Организация исследовательской деятельности на уроке физики

Организация исследовательской деятельности на уроках физики.

Автор: Н.Ф. Попкова заслуженный учитель РФ, учитель физики высшей квалификационной категории МБОУ «СОШ № 22»

г. Северодвинска Архангельской области

Мы живём в пространстве и во времени. Время – это категория, которая независимо от нас стремится вперёд. Сменяются века, меняется окружающее пространство, меняется общество, меняемся мы и наши ученики. Значит, должно меняться и образование. Главное же изменение в обществе, влияющее и на ситуацию в образовании, — это ускорение темпов развития. А значит, школа должна готовить своих учеников к той жизни, о которой сама еще не знает. Своим учительским кредо считаю слова «Человека нельзя научить, человек учится сам», учитель призван помочь ученику сделать это успешно. Поэтому основной целью моей работы считаю формирование у учеников интереса к предмету и такой системы знаний, умений и навыков, которые позволят им в дальнейшем получать непрерывное образование. «Не знаниями, не навыками, а универсальными действиями должен овладеть учащийся, чтобы решать в определённых жизненных ситуациях разные классы задач” (ст.Г.А Шапоренкова “Предметный принцип уходит в прошлое”). Это особенно актуально при переходе на работу по Федеральным Государственным образовательным стандартам общего образования второго поколения.

Для достижения данной цели в последние годы всё большее внимание уделяю проектно – исследовательской деятельности учащихся. И это не случайно, так как подобная деятельность направлена на стимулирование у ребёнка познавательной активности, индивидуальных творческих задатков, формирование логического, научного мышления. Под исследовательской деятельностью в целом понимается такая форма организации работы, которая связана с решением учащимися исследовательской задачи с заранее неизвестным (по крайней мере, для учащихся) решением. Исследовательская работа, выполняемая учащимися в учебном процессе, проводится с целью формирования у школьников всех компонентов исследовательской культуры:

• мыслительных умений и навыков,
• умений и навыков работы с книгой,
• умений и навыков работы с компьютером и интернетом;
• умений и навыков, связанных с культурой устной и письменной речи;
•  умений и навыков решения задач.
•  умений и навыков проведения физического эксперимента.

Более подробно остановлюсь на организации исследовательской деятельности на уроке, причём на разных его этапах, так как именно на уроке каждый ученик может овладеть подобными навыками

1)      Изучение нового материала.

Так как физика – наука экспериментальная, опыт является источником знаний и доказательством его справедливости, поэтому  в системе провожу уроки «новых» знаний, на которых ученики проводят экспериментальные исследования, анализируют результаты и делают выводы. Например,

а) на уроке «Закон Ома для участка цепи» ученики 8 класса опытным путем  исследуют зависимости силы тока от напряжения на концах участка  и от сопротивления проводника и самостоятельно формулируют  выводы, тем самым, в буквальном смысле, самостоятельно «открывают» закон. Этот урок проводится раньше, чем ученики познакомятся с реостатом. Как известными им методами изменять напряжение в кратное число раз? Я пришла к следующему простому решению. Мы берём пальчиковые батарейки и соединяем их последовательно с помощью плотных бумажных колец.

б) На уроке «Условия плавания тел», ребята, разбившись по группам, исследуют, при каких условиях тела тонут, всплывают или плавают в жидкости. В ходе обсуждения результатов работы групп, школьники приобретают новые знания.

в) Аналогично, на уроке «Явление электромагнитной индукции», ученики по группам исследуют разные способы индуцирования электрического тока, обсуждают и обобщают полученные результаты, самостоятельно  формулируют определение данного явления  и предлагают возможности его применения. И все это они делают, чтобы ответить на проблемный вопрос, поставленный в начале урока: «Можно ли зарядить сотовый телефон, находясь в лесу?» Мною был проведён мастер-класс для учителей области по теме «Полупроводники и полупроводниковые приборы». Это тема урока, который провожу в 8 классе по программе Генденштейна, на котором также применяется данная технология. Ученики экспериментально определяют, как зависит электрический ток в полупроводниках от светового потока, от температуры, выясняют, где это может быть использовано. Для проведения опытов на данном уроке пользуюсь оборудование для работ практикумов в 10-11 классах. Естественно для восьмиклассников пришлось упростить схемы и придумать свои работы для того, чтобы проверить все зависимости.

Примеров таких уроков можно привести много. Стараюсь демонстрационный эксперимент на уроке заменить фронтальным и ставить перед его проведением исследовательскую задачу. Например, на уроке изучения испарения жидкостей всегда возникает вопрос «От чего зависит скорость испарения жидкости?» Ребята, привлекая свой житейский опыт, как правило, общими усилиями дают правильный ответ. Но это гипотеза, которую надо доказать или опровергнуть. Им предлагается с помощью имеющихся приборов провести опыты, которые бы доказали предположения, причём ход работы ученики формулируют сами.

2)      Урок - лабораторная работа

Я работаю по учебникам Л.Э. Генденштейна и его соавторов. Многие лабораторные работы в данном УМК носят исследовательский характер. Например: 1. Исследование зависимости угла отражения от угла падения света. (8 класс) 2. Исследование явления преломления света. (8 класс) 3. Исследование зависимости силы тяжести от массы тела. (9 класс) 4. Исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины. Измерение жёсткости пружины (9 класс) 5. Исследование силы трения скольжения. Измерение коэффициента трения скольжения. (9 класс) и т.д. Провожу все лабораторные работы с реальным оборудованием, не подменяю виртуальными лабораторными работами, т.к. ученикам всегда интереснее сделать самим, чем посмотреть на компьютере.

3) Решение задач.

Без решения задач курс физики не может быть усвоен. «Задачи должны не только и не столько способствовать закреплению знаний, тренировке в применении изучаемых законов, сколько формировать исследовательский стиль умственной деятельности…», так считали Э.Резерфорд, А. Эйнштейн. Решение любой задачи высокого уровня сложности подразумевает использование почти всех методов исследовательской работы (анализ синтез, индукция, дедукция, абстрагирование и т.д.). Также мы решаем задачи, которые помогают овладеть методами научного познания. Например: В таблице приведены результаты экспериментальных измерений площади поперечного сечения S, длины L и электрического сопротивления R для трёх проводников, изготовленных из железа или никелина.

	Материал проводника	S, мм2	L, м	R, Ом
Проводник №1	Железо	1	1	0,1
Проводник №2	Никелин	2	2	0,4
Проводник №3	Железо	1	2	0.2

На основании проведённых измерений можно утверждать, что электрическое сопротивление проводника

1) увеличивается при увеличении его длины

2) зависит от его материала

3) не зависит от его материала

4) уменьшается при увеличении площади его поперечного сечения

3)      Домашние задания

Часто даю задания для домашних исследований:

1. Исследовать, как зависит скорость протекания диффузии от температуры
2. Исследовать, зависимость температуры от времени  нагревания и плавления льда, взятого из морозильной камеры холодильника
3. Исследовать, как будет вести себя виноградинка, опущенная в лимонад. Дать объяснение наблюдаемому явлению. И многие другие подобные задания.

Исследовательская деятельность, организуемая на уроке, оказывает самое прямое воздействие на внеурочную работу по предмету, и в первую очередь, на проведение  факультативных и элективных курсов и предметов. Мною в последние годы разработаны программы факультативных и элективных курсов, в которых содержатся темы, изучаемые по технологии организации исследовательской деятельности:

1. Удивительная физика  5-6 классы, факультатив.
2. Экспериментальные задачи по физике. 7 класс, факультатив
3. Экспериментальная физика. 9 класс, элективный курс

Научно - исследовательская деятельность во внеклассной работе.

Приобщение талантливых и способных ребят к учебно-исследовательской деятельности, разработке проектов, выполнению творческих работ позволяет создать благоприятные условия для их самообразования и профессиональной ориентации. Но для её организации одного желания учителя совсем недостаточно. Необходимо, чтобы совпали интересы и ребёнка, и учителя. Основная сложность заключается в выявлении таких детей, которые хотят и будут заниматься этой кропотливой работой. Следующая большая проблема – это выбор темы исследования, её формулировка. Здесь важно, чтобы тема представляла интерес для учащегося не только на данный, текущий момент, но и вписывалась в общую перспективу профессионального маршрута ученика, т.е. имела непосредственное отношение к предварительно выбранной им будущей специальности. Очень ответственным этапом в подготовке исследования является этап обоснования актуальности темы. Несомненным показателем актуальности является наличие проблемы в данной области исследования. Далее  совместно с учеником необходимо выделить вопросы, достаточно полно раскрывающие исследуемую проблему, изучить соответствующую литературу, собрать фактический материал теоретический и практический, оформить его в виде творческой работы, соблюдая все требования, и успешно защитить её на конференции. Многие мои ученики стали победителями и призёрами на муниципальных, региональных и всероссийских конференциях.

 Например, Бражников Артём (11 класс, выпуск 2012 года) увлекался судомодельным спортом, построил судно на воздушной подушке. Ему была предложено провести исследования по данной теме. В результате он стал  победителем в УИК города и области, продолжает исследовательскую работу в ВУЗе на кораблестроительном факультете. Колташев Михаил (ученик 11 класса), изучая тему «Электрический ток» ещё в 8 классе, заинтересовался работой световых ламп, эту тему я ему и предложила для исследования. Работа продолжалась больше года. В результате ученик серьёзно увлёкся электротехникой и электроникой, а его работы признаны лучшими в секции физики городской УИК «Юность Северодвинска» уже 3 года. Так же он вошёл в число призёров областной УИК «Юность Поморья», стал победителем в 2014году, получил диплом 2 степени в 2013году на всероссийской конференции «Меня оценят в 21 веке» НС «Интеграция».

И это только 2 наиболее ярких примера, а их, поверьте, гораздо больше.

Таким образом, я считаю, что мотивация учащихся к исследовательской деятельности на всех этапах обучения приводит к формированию у учащихся опыта исследования, умение применять знания в новых условиях, к развитию информационно- коммуникативных навыков, к повышению интереса к изучаемому предмету, осмысленному выбору профессии

Используемая литература:

1. Выготский Л.С. Педагогическая психология. – М.: Педагогика-Пресс. 1996.
2. Дьюи Дж. Демократия и образование / Пер. с англ. – М.: Педагогика. 2000.
3. Теплоухова Л.А. Деятельностный подход в обучении. Понятие проектирования как деятельности.
4. Брыкина Н.В. С аппетитом поглощать знания.
5. Асмолов А.Г. Системно-деятельностный подход к разработке стандартов нового поколения.
6. Вшивцева Л.А. Системно-деятельностный подход как основа реализации ФГОС.
7. “Физика”, приложение к “1 сентября”.

Интеренет-сайты: http://festival.1september.ru/articles/619625;   http://www.openclass.ru/node/81034