Васильева Елена Владимировна, учитель физики МОУ «СОШ с. Березина

Речка Саратовского района Саратовской области»

Исследовательская деятельность на уроках физики как реализация системно - деятельностного подхода в обучении школьников

Основная идея системно-деятельностного подхода состоит в том, что новые знания не даются в готовом виде. Дети «открывают» их сами в процессе самостоятельной исследовательской деятельности. Задача учителя при введении нового материала заключается не в том, чтобы все наглядно и доступно объяснить, показать и рассказать. Учитель должен организовать исследовательскую работу детей, чтобы они сами додумались до решения проблемы урока и сами объяснили, как надо действовать в новых условиях.

Физика – наука экспериментальная, в её основе лежат наблюдения и опыты. Именно организация исследовательской деятельности учащихся при изучении физики – главный фактор, позволяющий повысить интерес к физической науке, сделать её увлекательной, занимательной и полезной. Обучающиеся  должны осознать, что физика – это не страшно, физика – это интересно.

В физике используются различные методы обучения, которые ведут к повышению качества образования. Учебно-исследовательская деятельность – один из методов современного обучения, который является одной из перспективных форм деятельности школьников в рамках современного учебного процесса. 

Под исследовательской деятельностью учащихся сегодня понимается такая форма организации учебно-воспитательной работы, которая связана с решением обучающимися творческой, исследовательской задачи в различных областях науки, технике, искусстве.

Исследовательская деятельность ставит ученика в условия исследователя, на место ученого или первооткрывателя. Именно исследовательский подход в обучении делает ребят участниками творческого процесса, а не пассивными потребителями готовой информации. Исследовательская деятельность позволяет вооружить ребенка необходимыми знаниями, умениями, навыками для освоения стремительно нарастающего потока информации, ориентации в нем и систематизации материала.

Исследовательская деятельность осуществляется посредством решения исследовательских задач. Каждая исследовательская задача решается посредством выполнения определенной совокупности исследовательских действий. В первую очередь, учитель должен конкретизировать, какие исследовательские действия он должен формировать, исходя из содержания своего предмета: постановка исследовательских задач; планирование решения задач; выдвижение гипотез; построение измеряемых величин и измерительных шкал; сбор исходной информации (наблюдение и т.д.); экспериментирование; анализ данных экспериментов или наблюдений и построение обобщений; построение моделей действительности и работа с моделями.

В организации исследовательской работы большое значение имеет отбор учебного материала для всех исследований, который должен строго соответствовать основным принципам дидактики: научности, систематичности, последовательности, доступности, наглядности, индивидуальному подходу к учащимся в условиях коллективной работы, развивающему обучению, связи теории с практикой.

При   организации         исследовательской        деятельности        решаются следующие задачи:

1.     обучение учащихся на примере реальных проблем и явлений, наблюдаемых в повседневной жизни;

2.     обучение приемам мышления: поиску ответов на вопросы, видению и объяснению различных ситуаций и проблем, оценочной деятельности, приемам публичного обсуждения, умению излагать и отстаивать свою точку зрения, оперативно принимать и реализовывать решения;

3.     использование разных источников информации, приемы ее систематизации, сопоставления, анализа;

4.     подкрепление знания практическими делами, с использованием специфических для физики методов сбора, анализа и обобщения информации.

В идеале исследовательская деятельность должна встраиваться в классноурочную систему так, чтобы учитель мог сам компоновать необходимые ему учебные модули из отдельных элементов, они должны максимально учитывать действующие учебные программы и требования к учащимся.

Исследовательская деятельность учащихся предполагает наличие основных этапов:

1.                 Учитель ставит перед детьми проблему, если необходимо проводит инструктаж по технике безопасности;

2.                 Дети самостоятельно изучают или повторяют необходимый, по их мнению, теоретический материал (информационная компетенция, компетенция самообразования); 

3.                 Затем происходит оформление гипотезы, выбор оборудования, определение методики проведения эксперимента: последовательность, величины для измерения, выбор формул, решение об оформлении результата в виде таблиц, графика  и т.д (информационная, познавательная компетенции);

4.                 Сам эксперимент. Учитель управляет процессом исследований, выполняет роль консультанта, следит за выполнением правил ТБ, помогает в формулировке гипотезы, в планировании эксперимента. Конечно, при этом он    создает       ситуацию    успеха          (познавательная, коммуникативная компетенции).

5.                 Подведение итогов, рефлексия. Выступления групп. Учитель или сами ребята отмечают слабые и сильные стороны, трудности, пути их преодоления (информационная, коммуникативная компетенции).

Исследовательская деятельность учащихся 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.

1. Исследовательская деятельность учащихся при изучении физической теории.

Исследовательская работа учащихся начинается с постановки проблемы. При этом могут реализовываться следующие цели: углубление и расширение знаний учеников, привитие вкуса к исследовательской работе, развитие познавательного интереса, формирование исследовательских умений Предметом ученического исследования является «переоткрытие» уже открытого в науке. Вместе с тем для ученика выполнение исследовательского задания является познанием еще непознанного. Можно выделить следующие структурные элементы исследовательской деятельности учащихся при изучении физической теории: постановки проблемы, накопление фактов, выдвижение гипотезы, постановка эксперимента, создание теории.

Для успешной постановки проблемы, она должна содержать познавательную трудность и видимые границы известного и неизвестного, вызвать чувство удивления при сопоставлении нового с неизвестным и неудовлетворенность имеющимся запасом знаний, умений и навыков. Проблемный вопрос должен содержать противоречивость информации и вызывать необходимость и желание сравнивать, рассуждать, анализировать данные, обобщать их, т. е. искать закономерность. Так, например: “Почему тонет брошенный в воду гвоздь, а тяжелое судно плавает?” будет проблемным, а вопрос: “Почему тела плавают?” будет информационным, поскольку он требует для ответа лишь знаний.

Примеры постановки учебной проблемы:

При изучении темы «Выталкивающая сила» в 7 классе:

Учитель:  Вспомним лето. Вы у водоема. Входите в воду и учите плавать своих друзей.

Вопросы: 

1.   Легко ли поддерживать на воде тело своего друга?

2.   Можете ли вы удержать его не в воде, а воздухе?

– Как можно объяснить эти явления?

При изучении темы «Трение. Сила трения» в 7 классе: (фрагмент технологической карты урока открытия новых знаний)

2. Исследовательская деятельность учащихся при решении задач

В качестве основного средства организации исследовательской работы выступает система исследовательских задач. Исследовательские задачи - это задачи, содержащие проблему; решение ее требует проведение теоретического анализа, применение методов научного исследования, с помощью которых учащиеся открывают ранее неизвестное для них знание.

И если ребенок осознает способ поиска, то тогда он сможет использовать его и в следующий раз. Когда ребята сами придумывают задачи, алгоритмы, примеры, то материал данной темы усваивается ими лучше.

Примеры:

1. Имеем стандартную задачу (9, 10 класс):

Мальчик ростом h 1,5м, стоя на расстоянии  l 15м перед забором высотой   H 5м, бросает камень под углом          45⁰ к горизонту. 

С какой минимальной скоростью V₀  надо бросить камень, чтобы он перелетел через забор?

Перефразируем условие, чтобы она стала исследовательской:

Мальчик стоит перед забором и кидает камни. С какой минимальной скоростью V₀  надо бросить камень, чтобы он перелетел через забор? Задания для учащихся:

1.     Определите, какие данные необходимы и достаточны для решения данной задачи?

Решение:

Уравнение движения тела в проекциях на оси имеют вид:

2 тогда                          y

или                              H  g           из последнего выражения находим

Ответ: для решения данной задачи необходимо и достаточно знание роста мальчика, расстояние до забора, высоту забора и угол, под которым бросается камень.

2.     Постройте информационную модель данной задачи, используя электронные таблицы (можно использовать в качестве домашнего задания).

Пример 2: 10 класс (профиль)

Рассмотрим задачу по теме «Молекулярная физика и основы термодинамики». Особое место занимают задачи на перевод графика некоторого газового процесса из одних координат в другие. В этом случае требуется правильно записать функциональную зависимость между параметрами термодинамической системы согласно условию задачи и получить нужную функцию параметров в требуемых координатах.

Задача: Как изменялось давление газа во время процесса, изображенного на рис. 2?

Решение. Проведем серию изобар в координатах (V, T) (рис. 3), представляющих собой прямые, проходящие через начало координат. Очевидно, что на участке 1-2 давление падает), а на участках 2-3 и 3-1 - возрастает.

3.                    Исследовательская деятельность учащихся при выполнении лабораторных работ

Любая лабораторная работа в курсе физики – это исследование, если, конечно, изменить её подачу так, чтобы работа и задания приобрели характер открытия, новизны для учащихся. Например, на уроках физики в 8 классе по теме «Электрические явления» можно предложить детям следующие исследовательские работы вместо традиционных лабораторных (по учебнику Перышкина А.В): 

Здесь надо так построить учебный процесс, чтобы дети понимали суть своих действий, чтобы задания были сложными, но выполнимыми

(посильными). 

4.                    Домашние исследования:

Примером таких исследований могут служить задания для учащихся 7 класса, которые предлагают В.Г.Разумовский, В.А.Орлов, Ю. И.Дик:

Исследование 1

   Рассмотрите устройство медицинского термометра (градусника) для измерения температуры тела человека. Полученную информацию, после ее анализа, запишите в таблицу: Цена деления шкалы термометра. Верхний предел шкалы термометра. Нижний предел шкалы термометра.

Погрешность термометра.

   Выскажите свое предположение о том, какое физическое явление лежит в основе действия (работы) термометра.

   Измерьте свою температуру. Результат измерения запишите  в таблицу.

Исследование 2

   Рассмотрите устройство медицинского шприца и охарактеризуйте его как прибор для измерения объема (при отсутствии шприца это можно проделать с мензуркой или мерной кружкой).

   После рассмотрения и анализа прибора результаты запишите в таблицу : Цена деления шкалы шприца. Верхний предел шкалы.

   С помощью шприца определите объем той посуды, которой вы пользуетесь — столовой ложки, чайной ложки, чашки.

   Результаты опытов, с учетом абсолютной погрешности измерения, запишите в таблицу. 

Исследовательская деятельность учащихся, основанная на закономерностях развития мышления, призвана научить учеников самостоятельно мыслить, самостоятельно получать знания, анализировать и делать выводы. При таком подходе к обучению есть возможность уйти от механического запоминания. Когда перед учащимися ставится учебная проблема, создается тем или иным способом проблемная ситуация, у них появляется интерес, они активно включаются в процесс решения проблемы - все это способствует лучшему усвоению материала, причем большая часть усваивается непроизвольно. Ученик учится мыслить научно. 

Литература:

1.   Асмолов А. Г. Системно-деятельностный подход в разработке стандартов нового поколения/ Педагогика М.: 2009 – №4. – С18-22.

2.   Разумовский В.Г. Физика : учеб. для уч-ся 7 кл. общеобразоват. учреждений / В.Г. Разумовский [и др.] ; под ред. В.Г. Разумовского, В.А.

Орлова. — М. : Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2010. — 208 с. : ил.