Статья "Активизация познавательных способностей учащихся"

Учитель не тот, кто учит,

А тот, у кого учатся.

Наше время – время перемен. Новые веяния пришли с новым 21-м веком и в казахстанское  образование. Появились новые подходы к извечным проблемам: как и чему учить, новые педагогические технологии, приёмы, методы, новые взгляды на взаимоотношения воспитателя и воспитуемого, учителя и ученика. Сегодня особенно важно развивать познавательную деятельность учащихся, формировать интерес к процессу познания, к способам поиска, усвоения, переработки и применения информации, что позволило бы школьникам быть субъектом учения, легко ориентироваться в современном быстро меняющемся мире.

Создаются новые технологии, разрабатываются новые методики преподавания, появляются нестандартные формы проведения уроков, вариативные программы и учебники и т. д. Успех во многом зависит от мастерства учителя. Однако нужного результата можно не достичь, если не учитывать индивидуальные особенности ребенка.

Современное преподавание в школе сталкивается с проблемой снижения интереса учащихся к изучению предметов. Такой школьный предмет как физика и математика общество давно отнесло к категории самых сложных. Перед педагогом ставиться задача – пробудить интерес, не отпугнуть ребят сложностью предмета, особенно на первоначальном этапе изучения курса физики.

Проблема развития познавательной активности учащихся не нова, но по-прежнему актуальна. Являясь учителем физики и математики, я замечаю тенденцию снижения интереса учащихся к предметам. Одну из причин такого положения вещей называют американские физики: “Все согласны с тем, что физика и математика – одни из самых интересных наук. В то же время многие учебники физики и математики никак не назовешь интересными. В таких учебниках изложено все, что следует по программе. Там обычно объясняется, какую пользу приносит физика и математика  и как важно ее изучать, но из них очень редко можно понять, почему заниматься физикой и математикой интересно. А ведь эта сторона вопроса тоже заслуживает внимания ”.

Таким образом, познавательный интерес - сильное мотивационное средство обучения. И огромную роль в его формировании играет учебный физический эксперимент, который является одновременно источником знаний, методом обучения и средством активизации познавательной творческой деятельности учащихся.

Все способности человека развиваются в процессе деятельности. Нет другого пути развития познавательных способностей учащихся, кроме организации их активной деятельности. При экспериментировании познание происходит в процессе самостоятельной творческой практической деятельности школьников.

Под этим понятием я подразумеваю, такое качество деятельности, которое характеризуется высоким уровнем мотивации, осознанной потребностью в усвоении знаний и умений, результативностью.

В нашей школе имеются компьютеры, есть доступ к Интернету, все больше компьютеров приобретается в семьях учащихся. Это способствует внедрению новых педагогических технологий в учебно-воспитательный процесс.

Стараясь повысить эффективность уроков, использую инновационные технологии: проблемного обучения, зачетную систему, элементы технологии уровневой дифференциации, здоровьесберегающие технологии.

Я бы хотела остановиться на развитии познавательного интереса при организации экспериментальной  деятельности учащихся на уроках физики.

Организация экспериментальной работы на уроках физики позволяет решить многие задачи обучения предмету: обеспечить прочные и осознанные знания изучаемого материала; подготовить учащихся к активному участию в производственной деятельности, умению самостоятельно пополнять знания; воплощать в жизнь научно-технические решения; осваивать новые специальности; дать высшим учебным заведениям страны хорошо подготовленных абитуриентов, способных творчески овладеть выбранной специальностью.

Суть методики организации экспериментальной деятельности учащихся заключается в следующем:

- выделяются основные операции и действия, не зависящие от частных особенностей материала;

- определяется логическая последовательность их выполнения; на этой основе вырабатывается (совместно с учащимися) алгоритм работы;

- обосновывается необходимость умения выполнять четко, осознанно каждую операцию.

На начальном этапе у учеников вырабатывается умение уверенно и грамотно выполнять отдельные операции, а затем рассматривается наиболее рациональная последовательность выполнения операций в процессе экспериментирования.

В первую очередь учащиеся учатся наблюдать, пользоваться лабораторным оборудованием (приборами и материалами, штативами и принадлежностями к ним, источниками энергии, подставками, подъемными столиками, пробирками и т.д.), соблюдать правила техники безопасности.

Далее идет обучение выполнению измерений, включающих чтение шкал приборов, определение цены деления шкалы прибора, его нижнего и верхнего пределов измерения, отсчет и правильную запись показаний прибора, определение погрешности измерения.

Одновременно отрабатывается умение правильно фиксировать результаты наблюдений и измерений различными способами (рисунки, таблицы, графики, фотографии, видеозапись).

При выполнении экспериментов учащиеся усваивают структуру деятельности по выполнению работы.

При проведении эксперимента воспроизводится не только физическое явление, но и выясняется взаимосвязь и зависимость протекания явления от изменения условий в данном эксперименте.

Структура деятельности учащихся по выполнению эксперимента:

1. Формулировка цели выполнения эксперимента.

2. Построение гипотезы, которую можно было бы положить в основу выполнения эксперимента.

3. Определение условий, которые необходимо создать для того, чтобы проверить правильность гипотезы.

4. Определение необходимых для проведения эксперимента приборов и материалов.

5. Моделирование хода эксперимента (определение последовательности операций, из которых слагается деятельность по его выполнению).

6. Выбор рациональных способов фиксирования информации, которую предполагается получить в ходе эксперимента.

7. Непосредственное выполнение эксперимента, включающего наблюдения, измерения и фиксирование получаемой при этом информации (зарисовка, запись результатов измерений и т.д.)

8. Математическая обработка результатов измерений.

9. Анализ полученных данных.

10. Формулировка выводов из проведённой экспериментальной работы.

Приведенный план деятельности по выполнению эксперимента является общим для всех опытов.

В 7 классе осуществляется отработка умения выполнять отдельные операции. В 7 классе план деятельности по выполнению эксперимента даётся в сокращенном виде, а затем расширяется по мере овладения умением выполнять все более сложные операции, в него включаются такие пункты, как построение гипотезы, моделирование хода выполнения эксперимента, определение необходимых для этого приборов и материалов и т.д.

Пример эксперимента.

В 7 классе перед изучением понятия «скорость» учащимся предлагают пронаблюдать за движением стеаринового, пластилинового и свинцового шариков в стеклянных трубках с водой (внутренний диаметр 7—8 мм, длина свыше 200 мм). При выполнении задания учащиеся руководствуются указаниями, которые им даются либо в письменном виде, либо устно (в этом случае каждое следующее задание предлагается после выполнения предыдущего).

План проведения эксперимента:

1. Одновременно расположите трубки с пластилиновым и свинцовым шариками вертикально так, чтобы в начальный момент времени шарики оказались вверху. Наблюдайте за движением шариков. Опыт проделайте несколько раз.

2. Ответьте на вопросы:

1). Чем отличаются движения шариков?

2). Какой из шариков движется быстрее? Какой медленнее?

3. Одновременно расположите трубки с пластилиновым и стеариновым шариками вертикально так, чтобы пластилиновый шарик оказался вверху, а стеариновый внизу. Сравните движения шариков.

4. Ответьте на вопросы:

1). Чем отличаются движения шариков?

2). Какой из шариков движется быстрее? Какой медленнее?

3). Чем отличаются движения шариков в первом и во втором опытах?

4). Какой из шариков движется быстрее — стеариновый или свинцовый?

5). Какой из трех шариков самый быстрый? Самый медленный?

6). Ответы на четвертый и пятый вопросы еще раз проверьте опытом.

В результате выполнения эксперимента, анализа проведённых опытов на основе сравнения учащиеся подходят к пониманию понятия «скорость».

Основные требования к организации экспериментальной работы.

Экспериментальная работа учащихся на уроке должны удовлетворять нескольким требованиям. Эксперимент должен быть:

1) связан с основным содержанием занятия;

2) интересным для школьников;

3) доступным для понимания в постановке проблемы и полученных результатов;

4) безопасным для жизни и здоровья детей.

Особое внимание на уроках по физическому экспериментированию уделяется постановке проблемы, анализу условий проведения опыта и обучению формулированию выводов из результатов эксперимента, т.е. формированию универсальных учебных действий. Эта работа даётся учащимся нелегко. Поэтому перед выполнением каждого опыта необходимо убедиться, что все учащиеся понимают цель опыта, представляют себе возможные варианты его результатов и могут сформулировать выводы, которые можно будет сделать из полученных результатов.

До проведения эксперимента необходимо подвести учащихся к выводу о том, что существует проблема, которая может быть разрешена только опытным путем. Потом совместно спланировать и выполнить эксперимент, результаты которого могут дать решение этой проблемы. После выполнения эксперимента в форме самостоятельного опыта проводится коллективное обсуждение его результатов и формулируются выводы.

Рассмотрим конкретный пример эксперимента, который проводится на уроке, когда происходит ознакомление с понятиями «физическое явление», «наблюдение», «проблема», «гипотеза», «опыт».

Тема: «Падение тел на Землю».

Для обеспечения возможности самостоятельных опытов по наблюдению одновременного падения двух монет, маленькой и большой, заготавливается набор монет на класс. После выполнения самостоятельных опытов учащиеся делают вывод: заметить разницу во времени падения маленькой и большой монет не удается. Но учитель говорит, что нельзя быть уверенным и в том, что монеты падают совершенно одновременно, так как время их падения очень мало. После этого следует рассказ об опыте Галилея, который для увеличения времени падения тел наблюдал падение двух шаров с высокой наклонной «падающей» башни в г. Пизе. Один из шаров был в 200 раз тяжелее другого. Опыт показал, что тяжелый и легкий шары достигают поверхности Земли одновременно. Начиная с этих и других опытов Галилея основным методом проверки гипотез в физике стал экспериментальный метод.

Эксперимент по изучению явления падения тел на Землю с использованием трубки Ньютона. Показав стеклянную трубку с находящимися в ней кусочком свинца и птичьим пером, задаем вопрос: «Если быстро перевернуть эту трубку, одновременно ли достигнут дна трубки кусочек свинца и птичье перо?»!

Когда будут высказаны гипотезы о результатах опыта, выполняем опыт и предлагаем высказать предположения о причине более долгого падения пера. После высказывания гипотезы о влиянии сопротивления воздуха на движение тел задаем вопрос: «А если бы в трубке не было воздуха, кусочек свинца и птичье перо достигли бы дна трубки одновременно?» Затем откачиваем воздух из трубки и проверяем гипотезу о том, что в пустоте кусочек свинца и перо упадут одновременно.

При проведении эксперимента используются индивидуальная, групповая и коллективная формы работы.

Коллективный эксперимент.

При отсутствии достаточного количества комплектов лабораторного оборудования исследование может быть выполнено в форме коллективного эксперимента.

Рассмотрим особенности организации коллективного эксперимента на конкретном примере выполнения опыта по изучению закона сложения сил.

Тема: «Закон сложения сил».

Изучение закона должно происходить по тому пути, каким произошло его открытие.

Для того чтобы учащиеся смогли осознать, что на примере закона сложения сил они знакомятся с принципиально новым законом сложения величин, изучение этой темы можно начать с такой постановки проблемы: «Скажите, если к двум яблокам прибавить еще два яблока, сколько будет яблок?» Ответ: «Четыре яблока» — очевиден.

«А если на тело действует сила 2Н и еще одна сила 2Н, то чему равна суммарная сила их одновременного действия?»

После краткого обсуждения ответов учащиеся выполняют экспериментальную проверку предполагаемых результатов с использованием трех динамометров. Для опытов нужно использовать демонстрационные динамометры, показания которых видны всему классу.

Сначала два динамометра тянут вдоль одной прямой за нить, привязанную к третьему динамометру. Показание каждого из двух динамометров должно быть равно 2Н. В этом случае показание третьего динамометра, на который действуют одновременно две силы по 2Н, равно 4Н. Выполняется обычное правило сложения: 2 + 2 = 4.

Затем изменяют положения динамометров в пространстве так, чтобы между ними был угол примерно 120°. Показание третьего динамометра теперь становится равным 2Н. Изменяя угол между направлениями двух векторов сил по 2Н от 0 до 180°, можно получить значения модуля равнодействующей сил от 4 до 0Н.

Мы получили, что закон сложения векторных величин принципиально отличается от закона сложения скалярных величин. Направление результирующего вектора и его модуль зависят от направлений и модулей слагаемых векторов.

Для того чтобы в обсуждении задач эксперимента, плана его проведения и в выполнении измерений участвовало возможно большее количество учащихся, проблему нахождения правила сложения векторов сил можно разбить на большое число ступеней с постановкой промежуточных проблем и коллективным обсуждением хода эксперимента.

Приведенные примеры показывают, как в разных формах организуется активная познавательная деятельность учащихся, позволяющая им овладеть такими важными общими теоретическими понятиями, как явление, наблюдение, а также приобрести опыт универсальных учебных действий: выдвигать проблему, гипотезу, искать пути решения проблемы, доказательства гипотезы, проводить по заданным параметрам эксперимент.

Когда учащиеся освоят структуру выполнения экспериментальных работ, им предлагается выполнение домашнего эксперимента, цель которого – развивать самостоятельность в индивидуальной познавательной деятельности. Для организации самостоятельной домашней работы разработаны задания для домашнего экспериментирования в соответствии с тематикой изучаемых разделов.

Например:

Тема: «Механическое движение»

Экспериментальное задание:

Наблюдать движение стрелок настенных часов.

Требуется:

1. Нарисовать траекторию движения конца часовой стрелки.

2. Измерить длину пути, которую проходит конец часовой стрелки за 30 минут.

3. Определить вид движения: равномерное или неравномерное, прямолинейное или криволинейное.

Тема: «Инерция»

Экспериментальное задание:

Взять наклонную плоскость (дощечка, книга и т.д.) и скатывать по ней шарик (пластилиновый, стальной и т.д.) в песок или зерно, чтобы шарик застрял.

Выяснить:

1. Зависит ли путь, пройденный шариком по песку, от высоты наклонной плоскости и какова эта зависимость?

2. Объяснить этот опыт.

 Тема: «Масса»

Экспериментальное задание:

Взять наклонную плоскость и скатывать по ней в песок два разных шарика разной массы.

Выяснить:

1. Зависит ли путь, пройденный шариком, от его массы?

2. Объяснить этот опыт.

 Оснащенность нашей школы компьютерами дает возможность использовать на уроках компьютерные технологии. Они используются мною как способ диагностирования знаний учащихся, средство обучения, источник информации (учащиеся используют Internet), как тренинговое устройство. Без компьютера теперь обходится редкий урок физики, потому что это одновременно и телевизор, и магнитофон, и экспериментальная установка, и справочник, и задачник, и средство контроля знаний.

Информационные технологии повышают информативность урока, эффективность обучения, придают уроку динамизм и выразительность.

Известно, что в среднем с помощью органов слуха усваивается лишь 15% информации, с помощью органов зрения 25%. А если воздействовать на органы восприятия комбинированно, усвоенными окажутся около 65% информации.

На всех уроках я использую мультимедийный проектор, для проецирования ВСЕГО содержания записей «на доске» учителем. Благодаря этому записи всем в классе хорошо видны, более чётки, ясны и образцовы.

Благодаря использованию информационных технологий на уроке можно показывать фрагменты видеофильмов, редкие фотографии, графики, формулы, анимацию изучаемых процессов и явлений, работу технических устройств и экспериментальных установок, послушать музыку и речь, обратиться к интерактивным лекциям.

С помощью компьютера можно показать такие явления и эксперименты, которые недоступны непосредственному наблюдению, например, эволюцию звезд, ядерные превращения, квантование электронных орбит и т.п. С помощью моделей из виртуальной лаборатории, можно смоделировать различные физические процессы. Демонстрация опытов, микропроцессов, которые нельзя проделать в школе, возможна без показа реальных экспериментов.

Не менее практичным оказалось использование фотографии плакатов, сделанные цифровым фотоаппаратом. В электронном виде эти плакаты более чётко видны всем в классе, тем более, что можно увеличить необходимую часть плаката.

 Появляется возможность выполнить работу в виртуальной лаборатории путем выбора различных начальных параметров.

Например, в курсе 9 класс есть лабораторная работа «Измерение ускорения свободного падения», которую предлагается, при отсутствии необходимого оборудования, провести по готовому рисунку в учебнике. Насколько эффектнее и интереснее её провести в форме компьютерного эксперимента, возможно с использованием Интернета.

Наличие в школе компьютеров и подключения к сети Интернет позволяет организовать дистанционное обучение учащихся, не имеющих возможности посещать школу.

Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок и позволяют организовывать новые виды учебной деятельности.

Для самостоятельного решения в классе или дома задачи предлагаю задание, правильность решения которых они смогут проверить, поставив компьютерные эксперименты. Самостоятельная проверка полученных результатов при помощи компьютерного эксперимента усиливает познавательный интерес учащихся, делает их работу творческой, а в ряде случая приближает её по характеру к научному исследованию.

Одной из инновационных методик применяемых мною является интерактивное обучение.

Я считаю, что это, прежде всего диалоговое обучение, в ходе которого осуществляется взаимодействие учителя и ученика. Это, прежде всего разнообразные формы групповой работы. При групповой форме работы учащихся на уроке в значительной степени возрастает и индивидуальная помощь каждому ученику, как со стороны учителя, так и своих товарищей. При этом помогающий получает не меньшую помощь, так как его знания актуализируются, конкретизируются, приобретают гибкость, закрепляются именно при объяснении своему однокласснику. Руководители групп и их состав подбираются мною по принципу объединения школьников разного уровня обученности, информированности по данному предмету, совместимости учащихся, что позволяет им взаимно дополнять и обогащать друг друга. Наиболее известные формы, применяемые мной – «вертушка», «аквариум», «мозговой штурм».

Личность ребенка формируется в процессе его собственной деятельности, которая, в свою очередь, возможна только в общении с взрослыми, во взаимодействии с ними и под их постоянным руководством. Через общение лежит путь к родству душ. 45 минут урока для меня – это не только интеллектуальное напряжение, но и простое человеческое общение.

В новой, реформированной школе школьнику должно быть интересно и комфортно учиться, в такую школу ребенок будет приходить с удовольствием, предвкушая радость от встречи со сверстниками и учителями.

Внедрение новых образовательных технологий в учебный процесс меняет методику обучения, позволяет наряду с традиционными методами, приемами и способами использовать моделирование физических процессов, анимации, персональный компьютер, которые способствуют созданию на занятиях наглядных образов на уровне сущности, межпредметной интеграции знаний, творческому развитию мышления, активизируя учебную деятельность учащихся.

Используемая литература:

«Обучение деятельности на уроках физики» Е.А. Румбешта, ж. «Физика в школе» №7. 2003.

«Экспериментальные задания» В.Ф. Шилов. Ученические мини-проекты).

Intel Обучение для будущего, Москва 2004

Новые педагогические и информационные технологии в системе образования / Под ред. Е.С.Полат – М., 2000

Полат Е.С. Типология телекоммуникационных проектов. Наука и школа – № 4, 1997