Выступление на методическом объединении по теме «Исследовательская деятельность на уроках физики»
учебно-методическое пособие по физике

Слайд 1. Исследовательская деятельность на уроках физики

Слайд 2. «Именно активность обучающегося признается

основой достижения развивающих целей обучения —

знание не передается в готовом виде,

а строится самими учащимися в процессе

познавательной, исследовательской деятельности»

Слайд 2. Исследовательская деятельность учащегося — это деятельность, которая направлена на получение, переработку, хранение, использование и передачу информации, получение опыта решения научных проблем. Информация необходима для получения новых знаний и развития личностных характеристик, которые способствуют продолжению образования учащихся.

Главным средством исследовательской деятельности выступает учебное исследование. Исследование называется учебным, потому что, в отличие от подлинного исследования, имеет своим результатом не объективно новое знание, а изменения, которые происходят в обучающемся. Поэтому исследовательская деятельность относится к образовательным технологиям, позволяющим эффективно достигать личностных и метапредметных результатов, обеспечивает школьнику умение учиться, способность к саморазвитию и самореализации своих потенциальных возможностей.

Для повышение эффективности учебного процесса и качества усвоения учебной информации учебно-исследовательская деятельность на уроках позволяет планировать учебный процесс с применением исследовательского метода обучения, проектирование урока на основе метода исследования, применение исследовательского подхода при решении физических задач.

Исследовательская деятельность учащихся может быть организована и при изучении теории, и при решении задач, при выполнении лабораторных работ.

Слайд 3. Что представляет собой исследовательский метод обучения на уроках физики?

Цель – использовать исследовательский метод обучения на уроках физики.

Задачи: мотивировать ученика на исследовательскую деятельность, через создание проблемной ситуации и выдвижение гипотезы, формирование исследовательских умений и навыков, развитие исследовательского типа мышления, развитие творческой и познавательной личности.

Метод и форма: научный (наблюдение – гипотеза – опыт) с использованием технологии проблемного диалога – постановка проблемы (формирование темы урока или вопросов исследования) и поиск решения (формирование нового знания на основе выдвижения и проверки гипотезы).

Ожидаемый результат: в процессе применения метода исследования рождается понимание физики. Нельзя знать физику заучиванием определений, законов и формул, ее надо понимать!

Слайд 4. Что формирует исследовательский метод обучения на уроках физики?

Основными учебно-исследовательскими умениями являются:

1) умение видеть и находить проблему,

2) выдвигать гипотезы,

3) наблюдать, проводить эксперименты,

4) собирать информацию,

5) сравнивать и анализировать,

6) делать выводы и заключения,

7) доказывать и защищать свои идеи,

8) работать в группе.

Перечисленные пункты могут быть этапами исследования физического объекта на уроке.

Слайд 5. Формы организации исследовательской деятельности:

— урок-исследование, урок-лаборатория, урок-экспертиза, «мозговой штурм»;

— учебный эксперимент (основные этапы: планирование и проведение эксперимента, обработка и анализ результатов, формулирование выводов);

— домашнее задание исследовательского характера.

Формы организации учебно-исследовательской деятельности учащихся на внеурочных занятиях и (или) в учреждениях дополнительного образования:

— исследовательская практика;

— учебные экспедиции;

— походы, поездки, экскурсии, экспедиции с чётко обозначенными образовательными целями, программой деятельности;

— факультативные занятия, предполагающие углублённое изучение предмета;

— участие учащихся в работе ученического научно-исследовательского общества;

— участие учащихся в олимпиадах, конкурсах, конференциях, предметных неделях.

Слайд 6. На уроках физики в основном используются два основных вида исследовательской деятельности: экспериментальные исследования – это лабораторные работы, фронтальные мини-исследования, домашние практические задания; теоретические исследования - уроки изучения нового материала и уроки повторения, уроки решения физических задач. Во внеурочное время проводится работа с учениками по подготовке и выполнению индивидуальных исследовательских проектов.

Слайд 6. Экспериментальные исследования.

1. Традиционные лабораторные работы. Лабораторная работа выполняется по уже готовому алгоритму: название работы, цель работы, лабораторное оборудование, выполнение работы (вычисление, таблица результатов, график зависимости), вывод. Такие уроки способствуют развитию познавательной активности, но при их проведении отсутствует самостоятельность выполнения, поэтому они не дают полного эффекта реализации исследовательской деятельности.

Слайд 6. 2. Фронтальные мини-исследования проводятся при изучении нового материала или при повторении изученного. Сейчас такие уроки по новой учебной программе называются: Урок- исследование. Такие уроки учат наблюдать, анализировать и размышлять. На начальном этапе изучения физики, школьники выполняют задания под руководством учителя, но сравнивают, анализируют и делают выводы самостоятельно. Например, в 7 классе, ученики исследуют по величине разные виды трения – трение покоя, скольжения, качения; зависимость трения от свойств поверхности, от площади основания движущегося тела. К 9 классу ученики уже подготовлены, поэтому сами выполняют весь процесс исследования зависимости силы трения от веса тела и силы реакции опоры. На выполнение мини-исследований, в зависимости от сложности, отводится от 10 до 20 минут.

Слайд 6. 3. Домашние практические задания. Домашние исследования проводятся самостоятельно и индивидуально. Используются безопасные предметы домашнего обихода - пластиковые бутылки, мерный стакан, весы, рулетка, часы, трубочки и т.п. Например, можно исследовать явления диффузии и смачивания, свойства жидкостей и газов, пройденный путь, давление, закон Паскаля, атмосферное давление, скорость струи вытекающей жидкости, скорость испарения жидкости, явление преломления, выращивание кристаллов соли (10кл) и др.

При этом ученикам выдается краткая инструкция (на специальном листочке) или задание с кратким и чётким содержанием (например, задание в учебнике 7 и 8 класса после изучения определенной темы).

Вот некоторые задания:

1) Определение пути от дома до школы.

2) Вычисление веса воздуха в комнате.

3) Исследование смачивания тел.

4) Определение плотности картофеля или др. тел.

5) Вычисление давления, которое производит ученик стоя на месте.

Слайд 7. Пример краткой инструкции к исследовательской работе:

Наблюдение диффузии в воде и влияние температуры на скорость диффузии.

Цель работы: выяснить, что скорость диффузии зависит от температуры и смешивающихся веществ.

Приборы и материалы: 2 стакана, 2 пакетика чая, холодильник, чайник с горячей водой. Выполнение работы:

1. Налейте в один стакан холодной воды, а в другой тёплой.

2. Аккуратно опусти в каждый стакан по пакетику чая. Объясни результаты: ________________

3. Поставь стакан с холодной водой в холодильник, а другой оставь в комнате.

4. Через 1 час достань стакан из холодильника и наблюдай различие в результатах опыта. Объясни результаты. ________________________________________________

5. Сделайте вывод _______________________________________________________

Такие задания способствуют развитию творческих способностей. В результате таких домашних заданий у учащихся повысился интерес к предмету. Они чаще стали задавать вопрос почему? и сами же пытаться найти ответ на него.

Слайд 8. Теоретические исследования. Предмет физики – поле для исследовательской работы, каждая изучаемая тема урока может являться объектом исследования.

При изучении нового материала можно продемонстрировать опыт по теме (видеосюжет) и поставить проблемный вопрос и предложить ученикам ответить на него, используя приём «мозгового штурма». ( Приложение)

На уроках, при закреплении нового материала можно использовать такие задания:

1) Пусть каждый ученик вашего класса — молекула, а все вы вместе — скопление молекул. Что напоминает это скопление — газ, жидкость, твердое тело? Почему? Покажите, как расположены и ведут себя молекулы в газе, в жидкости, в твердом теле? (7 класс) Выполнить это можно в виде пантомимы.

2) Представьте, что каждый из вас –электрон и вы двигаетесь в проводнике. Как зависит сопротивление проводника от его геометрических размеров? Как это можно представить? (8 класс)

3)Представьте, что каждый из вас – проводник. Создайте электрическую цепь из последовательно (параллельно) соединенных проводников. (8 класс)

Слайд 8. Использование исследовательского метода

при решении физических задач.

Главная и основная задача использования исследовательского метода - сфокусировать ученика на условии задачи. Ответить на поставленные вопросы: Какие явления описаны в условии? Какие соотношения выполняются в этой задаче? Какие формулы описывают эти соотношения? Как найти искомую величину, используя данные формулы? Какие еще задачи можно составить, используя эти соотношения. Сначала вопросы задает учитель, затем учитель помогает ученикам ставить вопросы и в итоге ученик сам ставит вопросы.

Формирование исследовательского подхода в решении качественных задач. Для формирования исследовательского подхода нужно установить объект исследования. Объектом исследования является ключевая ситуация, т.е. изучаемая на уроках физики тема соответствующая условию задачи. Формой исследования ключевой ситуации может стать учебный диалог.

Слайд 9. Задача. Как легче резать ножницами картон: помещая его ближе к концам ножниц или располагая ближе к их середине?

1. Определяем объект исследования.

- Чем являются ножницы?

- Ножницы – это простой механизм - рычаг

- Определите ключевую ситуацию.

- Ключевая ситуация - «Рычаги. Равновесие сил на рычаге».

2. Ведём учебный диалог.

- Чем является середина ножниц?

- Середина ножниц является неподвижной опорой.

- Сколько сил действуют на ножницы?

Слайд 10. - Относительно середины ножниц с противоположных сторон действуют две силы.

- Вспомните условие равновесия рычага.

- Рычаг находится в равновесии, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

- Что означает обратная пропорциональность?

- Чем больше плечо силы, тем меньше действие этой силы, т.е., приложив малую силу, мы имеем большое ее плечо и наоборот.

3. Формулируем ответ.

- Примените условие равновесия рычага к нашей задаче.

- Мы должны создать на картон большую силу давления, тогда легко разрежем картон. Следовательно, расстояние от центра до силы действия на картон должно быть меньше. Ответ на поставленный вопрос: легче резать ножницами картон, помещая его ближе к середине.

4. Проверяем на практике. Ставим эксперимент.

5. Предлагаем придумать другие варианты этой задачи. (Составить новую задачу, например, с разной формой ножниц).

Слайд 11. Проектно-исследовательская деятельность учащихся

Значение слова «проект» - брошенный вперед. Сегодня это слово очень часто употребляется во всех сферах жизни. Осуществляются новые проекты в политической, экономической, социальной сферах. Проводятся конкурсы проектов в самых разных областях жизни. Метод проектов находит широкое применение в деле воспитания и обучения подрастающего поколения.

Слайд 12. Исследование - процесс выработки новых знаний, один из видов познавательной деятельности.

Характеризуется объективностью, воспроизводимостью, доказательностью, точностью; имеет два уровня -эмпирический и теоретический.

Энциклопедический словарь

Проектная деятельность обеспечивает обучающимся самостоятельность и свободу действий, предоставляет возможность реализовать свои творческие замыслы. Использование проектной деятельности позволяет целенаправленно решать задачи индивидуально-ориентированного образования.

Проектная деятельность представляет собой творческую работу по решению практических задач. Цели и содержание ее определяются учащимися и осуществляются ими в процессе теоретической проработки и практической реализации при участии учителя.

Слайд 13. На начальном этапе изучения физики в 7-8 классах одной из форм проектно-исследовательской деятельности являются написание рассказов и сочинений об изучаемом физическом явлении. Поиск загадок, народных примет, пословиц, сказок, связанных с физикой вызывает у ребят интерес к предмету.

Еще одной формой работы, которая нравится ученикам и позволяет им осваивать приемы проектно-исследовательской деятельности, является изготовление различных моделей, самодельных приборов, подготовка занимательных опытов (с последующей демонстрацией в классе) и выполнение домашних экспериментальных заданий.

Так, например, при изучении темы «Строение вещества. Молекулы» предлагаю учащимся изготовить модели различных молекул вещества; после изучения темы «Атмосферное давление», семиклассникам предлагается создать модель фонтана Герона из подручных материалов и разработать проект фонтана, который может быть построен на своем дачном участке, после изучения темы «Закон Паскаля» - модель «Картезианского водолаза».

Слайд 14. При изучении темы: «Работа и мощность тока» ребята выполняют: Краткосрочный исследовательский ( индивидуальный) проект по теме «Расчет стоимости электроэнергии», (8 класс), продолжительностью 3 урока.

1-й урок: сбор информации (количество лампочек в квартире, их мощность, примерное время работы за 1 день, действующий тариф, необходимые формулы для расчета).

Обсуждают план действий для достижения поставленной цели.

Цель: рассчитать стоимость электроэнергии, израсходованной всеми лампочками в вашей квартире за 1 неделю, предложить способы экономии.

1 урок : учитель контролирует ход обсуждения. Проводит инструктаж

2 урок: обработка собранной информации, выполнение расчетов.

Разработка памятки по экономии электроэнергии выполняется в качестве домашнего задания

Консультирует, направляет действия учеников. Предоставляет дополнительный материал.

Представление результатов.

3-й урок: презентация готовых проектов, их обсуждение и оценка.

Выставляет оценку (с учетом правильности проводимых расчетов)

При выполнении проектно-исследовательских работ ребятами 9-х классов, у них возникает необходимость серьезной работы с литературой. Приобщаясь к научному поиску, дети учатся ориентироваться в огромном мире научных книг, журналов, пособий. Они учатся классифицировать собранный материал, обрабатывать, анализировать его, обобщать и делать выводы. Они обучаются умению излагать свои мысли на бумаге, вести публичную дискуссию, отстаивать собственные выводы. Вся эта работа ведет к переосмыслению, обогащению и углублению знаний, полученных на уроках физики и связи ее с другими науками.

В течении года в каждом классе можно выполнит 1-2 больших проекта (3-5 ч) и 3-4 меньших по времени (1-2ч).

Слайд 15. Этапы формирования проектно- исследовательской деятельности

1-й этап (7-8 классы)

выполнение индивидуальных мини-проектов:

изготовление физических приборов или моделей из подручных средств;

выполнение схем и чертежей проектируемых устройств;

презентации и слайд-шоу.

Слайд 16. 2-й этап (8-9 классы)

выполнение групповых проектов с распределением обязанностей в группе и защитой проекта;

изготовление физических устройств, моделей;

выполнение мини-исследований;

изготовление учебных таблиц для кабинета;

Слайд 17. 3-й этап (10-11 классы)

выполнение групповых и индивидуальных работ разного типа:

исследовательских задач и проблем, ответ на которые не является очевидным;

исследований, связанных с изучением характеристик и свойств организма человека;

исследований, в результате которых будет создан значимый продукт.

Слайд 18. Научно- исследовательская деятельность

Основной целью организации научно-исследовательской деятельности учащихся по физике является:

• выявление и поддержка одарённых учащихся;
• развитие их интеллектуальных и творческих способностей;
• поддержка научно-исследовательских интересов учеников.
• Повышение личной уверенности каждого участника проектной деятельности, его самореализации и рефлексии.
• Развитие осознания значимости коллективной работы, сотрудничества для получения результатов процесса выполнения творческих заданий.
• Развитие исследовательских умений.

Слайд 19. Задачами организации научно-исследовательской деятельности учащихся по физике являются:

• приобщение учащихся к интеллектуально-творческой деятельности;
• выдвижение и реализация в научных исследованиях творческих идей, создание научных работ и проектов;
• создание условий для расширения среды общения и получения информации;
• участие в проводимых в рамках района, края, страны научно-практических конференциях;
• формирование навыков исследовательской работы;
• развитие интеллектуальных, творческих и коммуникативных способностей.

Слайд 20. Методика организации исследовательской работы учащихся строится на основных педагогических принципах: системности, последовательности, целенаправленности и включает следующие этапы исследовательской деятельности:

1. Выбор темы исследования основывается на двух критериях: первый – субъективный: тема должна соответствовать интересам исследователя. Второй – объективный: а) тема должна быть актуальной, то есть недостаточно изученной и важной в практическом отношении; б) тема должна быть реально выполнимой, то есть надо иметь условия для успешного проведения работы (литература, материальное обеспечение, доступность объекта исследования, связь с учёными и т. д.).

Если ученик приступает впервые к работе, не знаком с достижениями в данной области, то выбор конкретной темы для него затруднителен и в этом случае ему необходима помощь со стороны учителя или консультация специалиста.

2. На втором этапе формулируется цель исследования. Она вытекает из формулировки темы исследования.

3. Формулировка задач исследования, то есть тех конкретных вопросов, на которые требуется получить ответ в процессе выполнения исследования. Правильно сформулированные задачи выполняют организационную и направляющую функции. Этот и последующие два этапа выполняются под руководством учителя, который корректирует, даёт рекомендации, выслушивает мнение ученика.

4. Написание программы исследования. Программа исследования включает следующие положения: обоснование актуальности и выбора темы, цель и задачи исследования, описание методики выполнения работы, календарный план и основное содержание работы.

5. Составление календарного плана. Делается общий план выполнения работы по срокам, чтобы ученик более ответственно относился к его выполнению. Для этого в плане ставятся сроки промежуточных отчётов, перед сверстниками, учителем, специалистом, а также родителями.

6. Знакомство с литературой по конкретной проблеме. Это необходимо для определения состояния изученности темы, выбора методов работы. Этот этап начинается с поиска литературы. Информацию об основных работах по теме учитель должен подготовить для ученика и рекомендовать самостоятельно изучить и выписать те научные источники, которые либо цитируются, либо прилагаются в конце научного издания. Помощь в поиске литературы может оказать и традиционный способ – просмотр каталогов библиотек. Важным источником библиографической информации являются справочные издания и словари. Наиболее эффективный путь – это консультации по данному вопросу со специалистами.

После нахождения необходимого литературного источника ученик приступает к работе с ним: делает библиографическую карточку (составляет свою картотеку по теме). Параллельно создаёт компьютерную базу данных.

Далее следует целенаправленное (исходя из задач исследования) конспектирование, выписывание цитат, методик. Это делается согласно ранее написанной, совместно с учителем, программы исследования.

После завершения работы с литературой ученик должен:

• ориентироваться в выбранной области научного исследования, в том числе знать о степени изученности отдельных вопросов, о нерешённых проблемах, следовательно, может чётко оценить и сформулировать актуальность темы;
• быть знаком теоретически с методиками исследования;
• конкретизировать цель, скорректировать задачи исследования и план работы;
• анализировать результаты своей работы, сравнивать полученные данные с таковыми других исследователей.

7. Выбор и освоение методики – «инструмента», посредством которого будут решаться основные вопросы проблемы путём постановки опыта, эксперимента или наблюдения в природе.

8. Выполнение основной части работы согласно выбранной методике.

9. Анализ результатов работы, сопоставление их с литературными и экспериментальными данными.

10. Оформление результатов исследования в виде таблиц, диаграмм и формулировка выводов. Выводы делаются на основе поставленных задач и полученных результатов. Это сложная часть научного исследования выполняется под руководством учителя, так как эта работа требует умения анализировать, сравнивать результаты, делать практические рекомендации на основе полученных результатов.

Слайд 21. И в заключение можно сказать, что в целом использование исследовательского метода на уроках физики даёт свои результаты в развитии школьников, т.к. системная и целенаправленная работа по созданию условий для формирования навыков проектно-исследовательской деятельности позволяет достичь положительных результатов.

Элементы исследовательской деятельности должны присутствовать на каждом уроке физики. Когда перед учащимися ставится учебная проблема, создается тем или иным способом проблемная ситуация, у них появляется интерес, они активно включаются в процесс решения проблемы - всё это способствует лучшему усвоению материала, причем большая часть усваивается непроизвольно. Ученик учится мыслить научно. Учащиеся, занимающиеся исследовательской деятельностью, уверенней чувствуют себя на уроках, становятся активнее, научились грамотно задавать вопросы, у них расширился кругозор, стали более коммуникабельны, активно участвуют в конкурсах исследовательских работ разного уровня и у них появляется потребность в новых знаниях.

Список использованной литературы и интернет-ресурс

1. Перышкин А.В.,Гутник Е.М. Физика – 9 кл. М.: Издательство ДРОФА, корпорация «Российский учебник», 2019;

2. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике Москва: Просвещение, 2012;

3. Генденштейн Л.Э.//Метод исследования ключевых ситуаций — реализация учебно-исследовательской деятельности при изучении физики: