Исследовательская деятельность на уроках физики

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение «Александровская средняя общеобразовательная школа»

Исследовательская деятельность учащихся на уроках физики

Разработала: Полюхова Т.В.,

 учитель физики

с. Алекасандровское

2015 г

Введение

Глобальные изменения в информационной, коммуникационной, профессиональной и других сферах современного общества требуют корректировки содержательных, методических, технологических аспектов образования, пересмотра прежних ценностных приоритетов, целевых установок и педагогических средств. Перед современным обучением встали новые задачи: не только дать учащимся знания, но и обеспечить формирование и развитие познавательных интересов и способностей, творческого мышления, умений и навыков самостоятельного умственного труда.

В соответствие с национальной образовательной инициативой экс-президента РФ Д.А. Медведева «НАША НОВАЯ ШКОЛА»: «главным результатом школьного образования должно стать его соответствие целям опережающего развития. Это означает, что изучать в школах необходимо не только достижения прошлого, но и те способы и технологии, которые пригодятся в будущем. Ребята должны быть вовлечены в исследовательские проекты, творческие занятия, спортивные мероприятия, в ходе которых они научатся изобретать, понимать и осваивать новое, быть открытыми и способными выражать собственные мысли, уметь принимать решения и помогать друг другу, формулировать интересы и осознавать возможности».

В концепции модернизации образования до 2020 года указано на  расширение:

-масштабов исследовательской и инновационной деятельности,

-использования современных образовательных технологий.

В современной образовательной системе  осуществляется переход от традиционного образования (традиционной школы, традиционных систем управления, традиционного обучения и воспитания) к образованию инновационному, реализующему принцип развития человека

 В связи с этим приоритетным направлением новых образовательных стандартов является реализация развивающего потенциала общего среднего образования, актуальной задачей  становится формирование универсальных учебных действий, обеспечивающих школьникам умение учиться, способность к саморазвитию и самосовершенствованию.

 Признанным здесь выступает системно-деятельностный подход,  в котором важное место занимают проектно-исследовательские формы организации обучения. 

«Исследовательское обучение» - особый подход к обучению, построенный на основе естественного стремления ребенка к самостоятельному изучению окружающего.

 Главная цель исследовательского обучения — формирование   у учащегося способности самостоятельно, творчески осваивать и перестраивать новые способы деятельности в любой сфере человеческой культуры. Таким образом, исследовательская деятельность учащихся является эффективной образовательной технологией комплексно развивающей универсальные учебные действия и ключевые компетенции.

Основные понятия

Исследовательская деятельность учащихся – образователь­ная технология, использующая в качестве главного средства учебное исследование. Исследовательская деятельность предпо­лагает выполнение учащимися учебных исследовательских за­дач с заранее неизвестным решением, направленных на создание представлений об объекте или явлении окружающего мира, под руководством специалиста – учителя-предметника, научного сотрудника и т.п.

Учебное исследование – образовательный процесс, реа­лизуемый на основе технологии исследовательской деятельно­сти. Его основные характеристики: 1) выделение в учебном ма­териале проблемных точек, предполагающих вариативность; специальное конструирование учебного процесса «от этих то­чек» или проблемная подача материала; 2) развитие навыка формулирования гипотез; 3) обучение работе с разными верси­ями на основе анализа свидетельств или первоисточников (ме­тодики сбора материала, сравнения и др.); 4) знакомство с пер­воисточниками; 5) развитие навыков анализа и выбора одной версии в качестве истинной.

Исследовательское поведение – одна из фундаментальных форм взаимодействия живых существ с реальным миром, направ­ленная на его познание, сущностную характеристику деятельнос­ти человека (А.Н. Поддьяков)⁴.

Исследовательские способности – индивидуальные осо­бенности личности, являющиеся субъективными условиями ус­пешного осуществления исследовательской деятельности (А.И. Савенков)⁵.

Исследовательская позиция – значимое личностное осно­вание, исходя из которого человек не просто активно реагирует на изменения, происходящие в мире, но и ощущает потребность ис­кать и находить ранее ему неизвестное. Исследовательская пози­ция проявляется и развивается в ходе реализации исследователь­ской деятельности (А.С. Обухов)⁶.

Исследовательский проект учащегося – специфическая форма научной работы учащегося. Главной целью исследователь­ского проекта является получение представлений о том или ином явлении.

Педагогический проект руководителя исследовательской работы – организация образовательного процесса на основе учебного исследования. Его главной целью является достижение образовательного результата – развитие способностей учащихся анализировать полученные данные, планировать ход выполнения работы. С этой целью руководитель анализирует склонности и способности учащихся, возрастные особенности и предлагает те или иные темы исследований, адаптирует методики, создаёт усло­вия для проявления познавательной инициативы детей.

Авторская позиция учащегося в учебных исследованиях. Как было сказано, главной целью исследовательской работы школьников является развитие их способности критически мыслить, формулировать проблему, искать её решение. Эти це­ли достигаются наилучшим образом, если ребёнку создаются условия для самостоятельной постановки задач исследования, выбора объекта, анализа и т.д. В этом случае юный исследователь действует в соответствии со своими интересами и предпочтениями, занимает творческую, авторскую позицию при выполнении исследования. Очевидным становится то, что на каждом этапе нужно дать учащемуся определённую свободу в работе, иногда даже в ущерб методике, – иначе исследование может постепенно превратиться в последовательность стандартных учебных этапов.

Метод проектов – способ эффективного выстраивания какого-либо типа деятельности от задумки до получения итогов. Метод проектов – форма организация обучения, при которой учащиеся приобретают знания в процессе планирова­ния и выполнения практических заданий-проектов. В нашем случае данный метод позволяет спланировать исследование, конструкторскую разработку, управление и т.д. Нужно хорошо понимать, что проект реализации исследования не является проектом, а остаётся исследованием, которое организовано проектным методом.

Учебное исследование и научное исследование. Основная особенность исследования в образовательном процессе – то, что оно является учебным. Если в науке главной целью является по­лучение новых знаний, то в образовании цель исследовательской деятельности — приобретение учащимся функционального навы­ка ведения научной работы.

Основные принципы организации исследовательской деятельности в школе.

Успех в современном мире во многом определяется способностью человека организовать свою жизнь как проект: определить дальнюю и ближайшую перспективу, найти и привлечь необходимые ресурсы, наметить план действий и, осуществив его, достичь поставленной цели.

Многочисленные исследования, проведенные как в нашей стране, так и за рубежом, показали, что большинство современных лидеров в политике, бизнесе, искусстве, спорте – люди, обладающие проектным мышлением и овладевшие навыками  исследовательской  деятельности.

Важность активной деятельности учеников подтверждается всей практикой педагогической деятельности. Без активной деятельности не может быть достигнуто полноценное сознательное усвоение знаний. Об этом свидетельствуют и психолого-педагогические исследования (И.И. Артамонова, А.Я Коменский, И.Я Лернер, Н.И. Новиков, М.Н. Скаткин) в процессе которых было установлено, что все познавательные процессы эффективно развиваются при такой организации обучения, когда учащиеся включаются в активную поисковую деятельность.

Именно с целью организации такой деятельности применяются проектный и исследовательский методы. Они способствуют  развитию навыков учебно-познавательной творческой деятельности, более осмысленному и самостоятельному овладению знаниями. Особенно эффективно применяются эти методы в тех случаях, когда формируются понятия, законы и теории, когда содержание учебного материала не является принципиально новым, а логически продолжает ранее изученное. В этом случае на базе изученного ученики могут сделать самостоятельные шаги в поиске новых знаний, то есть проблемные ситуации находятся в зоне ближайшего развития познавательных возможностей школьников.

Часто педагоги отождествляют проектный и исследовательский методы обучения, на самом деле это изначально принципиально разные по направленности, смыслу и содержанию виды деятельности, хотя оба имеют высокую ценность для современного образования.

По А.И.Савенкову, «проектирование – это не творчество в полной мере, это творчество по плану в определённых контролируемых рамках. В то время как исследование – путь воспитания истинных творцов <...> Исследование не предполагает создания какого-либо заранее планируемого объекта, даже его модели или прототипа. Исследование, по сути, процесс поиска неизвестного, новых знаний, один из видов познавательной деятельности человека <...> В отличие от исследования проект, а, следовательно, и проектирование, всегда ориентирован на практику. И человек, реализующий тот или иной проект, не просто ищет нечто новое, он решает реальную, вставшую перед ним проблему» [3].

О том же пишет А.В.Леонтович: «Проектная деятельность учащихся – совместная учебно-познавательная, творческая или игровая деятельность, имеющая общую цель, согласованные методы, способы деятельности, направленная на достижение общего результата. Непременным условием проектной деятельности является наличие заранее выработанных представлений о конечном продукте деятельности, этапов проектирования (выработка концепции, определение целей и задач проекта, доступных и оптимальных ресурсов деятельности, создание плана реализации проекта) и реализации. Проектная деятельность обладает характерными для любого типа деятельности атрибутами, прежде всего культурой деятельности, определяемой традициями, ценностями, нормами, образцами. Главная её ценность – свершение. Все средства подчинены достижению результата, и их типология имеет второстепенное значение. Естественно, на разных этапах проектов необходимо решать исследовательские задачи, иначе проект отрывается от жизни и становится нереальным. Но исследование здесь выполняет чисто обслуживающие функции <...>

 Под исследовательской деятельностью понимается деятельность учащихся, связанная с решением учащимися творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением (в отличие от практикума, служащего для иллюстрации тех или иных законов природы). Эта задача предполагает наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере: постановку проблемы (или выделение основополагающего вопроса), изучение теории, связанной с выбранной темой, выдвижение гипотезы исследования, подбор методик и практическое овладение ими, сбор собственного материала, его анализ и обобщение, собственные выводы. Любое исследование, неважно, в какой области естественных или гуманитарных наук оно выполняется, имеет подобную структуру. Такая цепочка является неотъемлемой принадлежностью исследовательской деятельности, нормой её проведения» [4].

По мнению А.С.Обухова, «исследование может выступать как учебная практика, использующая опыт, наработанный в конкретных предметных областях, а может быть основой повседневного общения учителя и ученика. В этом отношении исследовательскую деятельность учащихся можно определить как творческий процесс взаимодействия учителя и учащихся по поиску решения (или понимания) неизвестного, в ходе которого осуществляется трансляция между ними культурных ценностей, результатом которой является развитие исследовательской позиции к миру, другим и самому себе, а также формирование (или расширение) мировоззрения»[5].

Учебно-исследовательская деятельность – это  «форма образовательно-воспитательного процесса, которая связана с решением учащимися творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным результатом (по крайней мере, для учащихся) и предполагающая наличие основных этапов, характерных для научного исследования: постановка проблемы; овладение методикой исследования; сбор собственного материала, его анализ и обобщение; формулирование выводов» [1].

В отечественной педагогике сложились представления о типовых этапах проектной и исследовательской деятельности.

Основные этапы проектирования:

• концептуализация (подбор области проектирования, выделение проблемы);

• целеполагание (создание идеального образа результата, постановка целей, задач);

• ресурсообеспечение (определение необходимых средств, ресурсов, возможностей);

• планирование (создание поэтапного плана реализации проекта);

• реализация (осуществление действий и операций по воплощению);

• рефлексия (подведение итогов, фиксация хода реализации, положительных и отрицательных аспектов).

Основные этапы исследования:

• ориентировка (выделение и осознание проблемы – конкретного вопроса, не имеющего на настоящий момент ответа; постановка цели исследования);

• проблематизация (выявление и осознание проблемы – конкретного вопроса, не имеющего на настоящий момент ответа; постановка цели исследования);

• определение методов (подбор и обоснование методов и методик исследования, ограничение пространства и выбор принципа отбора материалов исследования);

• планирование (формулировка последовательных задач исследования; распределение последовательности действий для проведения исследования);

• сбор материалов или проведение эксперимента (сбор эмпирического материала; постановка и проведение эксперимента; первичная систематизация полученных данных);

• анализ (обобщение, сравнение, анализ, интерпретация данных);

• рефлексия (соотнесение собственных выводов с полученными, с процессом проведения исследования, с существующими ранее знаниями и данными).

Несмотря на то, что рефлексия и в проектировании, и в исследовании стоит как последний, завершающий этап, она необходима на всех этапах.

Главным смыслом исследования в сфере  образования есть то, что оно является учебным. Это означает, что его главной целью является развитие личности, а не получение объективно нового результата, как в «большой» науке. Если в «большой» науке главной целью является производство новых знаний, то в  образовании цель исследовательской деятельности заключается в приобретении обучающимися функционального навыка исследования, как универсального способа освоения действительности, развитии способности к исследовательскому типу мышления, активизации личностной позиции обучающегося в образовательном процессе на основе приобретения субъективно новых знаний, т.е. самостоятельно получаемых знаний, являющихся новыми и личностно значимыми для конкретного ученика.

Исследовательская деятельность — это серьезная и целенаправлен­ная работа педагога-руководителя. Исследовательская деятельность предполагает системную работу с каж­дым учащимся индивидуально или с мини-группой учащихся. В первую очередь, это задания экспериментального и ис­следовательского характера, которые они выполняют в рамках своих тем. Помимо выполнения различных заданий, ребята получают возможность изучать выбранную ими и интересную для них область знаний через систему самых разно­образных мероприятий, проводимых как в школе, так и вне ее.

Исследование с точки зрения обучающегося — это возможность максимального раскрытия своего творческого потенциала. Это деятельность, позволит проявить себя индивидуально или в группе, попробовать свои силы, приложить свои знания, принести пользу, показать публично достигнутый результат.

Для успешного осуществления исследовательской деятельности субъекту требуются специфическое личностное образование — исследовательские способности. Исследовательские способности логично квалифицировать в соответствии с традициями отечественной психологии как индивидуальные особенности личности, являющиеся субъективными условиями успешного осуществления исследовательской деятельности.

Под «способами и приемами исследовательской деятельности» следует понимать способы и приемы, необходимые при осуществлении исследовательской деятельности, такие, как:

·        умение видеть проблемы;

·        умение вырабатывать гипотезы;

·        умение наблюдать;

·        умение проводить эксперименты;

·        умение давать определения понятиям и другие.

Для того чтобы преподаватель мог успешно управлять исследовательской деятельностью, он должен хорошо представлять себе прин­ципы организации данного процесса. Исследовательская деятель­ность  может быть успешной в том случае, если она будет строиться на следующих принципах:

Одним из главных принципов исследовательской деятельности учащихся является принцип самодеятельности.

Обучающийся может овладеть ходом своего исследования только в том случае, если он сможет это исследование прожить на собственном опыте. Именно исследовательская деятельность предоставляет ученику более широкую свободу мыслительной деятельности, чем реп­родуктивная.

Каждый достигнутый результат порождает рефлексию, следствием которой становится появление новых планов и замыслов, которые в дальнейшем конкретизируются и воплощаются в новые исследова­ния. Интересен тот факт, что учащиеся, од­нажды попробовавшие себя в исследовательской деятельности и по­лучившие положительные оценки своих результатов, возвращаются к этой деятельности снова и снова. Таким образом, учебная активность приобретает непрерывный и мотивированный характер.

Самостоятельная деятельность позволяет ученику выйти на новый уровень взаимоотношений со своими одноклассниками и педагога­ми, он становится партнером и сотрудником взрослого в той или иной проблеме, в которой они, взрослый и подросток, становятся равными. Это дает подростку иные мироощущения, предполагает возможность само­рефлексии и наличие собственного отношения к окружающей дейст­вительности, объективного определения своего места в мире.

Иногда ученик результата не достигает и в своем исследовании не может дойти до конца. Это происходит в том случае, если проблема, которую он взялся решать, ему не по силам.

Поэтому одним из главных принципов, помимо принципа само­стоятельности, является принцип доступности исследования.

Занятие исследовательской деятельностью предполагает освоение материала  находящегося за рамками учебной программы, и это происходит зачас­тую на высоком уровне трудности. Преподаватель должен помнить, что по­нятие «высокий уровень трудности» имеет смысл тогда, когда он име­ет непосредственное отношение к конкретному ученику, а не к конк­ретному учебному материалу: что для одного ребенка достаточно сложно и непонятно, для другого — просто и доступно.

Поэтому учитель, определяя тему исследования, проблему для изучения и анализа ее учеником, должен дать ему, возможность само­стоятельно определить степень ее сложности, самостоятельно ее вы­брать, чтобы потом  не бросить заниматься ею, уделив уже достаточно времени работе над ней.

Одним из важных принципов организации исследовательской дея­тельности является принцип естественности. Этот принцип заключает­ся в том, что тема исследования,  которую берется выполнить ученик, не должна быть надуманной и навязанной преподавателем. Она должна быть интересной и настоящей, а значит, реально выполнимой. Ее естественность заключается в том, что обучающийся сможет исследовать ее самостоятельно, без посторонней помощи, стать первооткрыва­телем без подсказки и руководства специалиста.

Следующим принципом организации исследовательской деятельности, ко­торым необходимо руководствоваться, это принцип наглядности или экспери­ментальности.

В научной литературе существуют различные трактовки термина «наглядность». Одни относят к средствам наглядности лишь то, что может воспринять зрение человека. В исследова­тельской деятельности человек познает свойства веществ и явлений не только зрением, но и с помощью других анализаторов. Таким обра­зом, принцип наглядности — достаточно широкое понятие и выходит за рамки только созерцательной стороны восприятия предметов и яв­лений. Этот принцип позволяет ученику экспериментировать с теми предметами, материалами и вещами, которые он изучает в качестве исследователя.

Не менее важным принципом реализации исследовательских программ  является принцип осмысленности выполняемой им работы.

Для того чтобы знания, полученные в ходе исследования, стали действительно личными ценностями ребенка, они должны им осозна­ваться и осмысливаться, а вся деятельность его в ходе исследования должна быть подчинена поиску единого поля ценностей в рамках проблемы.

Это возможно только в том случае, если цель исследования, задачи, проблема, гипотеза исследования — не готовые выкладки, сформулиро­ванные взрослым, а плод раздумий обучающегося.

Осмысливание проблемы происходит в самостоятельной деятельности. Только тогда ребенок в состоянии раскрыть причинно-следст­венные связи между отдельными компонентами исследования, свои­ми словами сформулировать и объяснить главные теоретические идеи, применить изученную теорию для объяснения частных явлений и неожиданных результатов, полученных в ходе исследования. Процесс осмысления проблемы, ее обдумывания требует сложной мыслитель­ной деятельности, мыслительных операций: синтеза, сравнения, обоб­щения. Именно процесс осмысления исследования дает осознанность выполняемого им действия и формирует умение совер­шать логические умственные операции, формирует способность пере­носить полученные или имеющиеся знания в новую ситуацию.

Использование принципа осмысленности требует реализации и принципа культуросообразности. Идеи необходимости культуросообразности были развиты немецким педагогом Ф.А.В. Дистервегом, разрабатывавшим теорию развивающего обучения. По его мнению, развивается новое поколение людей, поэтому та ступень культуры, на которой находится общество, предъявляет всей системе образования в целом требование поступать культуросообразно, т.е. действовать в соответствии с требованиями культуры, чтобы воспитать интеллигентных, образованных людей. Принцип культуросообразности - учет условий, в которых находится человек, а также культуры данного общества, в процессе воспитания и образования. Решение его — это воспитание в подростке культуры соблюдения научных традиций, научного исследо­вания. Принцип культуросообразности можно считать принци­пом творческой исследовательской деятельности, когда ученик в­носит в исследование что-то свое, неповторимое, пронизанное своими мироощущениями и мировосприятием, что позволяет сделать исследование неповторимым и оригинальным.

Однако самым главным из всех выше перечисленных принципов является принцип самодеятельности обучающегося, так как именно са­мостоятельная деятельность в ходе учебного исследования является главным показателем понимания учеником изучаемой им проблемы, показателем становления мировоззренческой позиции автора. Имен­но принцип самодеятельности подкрепляется принципами доступ­ности, естественности и экспериментальности, а не наоборот. Преподаватель, руководя исследовательской деятельностью, должен не только знать это, но и руководствоваться этим принципом в первую очередь, желая, чтобы ученики были успешными исследователями.

В развитии исследовательской деятельности учащихся в России имеются давние традиции. Так, во многих регионах создавались и функционировали юношеские научно-технические общества и малые академии наук. Деятельность многих юношеских научно-технических обществ нередко сводилась к реализации в среде старших школьников модели функционирования академических исследовательских коллективов, реализации в упрощенном виде исследовательских задач лабораторий научно-исследовательских институтов. Главной целью этой деятельности являлась подготовка абитуриентов для вузов и формирование молодой смены для научно-исследовательских институтов.

В современных условиях, когда актуален вопрос о снижении учебной нагрузки детей, значение термина «исследовательская деятельность учащихся» приобретает несколько иное значение. В нем уменьшается доля профориентационного компонента, факторов научной новизны исследований, и возрастает содержание, связанное с пониманием исследовательской деятельности как инструмента повышения качества образования.

Не менее важные ограничения накладывают на тематику, характер и объем исследований требования возрастной психологии. Для юношеского возраста характерны еще невысокий общий образовательный уровень, несформированность мировоззрения, неразвитость способности к самостоятельному анализу, слабая концентрация внимания. Чрезмерный объем работы и ее специализация, которые приводят к уходу в узкую предметную область, могут нанести вред общему образованию и развитию, которые являются, безусловно, главной задачей в этом возрасте. Поэтому далеко не каждая исследовательская задача, привнесенная из науки, пригодна для реализации в образовательных учреждениях.

Как и всякий другой метод обучения, исследовательский метод не является универсальным методом обучения. В младших и средних классах школы в деятельность учащихся могут включаться лишь отдельные элементы исследований. Это является подготовкой для применения в старших классах исследовательского метода в более развитой и сложной форме. Но и на этом этапе обучения этот метод может применяться лишь для изучения отдельных тем, вопросов. Для того чтобы знания учащихся были результатом их самостоятельной познавательной деятельности, необходимо организовать эти поиски, развивать познавательную деятельность учащихся, что, несомненно, более сложно и требует методической подготовки более высокого уровня, чем объяснение изложенного в школьном учебнике материала и требование его заучивания учащимися.

Фактор времени часто вынуждает применять в обучении методы, являющиеся лишь частично исследовательскими.

Для того чтобы учитель мог организовать процесс обучения школьников, подобно процессу исследования, создавать педагогические ситуации, стимулирующие их открытия, управлять творческим поиском учащихся, он должен иметь некоторый собственный опыт исследовательской работы, хотя бы на уровне учебных исследований, иметь на своем собственном счету немало "открытий" (пусть и маленьких открытий для себя). Выражаясь словами Д. Пойа, учитель должен сам почувствовать "напряженность поиска и радость открытия", чтобы он мог вызвать их у своих учеников. Нельзя пренебречь в обучении этими эмоциональными факторами. Учащийся, испытавший радость открытия, смело идет на поиск решения новых задач. Он уже знает, что его ожидает, что напряженность поиска сменяется радостью открытия. Нетрудно заметить в этом большое воспитательное и развивающее значение исследовательского метода.

Б.В.Всесвятский писал о том, что исследования влекут ребенка к наблюдениям, к опытам над свойствами отдельных предметов. И то и другое при сопоставлении и обобщении дает прочный фундамент фактов (а не слов) для постепенной ориентировки детей в окружающем, для построения прочного здания знаний и созидания в собственном сознании научной картины мира. Важно и то, что весь этот процесс - как процесс, отвечающий потребностям активной детской натуры, - окрашен положительными эмоциями.

II. Применение исследовательского метода обучения на уроках физики

Организацию исследовательской деятельности школьников на уроках физики  я, осуществляю через:

·        уроки изучения нового материала;

·        уроки решения задач;

·        лабораторные  и практические работы, которые преобразованы в уроки-исследования;

·        домашние экспериментальные задания;

·        участие в конкурсах исследовательских проектов;

·        систему диагностики уровня сформированности исследовательских  умений и навыков.

Использование исследовательского метода при изучении нового материала.

В ходе исследовательского урока (фрагмента урока) присутствуют все этапы, характерные для реализации любого исследовательского проекта:

1.     В процессе беседы или дискуссии формулируется проблемный вопрос, актуализируются необходимые для дальнейшего исследования знания, ставятся цели и задачи работы.

 (Изучение механических колебаний. Проблема: от каких величин зависит период колебаний математического маятника. Соответственно проблеме ставится цель и задачи)

2. Посредством мозгового штурма выдвигается гипотеза исследования. (Период колебаний может зависеть от: массы тела на нити, длины нити, начального отклонения тела от положения равновесия)

3. Выбирается метод исследования. Этот выбор может быть осуществлен в ходе фронтальной беседы, самостоятельного обсуждения проблемы и гипотезы в группе или же сформулирован учителем. Далее же проблему выбора метода учащиеся должны научиться решать самостоятельно. (Измерять период колебаний, изменяя один из параметров и оставляя другие фиксированными. Например, изменять длину нити, оставляя массу тела и амплитуду неизменными)

4. Учащиеся, работая в группе, ведут поиск решения выдвинутой проблемы, применяя выбранный на третьем этапе урока метод. Затем анализируют полученный результат и делают выводы о своей работе. (Каждая группа проводит свое исследование, проводят измерения, обобщают, делают вывод)

5. Полученные в ходе своих исследований результаты каждая группа оформляет в виде конспекта, плана, алгоритма и т.д. Вид отчета оговаривается до начала выполнения работы.

6. Каждая группа представляет результаты своей работы в виде устного сообщения.

7. Подводятся итоги работы, и дается оценка деятельности каждой группы.

8. Рефлексия (беседа, самооценка, взаимооценка)

На всю работу может быть отведено от 15 минут урока до двух академических часов (пары уроков) в зависимости от объема рассматриваемого вопроса. Например, уроки-исследования  по темам «Сила Архимеда», «Механические колебания», «Закон Ома для полной цепи», «Соединение сопротивлений», «Явление электромагнитной индукции» и др.

Основной формой исследовательской работы на уроках изучения нового материала  является групповая работа. Если каждая группа решает одну и ту же задачу (ведет исследование одного и того же объекта), то целесообразно формирование разноуровневых групп. При дифференциации задач можно формировать группы, в которые войдут учащиеся одного образовательного уровня.

Такой урок не требует больших временных рамок и  может иметь место при изучении свойств объектов, определении взаимосвязей между объектами, установлении причинно - следственных связей между событиями и явлениями, доказательстве теорем и выводе формул и т.д.

Решение исследовательских задач на уроках физики.

Как известно, решению задач на уроках физики отводится большое место. В методике под физической задачей понимают проблему, решаемую с помощью логических умозаключений, математических действий, эксперимента на основе законов и методов физики. Каждая задача содержит информационную часть, условие и требование – вопрос. Информационная часть может быть достаточно богатой, поэтому само содержание задачи позволяет знакомить с историей, с достижениями техники, сообщать сведения из других наук.

Общая структура деятельности по решению задач

Анализ условия. Ученик должен не только запомнить условие, но и осознать его, выделить главные элементы.

Поиск. Ученик должен вспомнить физические законы, определения и составить план решения, правильно подобрав методы решения.

Решение.  Ученик должен преобразовать записанные формулы, осуществить намеченный план решения.

Проверка результата -  прикидка достоверности решения.

Исследование решения. Ученик должен изменить немного задачу, поразмышлять, проанализировать, как еще можно было бы её решить.

Разберем на примере стандартной задачи на закон сохранения импульса.

 Два неупругих тела массами 2 кг и 6 кг движутся навстречу друг другу со скоростями 4 м/с и 1,5 м/с соответственно. С какой скоростью и в каком направлении будут двигаться эти тела после удара?

Задачи на ЗСИ предполагают наличие рисунка, на котором будут изображены векторы скоростей тел до и после взаимодействия. Возникает проблема: куда будет направлена скорость тел после удара? У первого тела масса меньше, а скорость больше, у второго соответственно наоборот. Далее интересно провести прикидку результата, спрогнозировать результат. Получив ответ к задаче,  можно попросить учащихся ответить на вопросы:

-При какой скорости первого тела, оба тела после удара остановятся?

- При какой скорости первое тело  сможет развернуть второе?  

Любая задача должна иметь элемент новизны, чтобы не привести к ослаблению развивающей стороны решения задач. Необходимо учить школьников решать задачи разными методами, как стандартными, так и не часто использующимися в школьной практике. Полезно одну и ту же задачу решать разными способами, это приучает школьников видеть в любом физическом явлении разные его стороны, развивает творческое мышление. К сожалению, в современной школе при обучении решению задач по физике часто используется репродуктивный метод, то есть учитель учит решать задачи по образцу, составленному и предложенному им самим алгоритму. Да, на первом этапе обучения решению задач это дает результат, так как формируются необходимые навыки. Но, как показывает практика, если задачу немного изменить, то ученик, не найдя схему или алгоритм, пытаясь решить её традиционным способом, сталкивается с неразрешимой для него проблемой. Проведение ЕГЭ и анализ результатов – тому пример. Задачи уровня С, требующие нетрадиционного подхода, решают лишь те учащиеся, которые обладают навыками мыслительной деятельности в совершенстве, представляют задачу в новых условиях, умеют анализировать решение и его результаты. Увеличить количество таких учеников можно, если подойти к обучению решению задач с использованием исследовательского подхода. Знания, приобретенные в результате собственного поиска, становятся основой для получения новых знаний.

Основные общедидактические приемы, используемые при решении задач: анализ, сравнение, обобщение и систематизация, выдвижение гипотез, перенос знаний в новую ситуацию, поиск аналога для нового варианта решения проблемы, доказательство или опровержение гипотезы, планирование исследования, оформление результатов исследования.

Учителю необходимо научить учащихся выделять элементы исследовательского подхода в структуре решения любой физической задачи, используя при этом метод эвристических вопросов, сравнений, наблюдений, версий и выводов; научить учащихся проводить аналогию между элементами решения задачи и элементами исследовательской деятельности.

Применение исследовательского метода при проведении лабораторных работ

Большие возможности в применении исследовательского подхода к изучению явлений открывает фронтальный исследовательский эксперимент обучающихся, домашние эксперименты. Короткие, 10-15 минутные экспериментальные исследовательские работы, выполняемые обучающимися в процессе изучения нового материала, я провожу значительно чаще, чем предусмотренные программой лабораторные работы. На первых порах даю обучающимся необходимые для работы приборы и материалы, а по мере накопления у них исследовательских умений и навыков предлагаю им самим подбирать необходимое оборудование в соответствии с избранными способами решения поставленной проблемы. Лабораторные исследования всегда интереснее, чем традиционное выполнение лабораторной работы, они способствуют развитию интеллектуальных и мыслительных способностей обучающихся.

Например, типовая лабораторная работа «Измерение плотности твердого тела», проводимой в 7 классе выполняется по алгоритму: сообщается название работы, записывается в тетрадь цель работы, на парты ставится необходимое лабораторное оборудование, учащиеся выполняют работу по описанному алгоритму. А ведь можно сообщить учащимся только название работы, причем это можно сделать как предложение: «Хотите научиться измерять плотность вещества?» Сформулировав вместе цель, предложить учащимся подобрать оборудование самостоятельно, сообщив, что прибора для измерения плотности твердого тела нет.  Предоставить юным исследователям самостоятельно определить ход работы,  тем более, что измерять массу и объем тела они уже умеют. Можно добавить в ход работы, определенные заковырки, например, предоставить для работы тело, которое не помещается в мензурку или др.

На лабораторных занятиях решаю многие учебные задачи:

·        подтверждение справедливости изучаемых законов (например, проверка условия равновесия рычага);

·        овладение методами измерения физических величин (измерение сопротивления резистора, ЭДС источника тока);

·        привитие умений пользования измерительными приборами (динамометром, весами, амперметром, вольтметром);

·        изучение устройства и принципа действия физических приборов (модели электродвигателя, электромагнита);

·        выработка умения чтения электрических схем.

И самое главное – ребята желают работать с более современными приборами, а мы, к сожалению, обладаем  несовершенным оборудованием. При наличии необходимого оборудования хотелось бы сделать переход от обычных лабораторных работ к работам лабораторно-технологическим.

Домашние экспериментальные задания

Хорошим подспорьем в формировании и развитии исследовательских навыков учащихся могут стать домашние экспериментальные задания. Ограниченность урока по времени не позволяет учителю задействовать весь арсенал средств, формирующих устойчивый интерес к физике и высокую познавательную активность. Поэтому наиболее простые наблюдения, опыты, не требующие специального оборудования и не угрожающие жизни и здоровью ребенка, можно порекомендовать выполнить дома, самостоятельно. Домашние исследования имеют большое преимущество -  они проводятся самостоятельно, рядом нет подсказчика-учителя, поэтому все решения ученик должен принимать самостоятельно. Это очень важно, так как в жизни им придется столкнуться именно с этой проблемой. Как отмечал Э. М. Браверман, в новых условиях, при получении задания без инструкции, они, скорее всего, попадут в тупик,  так как привыкнут следовать указаниям без размышлений.  

. Домашние лабораторные работы могут быть классифицированы в зависимости от используемого при их выполнении оборудования:

-работы, в которых используются предметы домашнего обихода и подручные материалы (мерный стакан, рулетка, бытовые весы, термометр и т.п.);

-работы, в которых используются самодельные приборы (рычажные весы, электроскоп, ареометр и др.);

-работы, выполняемые на приборах, выпускаемых промышленностью.

Задания для домашних физически экспериментов можно найти в методической литературе

Оценивание исследовательской деятельности учащихся

При оценке успешности обучающегося в проекте или исследовании необходимо понимать, что самой значимой оценкой для него является общественное признание состоятельности (успешности, результативности). Положительной оценки достоин любой уровень достигнутых результатов. Оценивание степени сформированности умений и навыков проектной и исследовательской деятельности важно для учителя, работающего над формированием соответствующей компетентности у обучающегося. Можно оценивать:

·        степень самостоятельности в выполнении различных этапов работы над учебным исследованием;

·        степень включённости в групповую работу и чёткость выполнения отведённой роли;

·        практическое использование предметных и общешкольных ЗУН;

·        количество новой информации использованной для выполнения исследования;

·        степень осмысления использованной информации;

·        уровень сложности и степень владения использованными методиками;

·        оригинальность идеи, способа решения проблемы;

·        осмысление проблемы  и формулирование цели  исследования;

·        уровень организации и проведения презентации: устного сообщения, письменного отчёта, обеспечения объёктами наглядности;

·        владение рефлексией;

·        творческий подход в подготовке объектов наглядности презентации;

·        социальное и прикладное значение полученных результатов.

С учащимися 8-10 классов было проведено анкетирование по результатам работы над исследовательскими проектами с целью осмысления учащимися собственного опыта, выявления причин успеха или неудачи, осознания собственных проблем и поиска внутренних ресурсов, способствующих их разрешению. В исследовании приняли участие 20 учащихся. Оказалось, что 90% детей хотели бы продолжить работу, 82% хотят знать больше, чем даётся на уроке, 64% предпочитают работать в группе, а 20% - выполнять индивидуальные проекты.

На вопрос «Чему удалось научиться в ходе выполнения исследований» школьники ответили: 60% - рассматривать проблему с разных точек зрения, 52% - доделывать всё до конца, и достигать поставленной цели; 46% - анализировать собственные действия, 30% - распределять правильно время, 32% - презентовать результаты своего труда.

Результатами работы по проектно-исследовательской деятельности в ходе рефлексии учащиеся отметили:

• удалось провести эксперименты по выбранной теме,
• удалось подробно изучить полученный материал,
•  неограниченность доступа в получении информации через Интернет;
• удалось вникнуть в тему, потому что нашли хорошую и качественную литературу и материалы.
• все стали более ответственны, организованны;
• повысилась сообразительность, улучшилась смекалка, улучшилась учёба по физике и информатике;
•  научились работать в группе, у каждого развились какие-то новые личные качества и черты характера, которые раньше были незаметны (например – юмор).
• развили интеллект, повысили общительность;
• научились терпению, умению сосредотачиваться.

Заключение

Исследовательская работа – это активная теоретическая и практическая деятельность учащихся, которая будоражит мысль, формирует подвижность ума, приучает к творческому и критическому осмыслению знаний.

 Исследовательские умения являются общими для многих учебных дисциплин. В настоящее время на уроках по различным предметам осуществляется различный подход к формированию этих умений, что непродуктивно с точки зрения учебного времени, так как умения формируются в процессе преобразующей деятельности человека. При формировании у учащихся различного рода умений, в том числе и исследовательских, реализуются такие функции:

-обучающая функция проявляется при получении учащимися новых знаний, содействует пониманию различных процессов, явлений, формирует новые умения, закрепляет умения, полученные ранее;

-развивающая функция заключается в том, что вызывает интерес к науке, предмету; развивает способности к изобретательству и творчеству;

- воспитательная функция позволяет выработать внимательность, аккуратность в работе, настойчивость, самостоятельность;

-закрепляющая функция направлена на повторение и закрепление полученных знаний, отработку умений;

-контролирующая функция позволяет учителю судить о качестве усвоенных знаний, приобретенных и выработанных умений и навыков, применении этих умений на практике, о развитии интереса к исследованию, предмету.

К исследовательской деятельности учащихся нужно готовить. Выяснилось, что при самостоятельной работе у школьников возникают проблемы. Как показал опыт, наибольшие затруднения вызывает у учащихся умение правильно формулировать цель исследования, выдвигать и обосновывать гипотезу, которую можно положить в основу.

В традиционной методике не предполагается формирование у учащихся умения формулировать и обосновывать гипотезу. Однако без этого структурного элемента невозможно полностью раскрыть методы научного познания и исследования.

При выполнении работ исследовательского характера необходимо обращать внимание на то, чтобы учащиеся отрабатывали весь состав структурных элементов.

Систематическая и целенаправленная работа по формированию исследовательских умений учащихся дает возможность уже на начальном этапе изучения физики приобщить их к научному поиску, научить излагать свои мысли на бумаге, вести публичную дискуссию, отстаивать собственные выводы. А значит сделать обучение более эффективным и отвечающим современным требованиям.

Литература

1.     Артамонова И.И. Общее положение организации исследовательской деятельности учащегося. // Научно-исследовательская деятельность ученика и учителя. Сборник статей. / Под ред. М.А. Булавиной. – Омск: ООИПКРО, 2004.

2.     Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года: Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 29.12.2001 г. № 1756-р // Официальные документы в образовании. – 2002. - №4.

3.     Савенков А.И. Исследовательское обучение и проектирование в образовании. – Исследовательская работа школьников, 2004, № 1.

4.     Леонтович А.В. Об основных понятиях концепции развития исследовательской и проектной деятельности учащихся. – Исследовательская работа школьников, 2003, № 4.

5.     Обухов А.С. Исследовательская позиция и исследовательская деятельность: что и как развивать? – Исследовательская работа школьников, 2003, № 4.