлического шарика нельзя, то опустите его в воду и подождите. Затем измерьте температуру воды и сделайте правильный расчёт.

2. Перед вами стакан очень горячего чая и металлическая чайная ложка. Что бы вы сделали для быстрого охлаждения чая? Переливать воду нельзя.

Решение. Опустите ложку в стакан, часть внутренней энергии перейдёт к ней. Скорость охлаждения можно увеличить, если периодически доставать ложку из стакана и охлаждать её. Производя действия с ложкой, одновременно дуйте на поверхность чая, не забывая обдувать и всю поверхность стакана.

3. В одну кастрюлю налита сырая вода, а в другую - кипячёная. Как определить, в какой кастрюле находится сырая вода, если у вас под рукой есть электрические плитки (нагреватели)?

Решение. Поставьте кастрюли на нагреватели и наблюдайте за процессом нагревания воды. Так как в сырой воде растворено больше воздуха, то в кастрюле с ней от дна отделяется большее число пузырьков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работая с детьми, нужно стремиться не только сообщать им новые знания, но и помогать им лучше и глубже познать то, что они уже знают. То есть сделать «живыми» уже имеющиеся знания, научные сведения. Научить сознательно ими распоряжаться, пробудить желание сознательно ими распоряжаться. Успех обучения выражается в сформированной способности мыслить, а мыслить человек начинает тогда, когда у него возникает потребность что-либо понять. Один из способов дать толчок к активной мыслительной деятельности – предложить ученику исследовательское задание. Предложенные варианты такой работы – лишь малая толика кропотливой, но интереснейшей работы и сотрудничества ребенка и педагога.