Педчтения Шурмелёва Л.Д.
материал на тему

Аннотация

В статье « Организация исследовательской деятельности при обучении физике»

преподаватель физики Шурмелёва Л.Д. представила свой опыт организации исследовательской деятельности обучающихся  и её основные этапы: постановка проблемы, изучение теории,  способы исследования, практическое выполнение,  сбор материала, его анализ, обобщение и выводы.  Содержание  работы раскрывает   деятельность  преподавателя  по  формированию исследовательского подхода  в обучении

« ОРГАНИЗАЦИЯ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

 ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ»

                                  Послушайте — и вы забудете, посмотрите — и вы запомните,  сделайте — и вы поймете.

                                                                                                      Конфуций                                

.  Физика как общеобразовательный  предмет   помогает оживить процесс обучения, создать атмосферу, сопутствующую поиску и творчеству, сделать учебную деятельность увлекательной и интересной, пробудить у обучающихся  тягу к знаниям, помогает  поставить  ученика в условия исследователя, на место учёного или первооткрывателя

Под учебно-исследовательской деятельностью обучающихся понимается деятельность, связанная с поиском ответа на творческую, исследовательскую задачу с заранее неизвестным решением и предполагающая наличие основных этапов, характерных для исследования..

Схема

Виды исследовательской деятельности

Теоретическая исследовательская деятельность  развивает у обучающихся

общие исследовательские умения, такие как :

Познавательные умения - умения самостоятельно приобретать знания.  К ним  относятся: а) работа с учебной и научно-популярной литературой, ресурсами Интернета.
б) проведение наблюдения и формулировки вывода, моделирование и построение гипотезы;

Для организации порядка проведения наблюдения  я использую алгоритм

  Формулируем цели наблюдения. (Для чего наблюдаем?)

• Выбираем объекты наблюдения. (Что наблюдаем?)
• Исследуем условия наблюдения. (Где наблюдаем?)
• Составляем план наблюдения. (Как наблюдаем?)
• Выбираем способ фиксирования информации, получаемой в ходе наблюдения. (Чем наблюдаем?)
• Проводим собственное наблюдение, сопровождающееся фиксированием полученной информации, выбранным способом.
• Анализируем полученные в ходе наблюдения данные (что получилось?)
• Формулируем выводы. (Как описать?)

в) самостоятельно постановка  эксперимента и на его основе получение  новых знаний.

Для организации  порядка проведения эксперимента применяем такой алгоритм  

• Формулируем цели эксперимента. (Реши, что ты хочешь делать и для чего!)
• Формулируем гипотезы эксперимента. (Что предполагаешь получить!)
• Выявляем условия, необходимые для достижения поставленной цели. (Устрани все помехи!)
• Проектируем эксперимент (мысленный эксперимент). (Подумай, а потом делай!)
• Отбираем необходимые приборы и материалы. (Найди, изготовь!)
• Собираем установку. (Собери, проверь!)
• Проводим опыты в запланированной последовательности, сопровождаем их фиксированием получаемых результатов. (Зарисуй, заполни таблицу!)
• Обрабатываем результаты измерений. (Вычисли, построй график!)
• Анализируем результаты эксперимента. (Проверяй, срaвнивай, выясняй причину!)
• Формулируем выводы. (Обобщай, подтверждай или опровергай свою гипотезу!

 Практические  умения-  умения пользоваться измерительными приборами, производить математическую обработку результатов измерений.

 Организационные умения -  умения планировать свою деятельность, правильно организовать  своё  рабочее  место.

Умения, необходимые в решении исследовательских задач: умение видеть проблемы; умение задавать вопросы; умение выдвигать гипотезы; умение давать определение понятиям; умение классифицировать; умение наблюдать; умение проводить эксперименты; умение делать выводы и умозаключения; умение структурировать материал; умение доказывать и защищать свои идеи

Экспериментально-исследовательская деятельность

Экспериментально-исследовательские задания – это такие задания, в которых на основе теоретического анализа ситуации возможно предсказание результатов исследования..

Формы организации учебных занятий, направленных на развитие у ребят самостоятельного экспериментирования, весьма разнообразны:

 творческий лабораторный практикум, творческие экспериментальные задания, домашние экспериментальные задания, индивидуальное учебное исследование и другие

Эти формы организации учебных занятий реализуются через проблемно-поисковый, экспериментально-исследовательский и исследовательские методы обучения

Самой эффективной  формой организации  учебных занятий  я считаю проектную  исследовательскую деятельность — деятельность по проектированию собственного исследования, предполагающая выделение целей и задач, выделение принципов отбора методик, планирование хода исследования, определение ожидаемых результатов, оценка реализуемости исследования, определение необходимых ресурсов.

Для организации  такого вида деятельности существует система исследовательских заданий.

Исследовательские задания – это предъявляемые обучающимся задания, содержащие проблему; решение ее требует проведения теоретического анализа, применения одного или нескольких методов научного исследования, с помощью которых обучающиеся открывают ранее неизвестное для них знание.  

Познавательные задания  –   специально подобранные учебные задания, которые не должны быть надуманными, а должны быть как бы взяты из окружающей действительности.  

Творческие задания   могут носить форму загадки, составлены на основе необычного и интересного текста, содержат вопрос или задачу, ответ на которые требует понимания физического явления.

Урок-исследование. Физическое явление, изучение которого предусмотрено программой по физике, предлагается для самостоятельного наблюдения под руководством учителя.

Конструкторские  задания  - задания, в которых  заложены широкие возможности формирования умения думать, использовать свои теоретические знания, вести исследования, работать с ручным материалом, справочной литературой.

В качестве примера  - использование метода проектов  на уроке при изучении темы «Законы Ньютона»

1 Самостоятельные исследования учащихся в проекте.

• Первый закон Ньютона.  Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.

2. Вопросы для изучения.

• Формулировка закона.  Математическая запись. Границы применимости закона и следствия. Работы, каких ученых нашли отражение в работах Ньютона? Практическое применение законов. 

3. Оформление итоговой работы обучающихся : презентация в Power Point, фотоальбом, сообщение.

4 Проект соответствует темам учебного плана :

• Законы Ньютона. Силы. Масса. Инерция. Ускорение. 

5. Краткая аннотация проекта.

• В современном мире обучающиеся должны уметь в огромном мире информации систематизировать и обобщать; самостоятельно находить информацию и обрабатывать её.
• Цель данной работы – понимание законов Ньютона и систематизирование материала в формате ,удобным обучающимся.
• Проект рассчитан на 3 недели. Выполнение его планируется как во внеурочное время, так и во время урока.
• Изучение данного материала предусмотрено Стандартом общего образования.
• По типу деятельности проект – информационный, творческий. 

6. Изучение материала при выполнении проекта.

На этапе защиты работа организуется следующим образом:

1. Защита по группам – представление презентации одного из законов Ньютона.

2. Дополнительно: остальные группы задают вопросы по теме защиты (по 1 вопросу от группы).

3. Работа в группах: “Подумай и объясни” (на обдумывание 3-4 мин.), а затем вопрос учителя группе без подготовки нужно дать ответ (заранее в группе в начале защиты выбирается командир для организации работы группы).

• Вы на абсолютно гладком катке. Перебираете ногами и – ни с места! Как вам сдвинуться с места?
• При прополке посевов вручную не следует выдёргивать из земли сорняки слишком быстро. Почему?
• Правильно ли утверждение: при перетягивании каната побеждает тот, кто прикладывает к канату большую силу.
• Может ли сила трения разогнать тело?
• Почему боксёров делят на весовые категории?
• Какая сила сообщает ускорение последнему вагону отходящего от станции пассажирского поезда?

4. Работа в группах: “Реши задачу”.

• Какова сила тяги двигателя самолёта, если его масса 60 т, длина взлётной полосы 100 м, а время разбега 2 мин?
• Лыжник массой 60 кг, в конце спуска с горы имеет скорость 10 м/с на горизонтальном участке он останавливается за 40 с после спуска. Определите модуль силы сопротивления движению на этом участке.
• На тело действуют две под прямым углом силы: 40 Н и 30 Н. Масса тела 20 кг, начальная скорость тела равна нулю, время разгона 4 с. какова скорость тела после прекращения действия силы? 

1. Рефлексия – проблемный вопрос темы: “Действуют ли законы Ньютона?”

. Организация исследовательской деятельности – один из способов развить систему определенного уровня мышления, раскрыть творческие способности обучающихся, обучение на новом качественном уровне.

  КАК ОРГАНИЗОВАТЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ?

Работа по формированию исследовательских умений должна осуществляться, главным образом, на уроках: на уроках изучения нового материала, уроках решения задач, уроках лабораторных работ. На учебном занятии возможно применение исследовательского метода обучения, нетрадиционных форм занятий, домашних заданий исследовательского характера. Этому способствуют и современные интерактивные технологии, такие как методы проектов и проблемного обучения, а также информационные технологии.

Исследовательская деятельность обучающихся многогранна и может быть организована на любом этапе обучения физике: при изучении физической теории; при решении задач; при проведении демонстрационного эксперимента; при выполнении лабораторных работ. Массовая внеурочная работа – это интеллектуальные игры, олимпиады, конференции, телекоммуникационные проекты. Игры организуются в рамках предметных недель.

Организация исследовательской деятельности учителем

Этапы работы учителя при организации исследований:

1.  Мотивация исследовательской деятельности – очень важный этап процесса обучения, если мы хотим, чтобы оно было творческим. Целью мотивации, как этапа урока, является создание условий для возникновения у ученика вопроса или проблемы.
2. Цель исследовательской деятельности – формирование определенных исследовательских умений.
3. Программа действий: при организации образовательного процесса на основе исследовательской деятельности на первое место встает задача проектирования исследования.

1. Планирование деятельности обучающихся.
2. Выполнение исследований.
3. Результаты деятельности обучающихся.
4. Анализ полученных результатов.
5. Корректировка результатов.

4. Результаты исследовательской деятельности.
5. В зависимости от уровня сложности и подготовки обучающихся выделяются несколько уровней организации  исследовательской деятельности. На первом уровне преподаватель ставит проблему и намечает методы ее решения. На втором уровне преподаватель только ставит проблему, обучающиеся самостоятельно находят методы ее решения. На третьем уровне обучающиеся самостоятельно формулируют проблему и предлагают методы ее решения

Этапы исследовательской деятельности обучающихся

Основные этапы учебного исследования, осуществляемые обучающимися:

1. Мотивация исследовательской деятельности.
2. Формулирование проблемы.
3. Сбор, систематизация и анализ фактического материала.
4. Выдвижение гипотез.
5. Проверка гипотез.
6. Доказательство или опровержение гипотез.

Одним из способов осуществления мотивации может служить исходная (мотивирующая задача), которая должна обеспечить «видение» учащимися более общей проблемы, нежели та, которая отражена в условии задачи.

Этап формулирования проблемы – самый тонкий и «творческий» компонент мыслительного процесса. В идеале сформулировать проблему должен сам ученик в результате решения мотивирующей задачи. Однако в реальной школьной практике такое случается далеко не всегда: для очень многих обучающихся  самостоятельное определение проблемы затруднено; предлагаемые ими формулировки могут оказаться неправильными. А поэтому необходим контроль со стороны учителя.

Сбор фактического материала может осуществляться при изучении соответствующей учебной или специальной литературы либо посредством проведения экспериментов, всевозможных наблюдений, измерения физических величин и т.д. Эксперименты не должны быть хаотичными, лишенными какой-либо логики. Необходимо задать их направление посредством пояснений, чертежей и т.п. Число испытаний должно быть достаточным для получения необходимого фактического материала.

Систематизацию и анализ полученного материала удобно осуществлять с помощью таблиц, схем, графиков и т.п. – они позволяют визуально определить необходимые связи, свойства, соотношения, закономерности.

Выдвижение гипотез. Полезно прививать учащимся стремление записывать гипотезы точно и лаконично. Не нужно ограничивать число предлагаемых обучающимися гипотез. Проверка гипотез позволяет укрепить веру или усомниться в истинности предложений, а может внести изменения в их формулировки. Чаще всего проверку гипотез целесообразно осуществлять посредством проведения еще одного эксперимента. При этом новый результат сопоставляется с ранее полученным результатом. Если результаты совпадают, то гипотеза подтверждается, и вероятность ее истинности возрастает. Расхождение же результатов служит основанием для отклонения гипотезы или уточнения условий ее справедливости.

На последнем этапе происходит доказательство истинности гипотез, получивших ранее подтверждение; ложность же их может быть определена с помощью контрпримеров. Поиск необходимых доказательств часто представляет большую трудность, поэтому учителю важно предусмотреть всевозможные подсказки.

При выполнении работы исследовательского характера, обучающиеся должны сами составлять план и этапы выполнения эксперимента, определять необходимое оборудование для выполнения работы, ставить задачи и находить пути их решения, делать выводы. Тогда это и будет – исследовательская работа.

Из опыта организации учебных занятий , направленных на развитие  у обучающихся  экспериментальных умений .

1. Творческий лабораторный практикум  Лабораторный метод лучше других методов способствует развитию практических трудовых умений; умений добывать, систематизировать и применять знания; навыков упрочнения знаний и умений. Кроме этого, лабораторный метод пригоден, в равной степени, для развития таких качеств личности, как мышление, познавательный интерес, активность, память, способность выражать свои мысли. Убеждаясь в своей практической деятельности в справедливости этих утверждений, я использую лабораторный метод обучения для развития общеучебных умений и навыков на уроках физики. И как частный случай – через исследовательские лабораторные работы. Сущность исследовательского метода обучения заключается в том, что он предусматривает творчество в деятельности учащихся. Элементы исследования в проведении лабораторных работ развивают учебные умения и навыки с учетом индивидуальных способностей обучающихся.
Исследовательские лабораторные работы, проводимые как индивидуально, так и в группах, могут проходить по следующему плану:

1. Учитель сообщает проблему, для решения которой проводится лабораторная работа.
2. Знания обучающимся не сообщаются. Обучающиеся самостоятельно их получают в процессе исследования.
3. Средства для достижения результатов  обучающиеся выбирают сами, т.е. становятся активными исследователями.
4. Учитель управляет процессом исследований.

В качестве примера приведу задание к лабораторной работе «Определение коэффициента трения скольжения» исследовательского характера:

Задание

1. Выясни, как зависит сила трения от способа обработки трущихся поверхностей (используй различные из предложенных поверхностей).
2. Выясни, как зависит сила трения от площади и массы соприкасающихся поверхностей.

Отчет (предложенный вариант)

Я предполагаю, что ………………..

Я основываюсь на том, что ……………

Рассуждения, на основе которых выдвинута гипотеза ..……………………………………………………………
Что я предполагаю сделать для проверки предположения ……………………………………………………………..
Мне необходимы приборы……………………………….

План моих действий………………………………………...

Анализ плана

Что я измеряю?...............................................................

(например: площадь поверхности, массу грузов и т.д.);
Чем я измеряю?.................................................................

(например: линейкой, весами и т.д.);
Что будет постоянно?.......................................................

(например: скорость движения бруска по поверхности).

Вывод о значении коэффициента трения.

 Я стараюсь  каждую лабораторную работу сделать исследовательской или внести  в её содержание элементы исследования. Даже название  некоторых лабораторных работ говорит о том, что эти лабораторные работы – исследования

 -Исследование зависимости периода колебаний маятника от его длины

- Изучение явления интерференции и дифракции

- Изучение явления электромагнитной индукции  

 В лабораторной работе «Изучение закона Ома для участка цепи» чётко определены цели исследования

-Исследовать зависимость силы тока от приложенного напряжения

- Исследовать зависимость силы тока от сопротивления проводника

 В лабораторной работе «Изучение  соединения проводников» также чётко определены цели исследования для последовательного и параллельного соединений.

2. Творческие экспериментальные задания

В основе изучения физики лежат знания понятия, явления, закона. При решении  творческих задач новые понятия не предлагаются в готовом виде, а конструируются как необходимые инструменты познания и преобразования окружающей действительности. При реализации такого подхода к преподаванию урок состоит из таких этапов:

1. постановка проблемы;
2. актуализация имеющихся знаний;

      3.«создание» новых знаний в ходе совместной деятельности учителя и обучающихся.

1.     При изучении темы «Изопроцессы», в частности рассмотрения изохорного процесса, можно дать такое задание: «Как сварить яйцо, чтобы оно не лопнуло?». Для решения проблемы привлекаем знания   по газовым законам. В результате обсуждения  обучающиеся   описывают  экспериментальное задание, которое они выполняли дома.

Вариант описания домашнего эксперимента : кастрюлю с холодной водой поставим на огонь, положим в него яйцо и понаблюдаем за его тупым концом.

Мы увидим, цепочку пузырьков, поднимающихся вверх. Это воздух из воздушного мешочка (пуги) проходит сквозь поры в скорлупе.

Вариант решения проблемы:  проколем иглой отверстие в тупом конце яйца – вместо маленьких пузырьков можно увидеть струю воздуха, бьющую из отверстия.

Физическое обоснование : когда яйцо нагревается, воздух внутри воздушного мешка (пуги) расширяется, начинает давить на скорлупу, угрожая сломать ее. Хотя в скорлупе имеются поры, обеспечивающие газообмен, при быстром нагревании эти «предохранительные» клапаны могут не выдержать. Прежде чем варить яйцо, в его тупом конце делают прокол тонкой иглой.

2. При рассмотрении темы «Механические свойства твердых тел» целесообразно предложить следующую ситуацию: Какие стаканы пригодны для горячего чая, тонкостенные или толстостенные?

На первый взгляд кажется, что толстостенный стакан должен быть прочнее. Однако, актуализировав знания о деформации, обучающиеся приходят к правильному решению проблемы:  стаканы часто трескаются от горячей воды. Причина – неравномерное расширение стекла. Горячая вода, налитая в стакан, прогревает его стенки не сразу. Сначала прогревается внутренний слой стенок, в то время, как наружный слой не успел прогреться. Нагретый слой стекла начинает расширяться и давить изнутри на менее прогретые слои. Происходит разрыв – стекло лопается. И чем толще такая стенка, тем более неравномерно прогревается, значит и расширяются ее слои. Поэтому, толстые стаканы являются самыми непрочными. Они лопаются чаще, чем тонкие. А вот тонкая стенка стакана прогревается быстрее. Надо только помнить, что тонкими у стакана должны быть не только стенки но и дно. Для горячего чая пригодны тонкостенные стаканы.

.3. Если поверхности какой-либо жидкости коснуться стеклянной пластинкой, то она прилипает к жидкости. Чтобы оторвать ее от жидкости, нужно приложить некоторую силу. После этого на нижней поверхности пластинки остается тонкий слой жидкости. Это явление можно объяснить тем, что при отрыве пластинки приходится преодолевать силы взаимодействия между молекулами жидкости (отрывается не пластинка от жидкости, а прилипший слой воды). Используя этот опыт, установите, одинакова ли сила молекулярного, взаимодействия у различных жидкостей.
    Возможное решение проблемы: Пластинку подвесить на пружине (или резинке), как показано на рисунке 1. Касаясь пластинкой поверхностей различных жидкостей и отмечая растяжение пружины при отрыве ее от жидкости, нетрудно установить, что силы молекулярного взаимодействия у разных жидкостей различны.

4. Широкие возможности для выполнения кратковременных фронтальных экспериментальных заданий     представлены в пособии  « Фронтальные экспериментальные задания  по физике» под редакцией  В.А. Бурова, А.И.Иванова, В.И. Свиридова.  По своему содержанию  экспериментальные задания представляют собой кратковременные  наблюдения ,измерения и опыты,  тесно связанные с темой урока. Экспериментальные задания рассчитаны на 5-15 минут , не требуют сложного оборудования  и могут применяться на любом этапе урока  При помощи пособия можно выполнять такие виды заданий

•  наблюдение и изучение физических явлений
• наблюдение и изучение свойств вещества
• измерение физических величин
• исследование зависимости между физическими величинами
•  изучение физических законов
•  экспериментальные задания.

 На уроках физики  мы выполняем такие задания , как :

• Наблюдение изменения температуры тела при адиабатном процессе
• Исследование зависимости коэффициента поверхностного натяжения  жидкости от температуры  и природы граничащих сред
• Исследование электризации различных тел
• Исследование магнитного поля прямолинейного проводника с током
• Исследование зависимости силы индукционного тока от скорости изменения магнитного потока
• Наблюдение преломления света
• Наблюдение полного отражения света и другие

3. Домашние экспериментальные задания по физике

Домашние опыты и наблюдения по физике, проводимые самими обучающимися:

1)дают возможность расширить область связи теории с практикой; 2)развивают у обучающихся интерес к физике и технике; 3)будят творческую мысль и развивают способность к изобретательству; 4)приучают обучающихся к самостоятельной исследовательской работе; 5)вырабатывают у них ценные качества: наблюдательность, внимание, настойчивость и аккуратность; 6)дополняют классные лабораторные работы тем материалом, который никак не может быть выполнен в классе.   7)приучают обучающихся к сознательному, целесообразному труду.

Домашние опыты и наблюдения по физике имеют свои характерные особенности, являясь чрезвычайно полезным дополнением к классным и вообще школьным практическим работам. Уже достаточно давно рекомендовано обучающимся иметь домашнюю лабораторию Для организации домашней экспериментальной работы учащихся можно использовать так называемую мини-лабораторию, предложенную учителем-методистом Е.С. Объедковым, в которую входят многие предметы домашнего обихода (бутылочки от пенициллина, резинки, пипетки, линейки и т.п.) что доступно практически каждому обучающемуся. . Е.С. Объедков разработал весьма большое число интересных и полезных опытов с этим оборудованием. У меня накоплен большой материал по  использованию оборудования таких мини- лабораторий для домашнего экспериментирования.

Появилась также возможность использовать ЭВМ для проведения в домашних условиях модельного эксперимента. Понятно, что соответствующие задания могут быть предложены только тем обучающимся, у которых дома есть компьютер и программно-педагогические средства.

 Очень широкий выбор различных вариантов домашних экспериментальных работ  можно найти в учебнике «Физика и астрономия» за 8 и 9 класс под редакцией А.А.Пинского и В.Г. Разумовского. В конце каждой главы учебника есть подбор домашних экспериментальных заданий. Эти задания не требуют сложного оборудования  и дают широкое поле деятельности для организации исследования

Примеры таких заданий:

1. При изучении темы «Испарение и конденсация» можно обучающимся предложить домашний эксперимент

 В два одинаковых стакана налейте поровну горячей воды. На поверхность воды одного из них  накапайте 4- 5 капель подсолнечного масла.. Через 4-5 минут измерьте  температуру воды в обоих стаканах . Объясните, почему показания  термометра неодинаковы?.

2. При изучении темы « Магнитное поле»

Понаблюдайте за поведением двух рядом висящих  швейных иголок при поднесении  к ним постоянного магнита.

3. Имеются два одинаковых бритвенных лезвия, одно из которых намагничено. С помощью компаса определите намагниченное лезвие. Опишите способ определения. Можно ли это сделать без компаса?

4.Решение познавательных исследовательских  задач

При изучении нового материала познавательная задача используется в качестве мотивирующей. Через постановку познавательных задач осуществляется развитие самостоятельности и активности обучающихся на уроках физики.

Первый урок по теме «Кинематика» можно начать со следующей задачи: представьте, что мы едем по загородному шоссе и нам необходимо определить нашу скорость, чтобы проверить спидометр. Что у нас для этого имеется, и каковы должны быть наши действия? В ходе беседы выясняем, что для измерения времени нам необходимы часы, а для измерения расстояния можно воспользоваться указателями вдоль дороги.

При построении математической модели ситуации изображаем спрямленный участок шоссе, километровые столбики (см. рис. 1). Обращаем внимание на столбик, с

Рис.2

которого мы начали считать («нулевой» столбик). Вводим понятие координатной оси, тела отсчета, системы отсчета. Вспоминаем формулу v = s/t. Построение математической модели ситуации решает поставленную проблему. В качестве домашнего задания обучающимся предлагается придумать и подробно описать метод определения скорости течения реки..

 Можно обычную задачу сделать познавательной.  В  сборнике задач под редакцией  А.П.Рымкевича  есть задача №187, стр 30.

Тело свободно падает с высоты 80 м. Каково его перемещение в последнюю секунду падения?

Условие задачи не несет познавательного интереса. Сформулируем задачу иначе

(Работа в группах. Обучающиеся предлагают свои варианты условия задачи)

Пример: С карниза 30-этажного дома (высота около 80м) сорвалась сосулька. Определите её возможное перемещение в последнюю секунду падения.

В условии задачи присутствуют новизна, связь с жизнью, информация - 30 этажей = 80 м. Один этаж = 2,7м.

После решения получаем ответ – 35 м.

 Можно усложнить задачу исследования  и поставить вопрос:

При какой скорости автомобиль при равномерном движении по шоссе за I секунду преодолевает такое же расстояние?

После решения получаем ответ  - 126 км/час

Работаем со справочной таблицей (сб. Енохович ).

Скорость 126 км/ч - это предельная скорость автомобиля «Запорожец 968».

Анализ.

Итак, по теоретическому прогнозу перемещение сосульки за последнюю секунду в случае ее падения с высоты 30-этажного дома соответствует перемещению автомобиля «Запорожец» за I секунду. При его движении с предельной скоростью, т.е, 126 км/ч.

Интересно заметить, что последствия автомобильной аварии при лобовом столкновении с неподвижным препятствием при скорости 126 км/ч должны быть примерно такими же, как в случае падения с высоты 80 м.

5. Индивидуальное учебное исследование

Под исследовательской деятельностью понимается творческий процесс совместной деятельности двух субъектов (учителя и обучающихся) по поиску решения неизвестного, результатом которой является формирование исследовательского стиля мышления и мировоззрения в целом.

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.

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.

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.

Пример  учебного исследования

Вопрос программы: «Изучение явления электромагнитной индукции»

Проблема: получение электрического тока без источника.

Тема исследования: способы получения электрического тока путем изменения магнитного потока.

Актуальность исследования: данное явление лежит в основе работы генератора переменного тока.

Объект исследования: способ получения электрического тока.

Предмет исследования: варианты изменения магнитного поля.

Цель исследования: установить способы получения электрического тока при изменении магнитного потока.

Задачи исследования:

1. Изучить условия возникновения электрического тока без источника.

2. Выявить возможные варианты изменения магнитного потока.

3. Экспериментально проверить возможность получения электрического тока при изменении магнитного потока.

Гипотеза: при любом изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в нем возникает индукционный ток.

Индивидуальные исследования по теме  «Поверхностное натяжение жидкости»  при моём консультировании проводила с Фефелова  Ольга ( работа получила диплом первой степени)

Цель работы: измерить и исследовать поверхностное натяжение мыльных растворов.

Задачи: 1) разобрать и описать методику измерения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей, дав достаточно подробное теоретическое обоснование методики измерения;

2) провести достаточно подробную обработку результатов измерений с указанием погрешностей;

3) исследовать характер изменения толщины плёнки;

В работе использовались следующие методы и приемы: 1) работа с источниками информации (Интернет-ресурсы, литература); 2) эксперимент; 3) сравнительный анализ полученных данных.

Результат работы:

Данная исследовательская работа  ставила своей целью изучение поверхностного натяжения жидкости. Все исследования проведены по намеченному плану. Выполнено 16 фотографий опытов, сделано по ходу исследования 6 рисунков опытов и составлено 3 таблицы по результатам  измерений. По каждому опыту или серии опытов сделаны выводы.  Результаты исследовательской работы:

1.Обнаружено:

А) наличие поверхностного натяжения жидкости

Б) смачивание  на границе соприкосновения жидкости и твёрдого тела

В) наличие явления капиллярности

2.Измерено:

А) числовое значение силы поверхностного натяжения

Б).числовое значение коэффициента поверхностного натяжения воды, мыльного раствора, глицерина.

В) радиус капилляра туалетной бумаги

3.Исследована зависимость

А)  величины силы поверхностного натяжения от длины проволоки

Б) величины коэффициента поверхностного натяжения от температуры

В) высоты поднятия жидкости в капилляре от его радиуса

Подобные экспериментальные  исследовательские работы проведены по темам:

• Температура и влажность воздуха и их влияние на жизнедеятельность человека.
• Преломление света.

Теоретические исследовательские работы, представленные на конкурсах:

• Космос служит людям (диплом 3 степени)
• От опытов Герца до сотового телефона((диплом 1-ой степени)
• Развитие мобильной связи ( сертификат)
• Нанотехнологии – технологии будущего (диплом 1-ой степени)
• Мы и наша профессия (диплом 1-ой степени)

Вывод:  исследовательская деятельность отлично вписывается в классно-урочную систему и может быть организована на всех этапах как традиционного, так и инновационного урока. Можно организовать исследовательскую деятельность на различных этапах самостоятельной работы обучающихся, проектной деятельности, при выполнении домашних заданий. Организация исследовательской деятельности – один из способов развить систему определенного уровня мышления, раскрыть творческие способности обучающихся, обучение на новом качественном уровне.

 Литература :

1. VII открытая российская научно-практическая конференция школьников // Физика. Приложение к газете «1 сентября». . — 1998, № 19. — С. 12-13.
2. Материалы городской научно-практической конференции школьников «Физика вокруг нас». — Томск, 2006. — 92с.
3.  Е.А.Румбешта,О.В. Булаева . Работа с учащимися в предметных проектах. Методическое пособие. — Томск: учебно-методический издательский центр ТГПУ, 1999. — 31с.
4.  Т.Г.Новикова . Проектирование и экспертиза инновационной деятельности в образовании.// Внешкольник. — 2001 , №12
5. Портал исследовательской деятельности учащихся www.researcher.ru