Задачи как средство формирования опыта исследовательской деятельности учащихся


И.А. Крутова, кандидат педагогических наук, доцент, старший научный сотрудник кафедры теоретической физики и методики преподавания физики Астраханского государственного университета



страница8/17
Дата30.07.2018
Размер0.86 Mb.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   17

И.А. Крутова,
кандидат педагогических наук, доцент, старший научный сотрудник кафедры теоретической
физики и методики преподавания физики Астраханского государственного университета



П
оиск средств для развития познавательных и творческих способностей учащихся в процессе обучения является важнейшей международной тенденцией. Для формирования этих качеств необходимо, чтобы учащиеся усвоили не только научные знания, но и то, как они были получены. Способами получения новых научных знаний являются методы научного познания. В «Концепции физического образования» подчеркивается, что «…при обучении физике акцент необходимо перенести с информационного на методологическое обучение, от трансляции готовых знаний к развитию самостоятельности, творческого мышления, способностей учащихся. Ядро содержания физического образования должно включать не только необходимый комплекс знаний… но и универсальные способы познания… столь характерные для физики как науки».

Процесс научного познания в физике представляет собой процесс применения эмпирического и теоретического методов познания, которые, вместе взятые, и представляют собой научный метод. Мы полагаем, что предметом усвоения на уроках физики должны быть обобщенные методы получения физических знаний определенного типа, исторически сложившиеся в ходе развития физической науки. Основными типами физических знаний, изучаемых в основной школе, являются: понятие о физическом явлении, понятие о физическом объекте, понятие о физической величине, научный факт, физический закон.

Деятельность по получению новых физических знаний включает постановку познавательной задачи (ПЗ) в результате анализа определенной ситуации (исходной ситуации) и разработку плана её решения. Поэтому необходимо сформулировать характерные познавательные задачи, в результате решения которых учащиеся должны получить определение понятия, научный факт или закон, подобрать типы ситуаций, побуждающих к постановке таких задач и их решению экспериментальным методом, и выявить обобщенные способы их решения.

Побудить школьника к изучению явления может лишь его обнаружение в конкретной ситуации. Поэтому именно в основной школе целесообразно изучать все чувственно воспринимаемые физические явления, которые наблюдаются в быту и природе. Познавательная потребность в исследовании явления выражается в виде ПЗ: «Что это за явление?», если в исходной ситуации оба взаимодействующих объекта выступают в явном виде, или в виде ПЗ: «Какова причина наблюдаемого явления?», если неясно, взаимодействие каких именно объектов приводит к определенному изменению их состояния. Для её решения выдвигается гипотеза о причине явления. Чтобы проверить выдвинутую гипотезу, проводится экспериментальное исследование, которое состоит из следующих операций: разработка идеи эксперимента; проектирование и конструирование экспериментальной установки; планирование действий с экспериментальной установкой; проведение эксперимента. Полученные экспериментальные данные позволяют сформулировать вывод об истинности или ложности гипотезы. Если выдвинутая гипотеза не подтвердилась, то высказывается другая, которая также проверяется в экспериментальном исследовании, и т.д. до тех пор, пока не будет однозначно определено, взаимодействие каких именно объектов приводит к исследуемому изменению состояния одного из них. Это суждение, выраженное в устной или письменной форме, и будет являться ответом на ПЗ.

После того как причина явления установлена, то есть определено, взаимодействие каких именно объектов вызывает заданное изменение в состоянии одного из них (назовем его «материальным объектом 1» – МО-1), возникает потребность выяснить, а только ли с этим конкретным объектом может происходить изучаемое явление. Это побуждает сформулировать ПЗ №1: «С какими еще объектами происходит это явление?». Далее разрабатывается метод решения ПЗ, состоящий в том, чтобы менять МО-1 при прочих равных условиях, то есть взаимодействующий с МО-1 объект (назовем его «второй материальный объект» МО-2) и условия, при которых будут осуществляться эксперименты, должны быть такими же, как в конкретной ситуации. После проведения серии экспериментов формулируется обобщенное знание о МО-1.

Далее формулируется ПЗ №2: «При воздействии каких еще объектов может происходить данное явление?». Метод решения этой ПЗ состоит в том, чтобы менять МО-2, при этом МО-1 может быть любым из исследованных при решении ПЗ №1, а условия, при которых будет осуществляться взаимодействие объектов должны быть прежними. После проведения экспериментов формулируется обобщенное знание о МО-2. Для полного изучения явления, помимо причины, его вызывающей, необходимо установить, при каких условиях взаимодействие объектов, приведет к заданному изменению в состоянии МО-1. Это вызывает потребность в формулировании ПЗ №3 типа: «Какие условия являются обязательными для протекания явления?». Метод решения ПЗ №3 состоит в том, чтобы осуществлять взаимодействие МО-1 и МО-2 при разных условиях, когда то или иное из окружающих обстоятельств устраняется или изменяется. Эта серия экспериментов позволяет выявить специфические условия для протекания явления и сформулировать обобщенное знание о них. Обобщение результатов решения этих ПЗ позволяет сформулировать физическое суждение, содержащее обобщенные знания об объектах и специфических условиях для протекания физического явления. Для обозначения явления подбирается термин – слово или словосочетание. В итоге создается понятие о физическом явлении.

При изучении явления, то есть при наблюдении за взаимодействием различных объектов в разных условиях, учащиеся обнаруживают, что интенсивность явления разная. В этой исходной ситуации возникают следующие ПЗ: «Как оценить интенсивность свойства (явления) числом?», «От каких физических величин, описывающих свойства взаимодействующих объектов, воздействие и условия их взаимодействия, зависит физическая величина, описывающая интенсивность явления?». В результате решения первой ПЗ создается понятие о физической величине; в результате решения второй ПЗ создается научный факт.

Суждение, выражающее научный факт о зависимости физической величины, характеризующей интенсивность явления от других величин, описывающих свойства объектов и условия взаимодействия, является исходной ситуацией, в которой возникает познавательная потребность получить ответ на вопрос «Каков вид этой зависимости?». Решение её, как правило, путем обработки экспериментальных данных через построение графиков зависимости одной величины от другой приводит к открытию эмпирического закона.

После установления вида зависимости между физическими величинами возникает необходимость записать закон математически, то есть решить ПЗ: «Каков физический смысл коэффициента пропорциональности в математической записи закона?». Решение этой ПЗ приводит к созданию понятия о физической величине, описывающей либо свойство одного из взаимодействующих объектов, либо условия взаимодействия.

Обучение методам получения отдельных типов физических знаний следует организовать как решение учащимися характерных ПЗ. Это требование следует из понимания процесса учения как усвоения системы определенных видов деятельности, выполнение которых приводит ученика к новым знаниям и умениям.

Организуя деятельность учащихся, следует провести их через этапы: 1) мотивационный; 2) формулирование познавательных задач; 3) разработка метода решения познавательных задач на эмпирическом уровне познания; 4) проведение серий экспериментальных исследований; 5) формулирование ответа на познавательные задачи в виде индуктивных умозаключений; 6) определение физического понятия, закона или научного факта.

Такая организация связана с тем, что процесс познания осуществляется в соответствии с поставленной целью (этап 2) и имеет в своем составе ориентировочную (этап 3) и исполнительную части (этапы 4, 5, 6). Кроме того, только цель, сформулированная человеком по его собственной потребности (сознательная цель), побуждает его к деятельности. Значит, необходим этап 1, в ходе которого учитель создает ситуацию, подталкивающую учащихся к формулированию ПЗ и решению их с использованием экспериментального метода исследования.

Решение познавательных задач на уроке необходимо организовать таким образом, чтобы каждый ученик самостоятельно разрабатывал способ их решения на основе обобщенного метода.

Приведем примеры сценариев фрагментов урока, на которых организуется деятельность учащихся по созданию понятий и законов, изучаемых по теме «Оптические явления». В сценарии слово «Ученик» – обобщающий термин, приводимые ответы принадлежат разным ученикам.


Мотивационный этап


Учитель. При изучении явления отражения мы обнаружили, что при взаимодействии света с прозрачной средой часть света отражается, часть проходит во вторую среду.

Этап «создания» понятия о явлении преломления света и закона преломления света


Учитель. Запишем ПЗ 1. Какое явление происходит при переходе света из одной среды в другую? Предложите идею экспериментального решения задачи.

Ученик. Создать условия для распространения светового пучка в двух прозрачных средах.

Учитель. В течение двух минут изобразите в тетрадях принципиальную схему экспериментальной установки.

Итак, какой эксперимент необходимо провести?



Ученик. Нужно направлять световой пучок от лазера на поверхность воды в кювете.

Учитель. Проведем предложенный эксперимент. Что вы видите?

Ученик. Световой пучок при переходе из воздуха в воду искривляется, т.е. изменяет направление своего распространения от прямолинейного.

Учитель. Какие познавательные задачи необходимо решить далее?

Ученик. Только ли при переходе из воздуха в воду световой пучок преломляется? При каких условиях происходит это явление?

Учитель. Запишем ПЗ 2. Только ли на границе «воздух – вода» происходит явление преломления света? Каков метод решения этой задачи?

Ученик. Необходимо варьировать среды, в которых распространяется свет. Рассмотрим поведение светового пучка при переходе его из одной прозрачной среды в другую, например, из воды в воздух, из воздуха в стекло, из подсолнечного масла в воду.

Учитель. (Проводит серию опытов и фиксирует экспериментальные данные на доске.) Сформулируйте ответ на познавательную задачу 2.

Ученик. При переходе из одной прозрачной среды в другую световой поток преломляется.

Учитель. Это явление носит название «преломление света». Запишите в тетради определение этого явления.

Запишем ПЗ 3. От чего зависит направление преломленного луча? Выскажите ваши предложения.



Ученик. Направление преломленного луча зависит от направления падающего луча. Направление преломленного луча зависит от того, из какой среды в какую переходит свет.

Учитель. (Записывает гипотезы на доске.) Высказаны два гипотезы. Как проверить истинность первой из них?

Ученик. Я предлагаю направить свет на какую-нибудь прозрачную среду и зафиксировать направление преломленного луча, затем изменять направление падающего луча и посмотреть, что происходит с преломленным лучом.

Учитель. Какую экспериментальную установку вы предлагаете?

Ученик. Возьмем в качестве источника света лазер, диск, по окружности которого нанесены равные деления. Расположим в центре диска стеклянную призму и будем направлять луч лазера на призму под разными углами.

Учитель. Проведем предложенный эксперимент. Сформулируйте ответ об истинности гипотезы.

Ученик. Гипотеза верна – направление преломленного луча зависит от направления падающего луча.

Учитель. Если восстановить перпендикуляр к поверхности раздела двух сред, проведенный в точке падения, то угол между падающим лучом и перпендикуляром называется углом падения , а угол между перпендикуляром и преломленным лучом называется углом преломления .

Как взаимно расположены падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр, восстановленный в точке падения светового луча?



Ученик. Падающий и преломленный лучи и перпендикуляр, восстановленный в точке падения светового луча, лежат в одной плоскости.

Учитель. Как проверить вторую гипотезу?

Ученик. Нужно взять два прозрачных тела одинаковой формы, изготовленных из различных веществ, и пропускать через них свет. Свет должен падать на тела под одинаковым углом.

Учитель. Я предлагаю растянуть свет лазера с помощью стеклянной палочки и направить полученный пучок на призмы из крона и флинта. Призмы изготовлены из различных сортов стекла.

Что наблюдается на экране?



Ученик. На экране видно два светлых штриха в разных точках. Луч, падающий под одинаковым углом, преломившись, выходит под разными углами.

Учитель. Запишите ответ на познавательную задачу 3.

Ученик. Направление преломленного луча зависит от угла падения и от того, из какой среды в какую переходит луч света.

Учитель. Это утверждение составляет закон преломления. Мы обнаружили, что разные вещества преломляют свет по-разному. Способность веществ преломлять свет характеризуется физической величиной, называемой показателем преломления, или оптической плотностью вещества. У разных веществ показатель преломления разный.

Повторим первый эксперимент. Обратите внимание на величины углов падения и преломления и сравните их при переходе светового луча из воздуха в воду, а затем из воды в воздух. Какой вывод вы можете сделать?



Ученик. Если показатель преломления первой среды меньше, чем показатель преломления второй среды , то угол падения будет больше, чем угол преломления .

Каталог: sites -> default -> files
files -> Валявский Андрей Как понять ребенка
files -> Народная художественная культура. Профиль Теория и история народной художественной культуры
files -> Отчет о научно-исследовательской работе за 2014 год ростов-на-Дону 2014
files -> Учебно-методический комплекс дисциплины философия для образовательной программы по направлениям юридического факультета: Курс 1
files -> Цветков Андрей Владимирович, кандидат психологических наук, доцент кафедры клинической психологии программа
files -> Программа итогового (государственного) комплексного междисциплинарного экзамена по направлению 521000 (030300. 62) «Психология»


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   17


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница