Методическая разработка . Технологии проблемного обучения Исследовательский метод
статья по физике (8 класс) на тему

Технологии проблемного обучения

Исследовательский метод

       Проблема - сложная познавательная задача, решение которой представляет существенный практический или теоретический интерес. Если проблема правильно сформулирована, то она будет выполнять функцию логического средства, определяющего направление поиска новой информации и тем самым обеспечивающего эффективность деятельности, связанной с ее решением.

Проблемное обучение основано на создании особого вида мотивации  проблемной.

В процессе проблемного обучения внимание учащихся фокусируется на важных проблемах, они стимулируют познавательную активность, способствуют развитию умений и навыков по решению проблем. Образовательный процесс строится вокруг учащегося, вся работа организуется в малых группах. Роль учителя сводится к наблюдению, поддержке - не более. Эти проблемы будят любознательность студентов и способствуют тому, что учащиеся самостоятельно осваивают большие объемы новых знаний. Студенты начинают мыслить критически и аналитически, учатся искать соответствующие источники информации и ресурсы, необходимые им для решения стоящей проблемы.

Проблемы, которые ставят перед учениками, ставятся в системе, то есть, с каждой новой проблемой происходит усложнение материала, учащиеся достают новую информацию и переходят с одного уровня на другой.

Очень тесно связано с исследовательским методом, базируется на обучении в сотрудничестве. Широко используется в различных дисциплинах, но ярче всего в естественнонаучных.

Задача преподавателей - разработать, сформулировать задания - проблемы.

^ Исследовательский метод

    Исследовательский метод обучения очень часто лежит в основе проектной деятельности учащихся, как в рамках обычных, так и телекоммуникационных учебных проектов. Основная идея исследовательского метода обучения заключается в использовании научного подхода к решению той или иной учебной задачи. Работа учащихся в этом случае строится по логике проведения классического научного исследования, с использованием всех методов и приемов научного исследования, характерных для деятельности ученых.

Основные этапы организации учебной деятельности при использовании исследовательского метода:

^ 1. Определение общей темы исследования, предмета и объекта исследования.

При выборе темы большое значение имеет социальная, культурная, экономическая и т.п. значимость. Намеченная идея может быть корректно осознана только тогда, когда она будет рассмотрена в определенной системе знания, социального явления, экономической проблемы и т.д.

^ 2. Выявление и формулирование общей проблемы. 

Перед учащимися ставится ряд проблем, вопросов, обсуждение которых приведет к следующему шагу - формулированию на основе частных общей проблемы. Обсуждается актуальность и новизна исследования, которое поможет решить сформулированные проблемы.

^ 3. Формулировка гипотез.

Учащиеся с помощью преподавателя формулируют гипотезу исследования, которая в дальнейшем служит им ориентиром в поиске необходимой информации. Гипотезы обычно формулируются в виде определенных отношений между двумя или более событиями, явлениями.

^ 4. Определение методов сбора и обработки данных в подтверждение выдвинутых гипотез. 

Чтобы определить наиболее эффективные методы сбора и обработки данных по данной проблеме, необходимо использовать элементы методики обучения в сотрудничестве. Работа в этом случае осуществляется в малых группах (по 3-4 учащихся). Учащиеся и преподаватель должны определить методы исследований (изучение первоисточников, анкетирование, интервью и пр.) и скоординировать их во времени. Также обсуждаются способы и источники получения информации, методика обработки информации.

^ 5. Сбор данных.

На этапе сбора данных учащиеся проводят самостоятельные исследования или работают в малых группах. В процессе сбора данных они определяют способы обработки данных. Также определяются способы оформления результатов (научная статья в газету, журнал, сетевую конференцию, видеофильм, презентация в Интернет и пр.).

^ 6. Обсуждение полученных данных.

Собранные материалы могут быть доложены преподавателю и другим учащимся группы в различной форме, о которой группа договорилась на предыдущем этапе исследования, например:

•          письмо-отчет на сетевой конференции;

•          чат;

•        Веб-страницы по теме;

•         аргументация;

•          ролевые игры, пр.

Вслед за презентацией данных группа обсуждает и анализирует представленную информацию.

^ 7. Проверка гипотез.

Если представленные данные удовлетворили группу и преподавателя, наступает следующий этап исследования - проверка выдвинутых гипотез. Проблема и гипотезы вновь представляются всей группе. Выбираются лишь те гипотезы, которые имеют достаточно доказательные данные в ее подтверждение.

^ 8. Формулировка понятий, обобщений, выводов.

Из совокупности собранных данных, понятий делаются обобщения на основе установленных связей, выдвинутых ранее гипотез, ставших утверждениями. Все они так или иначе фиксируются.

^ 9. Применение заключений, выводов.

Учащиеся делают заключения о возможности применения полученных выводов в жизни своего города, поселка, страны, человечества и приходит к формулированию новых проблем (для настоящего времени, для будущего).

Рассмотрим на примере исследовательской работы 
«Экономия электроэнергии в школе и дома».

Основные этапы организации учебной деятельности :

^ 1. Определение общей темы исследования, предмета и объекта исследования.

«Найти пути экономии электроэнергии в городе, школе, дома.»

 Задачи работы:

1. Изучение по различным источникам информации историю применения электроэнергии для улучшения условий жизни человека
2. Анализ положения дел с экономией электроэнергии в стране, городе, школе и дома.
3. Подготовка предложений по экономии электроэнергии через внедрение ресурсосберегающих технологий.
4. Пропаганда экономии электроэнергии через средства информации   в нашей школе..

^ 2. Выявление и формулирование общей проблемы.

Методами исследования стали:

1. Встреча со специалистами, занимающимися вопросами экономии электроэнергии
2. Изучение истории применения электричества во всем мире и в России

^ 3. Формулировка гипотез.

Экономии электроэнергии в городе, школе, дома—зависит от продолжительности  работы различных электроприборов и их конструкции.

^ 4. Определение методов сбора и обработки данных в подтверждение выдвинутых гипотез. 

Источником информации были сайты интернета, беседа с членами наших семей.

^ 5. Сбор данных.

1. Лампа накаливания

  После изобретения лампы накаливания прошло много лет. Лампа накаливания – это источник искусственного свет, преобразовывающий электрическую энергию в световую за счет нагревания металлической спирали, так называемого тела накала. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из вольфрама и сплавов на его основе. Конструкции ламп накаливания весьма разнообразны и зависят от назначения. Однако общими являются тело накала, колба и токовводы (Рис.1). В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции, лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы. Срок службы лампы накаливания составляет примерно 1000 часов. При увеличение напряжения срок службы снижается. Старая добрая «лампочка-груша» с ее теплым приятным светом и сегодня для многих продолжает оставаться символом искусственного света. Такие ее качества, как простота, доступность и универсальность объясняют ее большую популярность.

Проанализировав имеющуюся информацию, мы выделили преимущества и недостатки ламп накаливания.

Преимущества лампы накаливания:

• Налаженность в массовом производстве
• Доступная стоимость
• Небольшие размеры
• Быстрый вход на рабочий режим
• Отсутствие токсичных компонентов, и как следует отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации
• Непрерывный спектр излучения
• Приятный и привычный в быту спектр
• Морозостойкость.

Недостатки лампы накаливания:

• Низкая световая отдача
• Относительно малый срок службы
• Хрупкость и чувствительность к удару
• Представляют пожарную опасность.

               2.Энергосберегающие лампы

Мы продолжили исследование и познакомились с другими источниками освещения – энергосберегающими лампами.

Для тех, кто хочет сэкономить деньги на электричестве и не хочет мириться с расточительством ламп накаливания, была придумана так называемая люминесцентная (или энергосберегающая) лампа – КЛЛ (Рис. 2).

Как и в обычной люминесцентной лампе, в КЛЛ есть газоразрядная трубка, заполненная аргоном, и пускорегулирующее устройство (стартер). Вся эта конструкция усажена в стандартный цоколь диаметром 27 или 14 мм, что позволяет вкручивать ее в патрон любой люстры, бра или светильника (Рис. 2).

Сама лампа, как и следует из названия, выглядит довольно компактной и аккуратной. Из-за того, что между U-образной (или спиралевидной) колбой и цоколем находится электронный стартер, высота лампы немного больше обычной. Но чаще всего она не превышает 15 – 16 см.

Если в лампе накаливания светит раскаленная вольфрамовая нить, в КЛЛ свет образуется совершенно иначе. Вначале внутри лампы появляется невидимое ультрафиолетовое излучение. Нанесенные же на внутренние стенки колбы специальные вещества – люминофоры – преобразуют ультрафиолет в видимый свет (Рис. 3).

До недавнего времени люминесцентные лампы мало использовались в жилых комнатах, поскольку были только трубчатыми и давали холодный бестеневой свет. Сегодня же благодаря изобретению компактных ламп и новых люминофоров появился боле широкий выбор ламп.

Энергосберегающие лампы при одинаковой яркости цвета потребляют в 5-6 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания. Другими словами, обычная элекролампочка в 60Вт соответствует по яркости КЛЛ мощностью 11 Вт. Экономия электричества при такой замене составит более 80%. Кроме этого, они намного более долговечны. Если ресурс ламп накаливания в среднем не превышает 800-1.000 часов, то у их энергосберегающих конкурентов он колеблется от 6.000 (у самых дешевых образцов) до 15.000 часов (Рис. 4).

              Рис.1 Лампа накаливания                                   Рис.2   Энергосберегающая лампа                              

Рис.3   Строение лампы КЛЛ                                                 Рис.4  Лампа с датчиком движения                  

^ 6. Обсуждение полученных данных.

Таблица  КЛЛ и ламп накаливания.

Данные таблицы убедительно показывает преимущество энергосберегающих ламп

                            Рис.5. Сравнительная схема                                            

^ 7. Проверка гипотез.

Работая над исследованием, проводим расчет количества, потребляемой электроэнергии на освещение 2-х комнатной квартиры, в которой проживает 4 человека.

Делаем измерения расчеты:

1) определим мощность ламп в помещениях и время их включения:

-  коридор  Р=100 Вт – 5ч;

-  туалет  Р=80 Вт – 2 ч;

-  ванная Р=120 Вт – 5 ч;

-  кухня Р=160 Вт – 6ч;

-  комната Р=180Вт – 5 ч;

-  комната Р=340 Вт – 5 ч.

2)  вычислим работу, которую совершают лампы:

А=Р кВт × t ч

А= 0,1 кВт × 5 ч + 0,08 кВт ×  2 ч + 0,12 кВт × 3  ч + 0,16 кВт ×  6 ч + 0,18 кВт ×  5 ч + 340 кВт × 5 ч = 137,4 кВт  ч

3)  определим стоимость потребляемой электроэнергии:

Стоимость руб. = А кВтч  х тариф

Тариф = 3 руб./кВт ч.

Стоимость  = 137,4 кВтч × 3 руб./кВт ч = 412,2 руб.

При применении энергосберегающих ламп расход семьи значительно снижается.

^ 8. Формулировка понятий, обобщений,

1.Проблемы экономии электроэнергии в г. СПб

Познакомившись с публикациями в газетах, мы узнали, что в нашем городе обсуждалась проблема экономии электроэнергии. Согласно Федеральному закону «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности, внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» в городе СПб была разработана муниципальная программа энергосбережения. Программа включает в себя план информирования населения о проводимой работе, план работы с ресурсосберегающими и снабжающими организациями. Разработчики программы считают, что для экономии электроэнергии в подъездах можно установить лампы с датчиками движения В муниципальных учреждениях произвести замену обычных ламп на энергосберегающие.

Эта работа в городе уже проводится. Например, в подъездах некоторых домов установлены лампочка с датчиками движения. При входе в подъезд лампочки выключаются после того, как закроется входная дверь.

2.Организация экономии электроэнергии в школе .

      В нашей школе проводятся роботы по экономии электроэнергии. Так, например , реализацией социального проекта «Бережем каждый киловатт». Ребята изучили вопрос экономии электроэнергии в школе и пытаются экономить ее, выключается свет в тех помещениях, где нет в нем необходимости.

В рекреациях школы была произведена замена 80-ти Вт ламп на 36-ти Вт лампы.

Выяснили, что в 2014 году школа израсходовала 129809 кВт, а в 2015 – 125827 кВт. В результате бережного отношения к потреблению электричества школа сэкономила 3982 кВт энергии. Работа по экономии электроэнергии продолжается и в этом году.

3.Экономия электричества в семье

Способы сокращения  расхода электроэнергии в домашних условиях:

-   возьмите за правило выключать свет, когда выходите из комнаты даже на несколько минут;

 - при покупке электротоваров обращайте внимание на класс энергосбережения, предпочтение отдайте классу А, самым неэкономичным считается класс G.;

-  телевизоры и прочие приборы, работающие в режиме ожидания, лучше выключать из розетки;

 -  не оставляйте  в розетке и зарядное устройство, даже без телефона оно продолжает «вытягивать» энергию;

-  используйте режим энергосбережения компьютера. Такая экономия сохранит до 50 % энергии, потребляемой компьютером;

-  не забывайте чистить фильтры и мешки для мусора в пылесосе. Загрязненные, они уменьшают тягу воздуха и увеличивают потребление энергии;

-  избегайте неполной загрузки стиральной машины и не перегружайте барабан. Правильно выбирайте программу. Перед стиркой белье можно замочить, а затем постирать без предварительной стирки, при которой тратится до 30 % энергии;

- не ставьте холодильник рядом с плитой или батареей - при температуре воздуха около 30° агрегат увеличивает количество затрачиваемой на охлаждение энергии. По этой причине не помещайте в холодильник теплые блюда;

-  чистота окон тоже помогает сэкономить - грязные стекла пропускают меньше света. Пыль на плафонах отнимает еще 10 - 20% света;

-  светлые материалы в отделке квартиры отражают до 70 - 80% света, а темные лишь 10 - 15%;

- если вы пользуетесь электрической плитой, готовьте на конфорке, соответствующей диаметру сковороды или кастрюли;

-  готовить еду лучше под крышкой, что позволит сэкономить до 20% времени, а значит, и энергии;

-  своевременно  очищайте и накипь в электрическом чайнике. Из-за     уменьшения теплопроводности увеличивается время нагрева воды.

Думаем, что эта информация пригодится каждой семье. На основании материалов газеты мы разработали памятку и раздали ее всем ученикам нашего класса, разместили на информационном стенде.

9. Применение заключений, выводов.

Исследование завершено. Мы попытались найти пути экономии электроэнергии в городе, школе, дома. На наш взгляд, они эффективны и могут привести к значительной экономии средств городского и семейного бюджета.

Думаем, что каждый ученик, семья нашего города должны определить свою программу экономии, во всяком случае, серьезно задуматься об этом. Чем серьезнее подойти к этому вопросу, тем весомее будет результат. В условиях повышения государственных затрат на выработку энергии, каждый из нас должен внести свою часть в экономию государственных средств.

Наше исследование помогло нам понять значимость темы, определить жизненную позицию. Мы согласны, что сегодня необходимо беречь каждый киловатт. Это личная, семейная и государственная задача.