педагогический проект "Использование физического эксперимента при открытии новых знаний учащимися"
проект по физике

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

Использование физического эксперимента при открытии новых знаний учащимися

Введение

    Модернизация российского образования ориентирует учебно-воспитательный процесс на развитие личности обучающихся, их познавательных начал и созидательных способностей, на реализацию творческого потенциала школьника, что исключает выступление ученика в роли пассивного слушателя. Эта проблема может быть решена в процессе формирования исследовательских умений обучающихся в ходе выполнения физического эксперимента, когда школьники учатся выявлять проблему, анализировать теоретические вопросы, выстраивать логическую цепь утверждений, самостоятельно проводить практическое исследование, фиксировать результаты наблюдения и формулировать выводы.

  Ведущее место в преподавании физики занимает школьный физический эксперимент. Это  основной и специфический метод обучения, который непосредственно знакомит с физическими явлениями и одновременно развивает познавательную деятельность учащихся.

  В современной системе  обучения велика роль физического эксперимента, если он используется не только в качестве иллюстрации, но и как средство познания. Физический эксперимент способствует развитию самостоятельности,   повышает интерес к физике, т. к. в процессе его выполнения учащиеся убеждаются не только в практическом значении такой работы, но и имеют возможность творчески применять свои знания,   развивает мышление,  умственную активность учащихся, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов, сделанных выводов.

   Использование физического эксперимента является достаточно хорошо исследованным вопросом методики преподавания. У истоков методики физического эксперимента стояли такие крупнейшие методисты  как Знаменский П. А., Покровский С. Ф., Шахмаев Н. М. и др.

   В школьной физике, особенно на начальном этапе ее изучения, визуальные наблюдения, лабораторные опыты приобретают решающее значение для пробуждения интереса к предмету.  

   Актуальность данной темы обусловлена тем, что в современных условиях преподавания физики по новым образовательным стандартам роль и место физического эксперимента  в структуре урока изменилась.

  Целью изучения мной данного вопроса является разработка моделей включения физического эксперимента  в различные этапы урока для открытия учащимися новых знаний.

     Я ставила перед собой несколько задач:

   1.  По возможности  каждый урок начинать  с хотя бы небольшого лабораторного опыта или серии опытов, сделанных самими учащимися.

    2. Пересмотреть методику изучения физических явлений и законов. Если это возможно, начинать такие уроки не с демонстрационного эксперимента и сообщения учителя о том или ином физическом явлении или законе, а предоставить возможность учащимся самим «открывать» физические явления и законы.

   3. Шире использовать в своей работе  домашние лабораторные работы.

   4. Использовать в своей практике виртуальные лабораторные работы и интерактивные модели.

    Работа над этой методической темой уже дала некоторые положительные результаты. Во-первых, несомненно, повысился интерес учащихся к предмету. Во-вторых, повысилось качество обученности, например в 7 классе с 20% до 40%.

Основная часть

  Физический эксперимент может выполнять различные дидактические функции, использоваться в различных формах и сочетаться с разными методами и средствами обучения. Он представляет собой систему, в которой используется принцип постепенного повышения самостоятельности учащихся: от демонстрации явлений через проведение фронтальных лабораторных опытов под руководством учителя к самостоятельной работе при выполнении практических занятий и решении экспериментальных задач.

      Методы выполнения лабораторных работ: репродуктивный, частично-поисковый (эвристический) и исследовательский.

    Репродуктивный метод выполнения лабораторной работы заключается в том, что в данном случае не предусматривается самостоятельное получение новых знаний, а лишь подтверждаются уже известные факты и истины или иллюстрируются теоретически установленные утверждения. Данный метод выполнения лабораторных работ является самым распространенным в практике обучения физики, но он имеет существенные недостатки: он рассчитан на воспроизводящую деятельность учащихся и требует от них действий по образцу.

  Частично-поисковый метод заключается в том, что учитель, систематически давая последовательные указания, руководит практическими действиями учащихся, а затем своими вопросами направляет их умственную деятельность на анализ полученных из опытов результатов и на формулировку нового, раньше неизвестного им закона или факта. Этот метод позволяет органически включать в изложение нового материала лабораторный эксперимент как источник новых знаний, добытых  учащимися в результате своих наблюдений на самостоятельно собранной установке. Частично-поисковым методом целесообразно пользоваться в тех случаях, когда все действия, которые должны выполнить дети, уже усвоенные или выполняются легко. Данный метод может использоваться в работах, посвященных либо наблюдению явлений, либо установлению функциональных зависимостей между определенными физическими величинами.

  При   исследовательском методе выполнения, учащиеся  получают только задание, а пути его выполнения они отыскивают сами и самостоятельно проводят все этапы исследования - собирают установку, проводят измерение, обрабатывают результаты и т.д. Исследовательский метод в чистом виде может быть использован лишь в индивидуальной работе с сильными учениками. Но элементам этого метода необходимо учить всех учащихся.

     Технологическим  приёмом  использования эксперимента является  решение ситуационных и контекстных задач путём создания проблемной ситуации и организации мини – исследования на уроке.

    Содержание эксперимента изменяется в зависимости от уровня подготовки  школьников. Проследим это на примере фрагментов уроков в разных классах.

     Рассмотрим использование эксперимента на начальном этапе изучения предмета в 7 классе, где учащиеся только начинают знакомство с физическими явлениями. Ученикам предлагается проделать несложные опыты при изучении новой темы и по ходу эксперимента ответить на вопросы учителя. Например, изучение темы «Строение вещества. Молекулы»  я предлагаю ученикам начать  с опытов по окрашиванию воды перманганатом калия  и постепенному ослаблению окраски раствора при смешивании его с чистой водой. Дети, проведя эти опыты, с помощью наводящих вопросов учителя приходят к выводу,  что все тела состоят из очень маленьких частиц.

   Или, например, при изучении темы «Взаимное притяжение и отталкивание молекул»  предложить учащимся ощутить на себе силу, с которой прилипают две стеклянные пластинки, смоченные водой. Дети пытаются объяснить наблюдаемое явление и приходят к выводу о взаимодействии молекул воды и стекла.

   При дальнейшем изучении физики  можно усложнять  содержательную  составляющую эксперимента для учащихся с уже имеющимися базовыми знаниями по предмету.  Например, при изучении силы трения  я  в начале урока показываю  опыты, доказывающие существование силы трения,  а  затем предлагаю ученикам провести исследовательскую  работу и выяснить, от чего зависит сила трения. Учащиеся выдвигают гипотезы, проверяют их, рассматривая движение деревянного бруска по столу, стеклу, песку, наждачной бумаге, кто-то догадывается,  что сила трения увеличится, если сверху на брусок положить тяжелый груз, проверяют зависимость силы трения от площади соприкасающихся поверхностей.  Экспериментальный метод исследования при изучении силы трения  развивает умения самостоятельно принимать решения, обосновывать и оценивать результаты своих действий,  а также развивает  инициативу.

     В 9 классе в этом году тему «Электромагнитная индукция»  мы  изучили по-новому -  с помощью лабораторного исследования  «Мое открытие электромагнитной индукции». Урок проходил таким образом:  учащиеся пришли в кабинет,  где на каждом столе их ждал комплект приборов, состоящий из  миллиамперметра,  двух катушек,  двух магнитов (полосовые или дугообразные),  ключа,  реостата, нескольких соединительных проводников, источника тока (батарея гальванических элементов ). Я напомнила им открытое в 1820 г. Эрстедом действие электрического тока на магнитную стрелку, которое показало, что изучавшиеся до этого изолированно друг от друга электрические и магнитные явления на самом деле взаимосвязаны. Но опыт Эрстеда выявил лишь одну сторону этой связи: магнитный эффект был получен за счет электрического тока. Потенциально же возможная обратная сторона этой связи не была вскрыта... И вот в 1821 г. молодой английский физик Майкл Фарадей сделал в своем лабораторном журнале лаконичную запись: "Превратить магнетизм в электричество"; она стала программой его исследований на ближайшие годы. Почти 10 лет трудился над ней ученый, пока добился успеха.
Сообщила им, что  у них на рабочих местах такие же по назначению приборы, какие были на лабораторном столе Фарадея. И предложила им на этом уроке попробовать решить эту проблему—"превратить магнетизм в электричество", т. е. произвести такие опыты, какие они сочтут нужными, чтобы получить посредством магнитного поля электрический ток, а затем постараться выяснить закономерности этого явления. Заранее  на доске сделана надпись:
Цель: "Превратить магнетизм в электричество" (М. Фарадей). Дата ... Лабораторное исследование  — "Мое открытие электромагнитной индукции". 
В отчете: 1) зарисовки и краткое описание опытов; 2) выводы.

Объясняю правила работы: "Вы имеете право тихо обсудить со мной или соседом по парте свои замыслы.  Постарайтесь не только решить проблему, но и тщательно исследовать ее со всех сторон. Подумайте и о том, как рассказать о своем открытии, как сделать это выразительно, четко и полно. Помните: будут учитываться оригинальность ваших творческих находок, тщательность, аккуратность и полнота вашего исследования, а также подготовленная о нем информация. И еще, как вы думаете: стал бы Фарадей соединять миллиамперметр непосредственно с источником тока? Нет? Верно. И я надеюсь, что вы тоже этого не сделаете. А теперь за работу! Желаю успеха".
А на следующем уроке, обобщив полученные в ходе лабораторной работы знания, мы уже имеем хорошую базу для объяснения материала и постановки соответствующего демонстрационного эксперимента. При этом всегда называю имена тех ребят, которые первыми в этом классе открыли ту или иную особенность явления электромагнитной индукции.

Таким же образом в виде лабораторного исследования «Мое открытие архимедовой силы» происходило изучение темы «Архимедова сила» в 7 классе.

       Также в последнее время  в своей педагогической практике я стала чаще использовать  домашний эксперимент.

 Домашний физический эксперимент является одним из видов самостоятельной работы учащихся, имеющей большое значение как для развития интереса к физике, так и для закрепления знаний и многих практических умений и навыков. При выполнении некоторых домашних опытов ученик выступает в роли исследователя, который должен самостоятельно решать стоящие перед ним проблемы. Поэтому важна не только дидактическая ценность этого вида ученического эксперимента, но и воспитывающая, развивающая. Особенно большой интерес вызвали у учеников работы: «Тяжел ли воздух?», «Почувствуй трение», «Определение зависимости давления газа от температуры».

Домашнюю лабораторную работу я  обычно даю  на выходные дни, чтобы у учащихся было время на выполнение эксперимента и осмысление полученных результатов. Учащиеся получают инструкцию по выполнению  работы, в которой дается перечень необходимого оборудования и точный алгоритм выполнения эксперимента.

   Пример инструкции домашней лабораторной работы:

Домашняя лабораторная работа

Тема: «Тяжел ли воздух?»

Оборудование: два одинаковых воздушных шара, проволочная вешалка, две прищепки, булавка, нить.

Ход работы:

1.Надуть два шарика до одинакового размера и завязать ниткой.

2.Повесить вешалку на поручень. (Можно положить палку или швабру на спинки двух стульев и прицепить вешалку к ней.)

3.К каждому концу вешалки прикрепить прищепкой воздушный шарик. Уравновесить.

4.Проткнуть один шарик булавкой.

5.Описать наблюдаемые явления.

6.Сделать вывод.

При выполнении таких работ учащиеся углубляют свои знания, повторяют изученный на уроках материал, развивают память и мышление, учатся анализировать идею и результаты опытов, самостоятельно делают выводы. Работы вызывают у учащихся  чувство удивления, восторга и удовольствия от самостоятельно проделанного научного эксперимента, а полученные при этом положительные эмоции надолго закрепляют в памяти нужную информацию.

          Также в своей работе я использую виртуальные лабораторные работы, интерактивные модели. Они помогают изучать физические явления, недоступные для воспроизведения в условиях школьной лаборатории, а также  создают условия для самостоятельного моделирования обучаемым разнообразных физических ситуаций.

Особенно удобны такие модели при  изучении тем «Первоначальные сведения о строении вещества», «Давление жидкостей и газов».

Заключение.

 Систематическое использование на уроках физики эксперимента в сочетании с техническими средствами обучения помогает бороться с формализмом в знаниях, развивает умения наблюдать факты и явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов, формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки, прививает навыки планирования своей работы и осуществления самоконтроля, воспитывает уважение и любовь к труду. Эта работа способствует общему воспитанию, всестороннему развитию личности, готовит к деятельности на современном производстве.

Литература.

1. Буров В. А. и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике в 6-7 классах средней школы: Пособие для учителей / В. А. Буров, С. Ф. Кабанов, В. И. Свиридов.- М.: Просвещение, 1981.

2. Дереклеева Н.И. Мастер-класс по развитию творческих способностей учащихся. - М. Просвещение,2008.

3. Камин А. Л.  Физика. Развивающее обучение. Книга для учителя. 7 класс.- Ростов на Дону. Феникс, 2003.

4. Ковтунович М. Г. Домашний эксперимент по физике 7 -11 классы. М.: Владос,2007.

5. Урок физики в современной школе: Творческий поиск учителей: Кн. для учителя / Сост. Э. М. Браверман; Под ред. В. Г. Разумовского. М.: Просвещение,1993.

Приложения.