Технология проблемного обучения и развития познавательного интереса учащихся на уроках физики
статья по физике по теме

Муниципальное Автономное Образовательное Учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 40» г Улан-Удэ

ТЕХНОЛОГИЯ

ПРОБЛЕМНОГО ОБУЧЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРЕСА УЧАЩИХСЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Учитель физики: Мельник Елена Дмитриевна

«Надо стремиться показать физическое явление так,

чтобы оно не было оторвано от жизни.

Это позволит сделать для ученика очевидной

связь между теорией и практикой еще на

школьной скамье и будет способствовать

    уничтожению самой большой болезни нашей учебы

 – её абстрактности, когда знание существует

 само по себе, а жизнь идет сама по себе».

П.Л.Капица

   В Российской школе в учебный процесс внедряется много новых методов и технологий обучения и воспитания, устраняющих недостатки традиционного обучения, которое обеспечивает учащихся системой знаний и развивает память, но мало направлено на развитие мышления и навыков самостоятельной деятельности. К таковым технологиям относится технология проблемного обучения. Проблемное обучение направлено на активизацию мыслительной деятельности учащихся, развивает их творческие способности, формирует познавательный интерес. В технологии проблемного обучения, учитель подводит учащихся к самостоятельному формулированию проблем, что развивает их творческие способности, т. к. формулирование проблемы является основным этапом любого творческого акта.

               Проблемное обучение основывается на теоретических положениях американского философа, психолога и педагога Джона Дьюи (1859–1952), основавшего в 1894 году в Чикаго опытную школу, в которой учебный план был заменён игровой и трудовой деятельностью. Дьюи выделял четыре инстинкта, играющих важную роль в обучении: социальный, конструирования, художественного выражения, исследо-вательский.

               Концептуальные положения Дж.Дьюи:

1. Ребенок усваивает материал, являясь активным субъектом своего обучения

2. Условиями успешного обучения являются:

- проблематизация учебного материала;

- активность ребенка;

- связь обучения с жизнью ребенка.

            Проблемное обучение основано на создании особого вида мотивации - проблемной, поэтому требует адекватного конструирования дидактического материала, который должен быть представлен как цепь проблемных ситуаций. Проблемные ситуации могут быть различными по содержанию неизвестного, по уровню проблемности, по виду рассогласования информации, по другим методическим особенностям .

           Проблемные методы - это методы, основанные на создании проблемных ситуаций, активной познавательной деятельности учащихся, состоящей в поиске и решении сложных вопросов, требующих актуализации знаний, анализа, умения видеть за отдельными фактами физическое явление, закон.

Использование проблемно-поисковых методов в преподавании физики позволяет решать следующие задачи:

1. Формировать теоретические знания учащихся;
2. Развивать у учащихся:

            - словесно-логическое мышление;

            - самостоятельность мышления;

            - познавательный интерес;

            - речь.

Использование проблемного обучения

1. Проблемные вопросы, включая вопросы с межпредметным содержанием.
2. Проблемные задачи, включая задачи с межпредметным содержанием.
3. Проблемный эксперимент.

Проблемные вопросы - это такие вопросы, с помощью которых создается проблема. Проблемный вопрос, как и проблемная задача, является характеристикой объекта мышления. Вопрос может входить в структуру проблемной задачи, выполняя функцию ее требования, и выступать как относительно самостоятельная форма мысли, как отдельное проблематизированное высказывание, требующее ответа. Проблемный вопрос отличается от информационного тем, что он ориентирован на противоречивую ситуацию и побуждает к поиску неизвестного, нового знания.

При решении проблемных вопросов требуется (без выполнения расчетов) объяснить то или иное физическое явление или предсказать, как оно будет протекать в определенных условиях. Как правило, в таких задачах нет числовых данных. Отсутствие вычислений позволяет сосредоточить внимание учащихся на физической сущности явления. Решение проблемных вопросов способствует воспитанию у учащихся внимания, наблюдательности и развитию графической грамотности.

В 7-8 классах использую пособие для учащихся и учителей С.А. Тихомирова Физика в загадках, пословицах, сказках, поэзии, прозе и анекдотах. Москва 2008г, издательство Мнемозина. Данная литература позволяет сэкономить время учителя на поиски проблемных вопросов, изучаемых в курсе физике в 7-8 классах.

При решении проблемных задач ответ на поставленный вопрос не может быть получен без вычислений. Проблемная задача — это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов физики, качественноro и количественного анализа с подсчетом тех или иных числовых характеристик процесса. Их решение имеет большое воспитательное значение, так как с помощью проблемных задач можно познакомить учащихся с достижениями науки и техники, воспитывать трудолюбие, настойчивость, волю, характер, целеустремленность. Процесс решения задач также является средством контроля знаний и умений учащихся.

При составлении проблемных задач использую пособие А.И. Семке Нестандартные задачи по физике для классов естественно-научного профиля. Издательство Академия развития, Ярославль, 2007г. Многие качественные задачи встречаются в экзамене ОГЭ и ЕГЭ.

При выполнении проблемного эксперимента появляется возможность установить причинно-следственные связи между явлениями, а также между величинами, характеризующими свойства тел. В соответствии с целями и задачами исследования эксперимент может быть количественным или качественным, демонстрационным, исследовательским, техническим или научным. Широкое применение эксперимента в школьном преподавании способствует формированию у учащихся представления об эксперименте как методе научного исследования.

Наша школа находиться в сельской местности. Родители учеников работают в сельском хозяйстве. Поэтому на уроках часто использую проблемные вопросы, связанные с сельскохозяйственной тематикой. Например:

                            К уроку «Сила трения» 7кл (А.В.Перышкин)

- С какой целью поверхности педалей сельскохозяйственных машин изготавливают с рельефным рисунком?

     - Имеются два шнура: шелковый и льняной. Какой шнур вы предпочтете для завязывания мешка?

      - Влияет ли прицеп на значение силы трения между колесами трактора и почвой?

                                     К уроку «Давление» 7кл (А.В.Перышкин)

- Почему у сельскохозяйственных машин делают колеса с широкими ободами?

- В каком случае давление человека на дорогу больше и во сколько раз : когда он стоит на одном месте или когда идет?

                                   К уроку «Диффузия» 7кл (А.В.Перышкин)

- В каком растворе – горячем или холодном быстрее просаливаются огурцы?

- Какой водой, теплой или холодной лучше запивать лекарство, чтобы ускорить его действие? Почему?

- На каком физическом явлении основано применение в медицине мазей, гелей и других наружных лекарственных средств

                           К уроку «Архимедова сила» 7кл (А.В.Перышкин)

- Почему рыбы имеют более слабый скелет, чем животные, обитающие на суше?

- Почему плавает тяжелый корабль, а гвоздь,брошенный в воду тонет?

Приемы создания проблемных ситуаций могут быть самыми разными. Выбор того или иного приема определяется содержанием учебного материала, целью данного урока.

1) учитель подводит к противоречию и предлагает найти способ его разрешения (при изучении свободного падения в IX классе можно «столкнуть» сторонников Аристотеля – они всегда найдутся в классе – и сторонников Галилея; взгляды сторон на данное явление были явно противоположны);

2) обнаружение противоречий практической деятельности (принцип действия обычного и медицинского термометров; как лучше разрубить полено, если в нем застрял топор);

3) рассмотрение явления с различных сторон (относительность движения и покоя);

4) сравнение, сопоставление фактов, обобщения, выводы (сравнение закономерностей электростатического и гравитационного полей; выяснение природы света на основе экспериментальных фактов; объяснение;).

Чтобы у ученика возникла потребность в решении проблемной задачи, она не только должна быть усвоена (понята) им, но и получить его личностную оценку (стать для него значимой). Именно поэтому в традиционном обучении учитель не только формулирует познавательные задачи урока (проблемы), но и вызывает к ним интерес учащихся (рассказывает о значении изучаемого вопроса для науки и техники, об истории его открытия т.д.).

                                     К уроку «Скорость» 7кл (А.В.Перышкин)

          Проблемная задача. В 1966 г. атомные подводные лодки впервые в мире осуществили кругосветное плавание под водой и за 1,5 месяца, ни разу не поднявшись на поверхность океана, прошли около 40000 км. С какой средней скоростью они двигались?

                  К уроку «Расчет пути и времени движения» 7кл (А.В.Перышкин)

           Проблемная задача.

- В тяжелых условиях первых месяцев Великой Отечественной войны возникла острая нужда в легком, безотказном и простом средстве борьбы против танков, которое всегда могло бы находиться у солдата «под рукой». Такое средство было создано. Над его разработкой трудились два конструктора военной техники — С.Г.Симонов и В.А.Дегтярев. В течение месяца они сконструировали и представили для испытаний образцы новых противотанковых ружей.

- На каком расстоянии находился танк, если пуля, выпущенная солдатом из противотанкового ружья со скоростью 1000 м/с, настигла его через 0,5 с?

                                      К уроку «Вес тела» 7кл (А.В.Перышкин)

           Проблемная задача.

- Самые крупные животные относятся к классу млекопитающих, из них особенно поражает размерами и весом синий кит. Например, один из китов достигал в длину 33 м и весил 1500 кН, что соответствовало весу 30 слонов или 150 быков. Самая крупная современная птица — африканский страус, достигающий 2,75 м в высоту, 2 м в длину (от кончика клюва до конца хвоста) и имеет массу 75 кг. К самым мелким птицам относятся некоторые виды колибри, масса которых 2 г, размах крыльев 3,5 см.

Найти вес млекопитающих в ньютонах, если даны их массы: кита — 7000 кг, слона — 4000 кг, носорога — 2000 кг, быка — 1200 кг, медведя — 400 кг, свиньи — 200 кг, человека — 70 кг, волка — 40 кг, зайца — 6 кг.

Исследовательские заданиями практического характера активизируют познавательную деятельность, вызывает интерес у учащихся, будят их мысль. Примеры вариантов исследовательских заданий, используемых на уроках:

1. Предсказание результата.

8 класс. Тема: «Мощность тока». «Предскажите, как будет изменяться мощность электрического тока в резисторах в зависимости от способа их соединения? Затем поставьте эксперимент».

2. При изучении нового материала.

Для самостоятельного исследования отбираю такие задания для учащихся, с которыми они могут справиться. Основная задача учителя при руководстве проблемным экспериментом состоит в том, чтобы каждый ученик выполнил задание при минимальной помощи со стороны учителя.

В 7 кл. провожу исследовательские работы при изучении таких вопросов: сила трения, её виды, от чего зависит; каковы условия плавания тел в жидкостях, равновесия рычага .

Например: 7 кл., при изучении архимедовой силы учащимся предлагаю следующие задания: исследовать зависимость выталкивающей силы от объема тела, погруженного в жидкость; от плотности жидкости. Дополнительные задания: исследовать, зависит ли выталкивающая сила от плотности тела, глубины погружения.

В 8 кл. уроки исследования провожу по темам - последовательное и параллельное соединение проводников.

Применение на уроках проблемно-поисковых методов приводит к развитию навыков творческой учебно-познавательной деятельности, способствует более осмысленному и самостоятельному овладению знаниями. Особенно эффективны эти методы в тех случаях, когда содержание учебного материала направлено на формирование понятий, теорий, законов физики, а содержание материала не является принципиально новым, а логически продолжают ранее изученное, когда содержание доступно для самостоятельных поисков учащихся, т.е. проблемные ситуации находятся в зоне ближайшего развития познавательных возможностей учеников.

Основные этапы проблемного урока :

1) Постановка проблемы. Под постановкой подразумевается понимание сути проблемы и ее формирование. Все проблемы, возникшие в ходе обсуждения, я записываю на доске.

2) Выдвижение гипотез, учащиеся пытаются найти выход из затруднения, вспоминая сходные ситуации.

3) Разработка способов проверки гипотезы.

4) Вывод.

Основные этапы на примере фрагментов урока «Сила трения»,7класс.

После создания проблемной ситуации на уроке ставим и записываем на доске возникшие проблемы:

1. Этап.

- Почему возникает сила трения? Как направлена? Как можно ее измерить?

- От чего сила трения зависит?

2. Этап. Учащиеся выдвигают гипотезы (рассмотрим второй проблемный вопрос)

- от веса тела

- от площади

- от вида движения (т.е. скользит или катиться)

- от материала тела и соприкасающейся поверхности (гипотезы выписываются на доске, причем допускаю выдвижение не только правильных, но и ошибочных гипотез)

3. Этап. Ребята работают самостоятельно; им предлагаю продумать и провести исследовательские работы по изучению силы трения (набор
материалов выдается заранее). После обсуждения формулируем ответы.

4.Этап. По вопросам, записанным на доске, ученики делают выводы.

Примеры проблемных экспериментов.

                           К уроку «Взаимодействие молекул» 7кл (А.В.Перышкин)

1. Кусок мыла разрежем, окунем срезом в воду, стряхнем и сильно прижмем к дну мелкой фарфоровой тарелки. Держа за мыло, поднимаем тарелку над поверхностью стола. Почему тарелка не падает?

(Возникает сила притяжения между мылом и поверхностью тарелки — сила притяжения между молекулами.)

2. На поролоновую губку поместим гирю. Сначала гиря сжимает губку, а затем останавливается, сжатие прекращается. Почему?

(При большом сжатии или сближении молекулы они отталкиваются друг от друга.)

                                    К уроку «Инерция» 7кл (А.В.Перышкин)

Такие простые опыты, как выдергивание листа бумаги из-под стакана с водой, выбивание щелчком картонки из-под лежащей на ней монеты, очень удачны, но можно предложить учащимся сделать и другой опыт. Несколькими быстрыми шагами пронести тарелку с жидкостью и, резко остановившись, поставить ее на стол. В каком направлении выливается жидкость и почему?

(Жидкость по инерции выплескивается в направлении предыдущего движения тарелки.)

              К уроку «Способы увеличения и уменьшения давления» 7кл (А.В.Перышкин)

1. Зависимость давления от действующей силы. Разрезание двух кусков пластилина проволоками одинаковой толщины, закрепленными в лапках штатива: подвесьте на один кусок два груза по 100 г, а на другой кусок — один груз массой 100 г. Объясните результаты эксперимента.

2. Зависимость давления от площади соприкасающихся поверхностей. Разрезание двух кусков пластилина проволоками разной толщины. Объяснить результаты эксперимента.

К уроку «Давление в жидкости и в газе. Расчет давления на дно и стенки сосуда» 7кл (А.В.Перышкин)

Наденьте на руку новый полиэтиленовый мешочек и опустите ее в ведро с водой, придерживая мешочек другой рукой.

Выясните:

- Оказывает ли вода давление на погруженную в нее часть руки?

      - Меняется ли с глубиной погружения давление на руку, если меняется, то как?

 Открытый полиэтиленовый пакет, в который предварительно налита подкрашенная вода, погружают в аквариум с водой, чтобы уровни обеих жидкостей совпадали. (Пакет удерживается лапкой штатива.) Если нажать на стенку пакета в каком-либо месте, то вмятина сохранится. Предложите учащимся объяснить причину этого явления

(Объясняется равенством давлений во всех точках внутри жидкости.)

                          К уроку «Плавание тел» 7кл (А.В.Перышкин)

1. Опустите в сосуд с водой кусок пластилина. Что происходит? Почему?(Пластилин тонет). Что нужно сделать, чтобы он плавал? (Слепить из него лодочку).
2. Опустите картофелину в сосуд с водой. Что произошло? Почему? Вместо чистой воды возьмите насыщенный раствор соли в воде и повторите опыт. Объясните наблюдаемое явление.

Использование занимательного материала

Учителя нередко ставят знак равенства между интересом и занимательностью. Занимательность относится не столько к психическому состоянию человека (каким является интерес), сколько к качеству вещей, предметов, явлений, воздействующих на интерес, возбуждающих его. Свойства эти проявляются в новизне, неожиданности, странности, несоответствии с прежними представлениями. Занимательность - внешний фактор, который не в состоянии обеспечить полного успеха деятельности. Но она может снять равнодушие, а это в работе по активизации познавательной деятельности факт немаловажный.

Разнообразие занимательных форм обучения на уроках (игры-упражнения, состязания, конкурсы, «сигнальные карточки», живое, образное описание событий, эпизода, рассказ-задача, игры-путешествия, шарады, загадки, курьёзы, шутки, конкурс на быстрое отыскание ошибок и т.д.) создаёт положительный эмоциональный фон деятельности, располагает к выполнению тех заданий, которые считаются трудными и даже непреодолимыми. Занимательность особым образом окрашивает материал, делает процесс овладения знаниями более привлекательным, даёт пищу переживаниям. Рамки использования занимательности на уроке весьма подвижны.

Занимательность - внешний фактор, который не в состоянии обеспечить полного успеха деятельности. Но она может снять равнодушие, а это в работе по активизации познавательной деятельности факт немаловажный.

Наибольшее применение занимательность находит в закреплении и повторении учебного материала, в совершенствовании умений и навыков с учётом основных пробелов в знаниях и умениях учащихся.

Предполагается, что при использовании на уроках физики занимательных материалов активизируется мыслительная деятельность учащихся и повысится интерес к предмету.

Физические «фокусы» и домашний эксперимент на уроках физики.

Для эффективного целеполагания и повышения мотивации к изучению темы на уроке использую задания из методического пособия В.И.Вагановой, А.Д.Елизова, Л.В.Скоковой Домашний эксперимент по физике в 9-11 классах. Улан-Удэ, Издательство Бурятского госуниверситета, 2003г.

Разбудить любознательность, заставить взглянуть на обычные явления через призму физических законов можно с помощью опыта, домашнего эксперимента,   «фокуса». Если традиционный демонстрационный опыт, показываемый учителем, ученик обычно осмысливает сразу, то «фокус», как правило, ставит его в тупик; для объяснения требуется внимательность и наблюдательность, раздумья и еще раз раздумья. Каждый фокус ученик старается повторить, а так как в ходе урока это сделать трудно, то фокус он воспроизводит дома, показывая родителям, друзьям, ищет совместно разгадку. Тем самым эксперимент – фокус повышает интерес к предмету и к знаниям. Разгадывая секрет фокуса. Ученик развивает свои умственные способности, начинает применять знания в незнакомой жизненной ситуации. Таким образом, этот вид учебного эксперимента развивает творческие возможности учащихся

Так как фокусы- опыты рассчитаны на учащихся, то они должны быть достаточно просты, связаны с учебным материалом. Оборудование для опытов нужно выбирать самое доступное и элементарное.

Например, «фокусник» на глазах у зрителей надувает воздушный шарик, завязывает его, кладет на стол. Затем берет со стола спицу и протыкает шарик. У желающих повторить фокус, шарик лопает. Секрет фокуса состоит в том, чтобы незаметно на шарик прилепить кусочек липкой прозрачной ленты и прокалывать шар именно в этом месте. Эта лента не позволяет расшириться отверстию от спицы.

Опыт работы в школе показывает, что в развитии интереса к предмету нельзя полностью полагаться на содержание изучаемого материала. Если учащиеся не вовлечены в активную деятельность, то любой содержательный материал вызовет в них созерцательный интерес к предмету, который не будет являться познавательным интересом.

Литература

1. И.Я.Ланина «Развитие интереса к физике»
2. В.И.Елькин «Оригинальные уроки физики и приемы обучения».
3. Зверева Н.М. « Активизация мышления учащихся на уроках физики».
4. А.П.Червоняк «Проблемное обучение и развитие познавательного интереса учащихся»
5. А.И. Семке  «Нестандартные задачи по физике» для классов естественно-научного профиля. Издательство Академия развития, Ярославль, 2007г.

6.         В.И.Вагановой, А.Д.Елизова, Л.В.Скоковой Домашний эксперимент по физике в 9-11 классах. Улан-Удэ, Издательство Бурятского госуниверситета, 2003г.