Экспериментальная и исследовательская деятельность обучающихся при изучении физики

Экспериментальная и исследовательская деятельность обучающихся при изучении физики

Физику в школе изучают в течение пяти лет. И за это время необходимо научить использовать физические знания для решения разнообразных жизненно важных задач, с которыми сталкивается человек в повседневной жизни. И здесь особую роль играет экспериментальная и исследовательская деятельность обучающихся. Тем более, что физика – наука экспериментальная, и изучать её без самостоятельного проведения опытов и экспериментальных исследований просто нельзя!   А как показывает опыт работы, у обучающихся часто возникают трудности в решении экспериментальных задач. Ученик должен провести эксперимент: выполнить необходимые наблюдения и измерения, зафиксировать их, оценить точность измерений; проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы. Осмыслив итоги эксперимента с точки зрения достижения цели исследования, наметить направления последующего поиска. Задача учителя научить пользоваться информацией, предоставляемой измерительным инструментом, научить строить и выдвигать гипотезы, научить моделировать предполагаемый эксперимент.  То, что касается традиционной технологии, первым этапом формирования исследовательских умений является демонстрационный эксперимент, т.е. формирование первоначальных практических умений и навыков. Демонстрационный эксперимент иллюстрирует теоретические положения, излагаемые на уроке учителем, и подготавливает к самостоятельному проведению фронтальных лабораторных работ. Итак, демонстрация – это первый шаг практического овладения школьниками предмета изучения.

Второй этап – фронтальные лабораторные работы. Это вид практических работ, выполняемых в процессе изучаемого программного материала, когда все обучающиеся класса одновременно выполняют однотипный эксперимент, используя одинаковое оборудование. На фронтальных лабораторных работах преодолевается разрыв теории с практикой, прослеживается очевидная связь науки и техники; усовершенствуются, развиваются и углубляются первоначальные представления, формируются понятия как основной элемент научных знаний; развивается интерес, способствующий самостоятельной деятельности; вырабатываются личностные качества (аккуратность, организованность, настойчивость). С другой стороны, фронтальные лабораторные работы формируют только простейшие умения и навыки, не решают до конца задачи формирования у школьников  обобщённых практических умений и навыков, так необходимых в современных исследованиях. Эти задачи можно решить при организации работ физического практикума.

Третий этап – завершающий. Это физический практикум – работа, выполняемая обучающимися в завершение предыдущих разделов курса (или  в конце года), на более сложном оборудовании, с большей долей самостоятельности. При выполнении работ физического практикума происходит повторение, углубление, расширение, обобщение и систематизация знаний по различным темам курса физики, развитие и совершенствование экспериментальных умений и навыков.

Все выше названные основные виды учебного физического эксперимента  обязательно дополнены экспериментом с использованием компьютера, экспериментальными задачами, домашними экспериментальными работами.

Домашние экспериментальные работы – простейший самостоятельный эксперимент, который выполняется обучающимися дома, вне школы, без непосредственного руководства со стороны учителя. Такие работы приучают  к самостоятельному расширению полученных на уроке знаний и добыванию новых; формируют экспериментальные умения через использование предметов домашнего обихода и самодельных приборов; развивают интерес; осуществляют обратную связь (результаты, полученные во время работы, могут быть проблемой, решаемой на следующем уроке или служит закреплением материала).

Экспериментальные задачи – задачи, в которых эксперимент служит средством определения некоторых исходных величин, необходимых для решения; даёт ответ на поставленный в ней вопрос или является средством проверки сделанных согласно условию расчётов. При решении экспериментальных задач исчезает формальный подход к обучению, развиваются внимание, творческое мышление, устраняются недостатки в знаниях, совершенствуются навыки в обращении с приборами, наиболее тесно прослеживается связь с жизнью.

На сегодняшний день ученический эксперимент является одним из главных вопросов в государственной программе создания оборудования для кабинетов физики; принципы создания отвечают социально-личностному подходу в обучении.

Новая технология обучения, которую я использую, – проектная деятельность обучающихся. («Проект – совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальное или окончательное решение, дающее необходимое представление об устройстве создаваемого сооружения…» (Политехнический словарь.- М: Прометей, 1998)) Суть его в следующем: учитель ставит проблему, задачу практического содержания, организует самостоятельную исследовательскую или конструкторскую деятельность школьников, консультации и контроль.

В отличие от традиционной,  проектная деятельность позволяет перейти от учения как процесса запоминания к самостоятельной познавательной деятельности; от ориентации на среднего ученика к дифференцированному обучению.

 Проект, – самостоятельная творческая работа ученика, начиная от идеи и заканчивая материальным воплощением. На первых порах эта деятельность требует поддержки, как со стороны учителя, так и родителей.

Тематика проектов может быть разнообразной, но в целом проекты ориентированы на знания и умения школьников, связаны с конструированием физических приборов, а также с модернизацией или восстановлением имеющихся, с постановкой новых опытов с ними, конструированием экспериментальных установок, которые помогают и облегчают ведение домашнего хозяйства или улучшают среду обитания человека. В каждом проекте присутствует несколько взаимосвязанных заданий, их сложность повышается по мере увеличения знаний ученика, изучения  новых разделов физики.

В реализации предлагаемых проектов заинтересованы все: ученик занят конструированием и развитием своего собственного творческого потенциала (применением  знаний в новых ситуациях) с перспективой пополнения портфолио (а в настоящее время большое внимание уделяется программе создания портфолио); учитель заинтересован в пополнении приборного парка кабинета физики, в модернизации традиционных физических приборов, в разработке новых опытов, в повышении интеллекта обучающихся; родители – в перспективе вырастить ребёнка не только с умной головой, но и с «золотыми» руками. «Многослойность» проектов вызывает необходимость их многократной защиты на публике, что благотворно сказывается на развитии речи, на умении вести дискуссию, отвечать на вопросы одноклассников, приводить достоверные аргументы, а в целом достойно и свободно излагать результаты исследования.

Целостное представление об ученическом проекте складывается не только от демонстрации изготовленных приборов, но и от качества описания, выполненного по структуре: гипотеза исследования, теоретические сведения, варианты конструкции (в том числе и фантастические), собственная конструкция (описание с рисунками) и сфера её применения с конкретными примерами, выводы. Таким образом, автор проекта (ученик) осваивает все этапы теории познания.  

Учащиеся составляют план действий, разрабатывают метод решения задачи, оценивают безопасность, экономичность предлагаемого проекта и защищают его. К несомненным достоинствам метода проектов можно отнести освоение учащимися исследовательского метода познания действительности, организацию процесса обучения в индивидуальном темпе, развитие интереса к предмету. Подобного рода деятельность талантливых обучающихся всегда востребована; с одной стороны, она помогает эффективнее обучать физике следующие поколения, с другой стороны, даёт опыт экспериментальной деятельности, который всегда востребован и в быту, и в профессиональной сфере.

Всё вышесказанное говорит в пользу деятельностного подхода в обучении, вносящего огромный вклад в воспитание творческих, инициативных людей, так необходимых всегда и везде.

И в заключение хотелось бы  пожелать, чтобы у нас, коллеги, были практически все условия для реализации наших творческих планов, были силы, желание и возможности для их воплощения.