Статья  на тему: «Роль физического эксперимента на уроках физики»

Цель исследования заключается в повышении эффективности учебно – воспитательного процесса посредством разработки и использования на уроках экспериментальных работ учащихся.

Гипотеза исследования состоит в предположении, что эффективность процесса изучения предмета повысится, если:

-отобран содержательный компонент экспериментальной работы учащихся;

-определены функции, формы организации, методические приёмы, средства экспериментально – исследовательской деятельности учащихся.

Для реализации поставленной цели и в соответствии с выдвинутой гипотезой были определены следующие задачи:

1.подобрать литературу по данному вопросу;

2.изучить методику поэтапной организации экспериментальной работы; 3.разработать типы уроков или их элементы с применением данной методики;

4.проанализировать эффективность работы методики.

Для достижения поставленной цели использовались следующие методы: в параллелях проводились уроки разного типа: в одном классе материал изучался традиционными методами, в другом проводились учениками эксперименты или на уроке присутствовали элементы исследований. Затем анализировались знания учащихся, полученные на данных уроках. Сравнивалась эффективность уроков, проводилась рефлексия среди учеников. Если учитель владеет методикой проведения уроков, на которых эксперимент играет главную роль и может применять её на практике при обучении детей, то из таких учеников, несомненно, формируется умелая и мыслящая личность. Физический эксперимент – это наблюдение и анализ исследуемых явлений в определённых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздать его всякий раз при фиксированных условиях.

Первый этап. Формирование первоначальных практических умений и навыков – демонстрационный эксперимент. Демонстрация иллюстрирует теоретические положения, излагаемые на уроке учителем, и подготавливает к самостоятельному проведению фронтальных лабораторных работ. Демонстрационный эксперимент не исчерпывает всех возможностей активного восприятия учащимися изучаемых явлений, поскольку ученики только наблюдают. Практические умения и навыки вырабатываются в ходе ученического эксперимента.

Второй этап. Фронтальные лабораторные работы – вид практических работ, выполняемых в процессе изучаемого материала, когда учащиеся класса одновременно выполняют однотипный эксперимент, используя одинаковое оборудование.

Фронтальные лабораторные работы делятся:

1.По времени (кратковременные, длительные)

2.По целям и содержанию (наблюдение физических явлений, ознакомление с приборами, выполнение косвенных измерений, установление зависимости между физическими величинами, сборка и изучение принципа действия установок, измерение физических величин, изучение законов, измерение физических постоянных)

3.По дидактической задаче (исследовательские, иллюстративные)

На фронтальных лабораторных работах преодолевается разрыв теории с практикой, прослеживается очевидная связь науки и техники, развиваются и углубляются первоначальные представления, формируются понятия, как основной элемент научных знаний, развивается интерес, способствующий самостоятельной деятельности. Но с другой стороны фронтальные лабораторные работы формируют только простейшие умения и навыки, а не обобщённые практические умения, так необходимые в современных исследованиях. Эти задачи можно решить при организации физического практикума.

Третий этап. Физический практикум – практическая работа, выполняемая учащимися в завершение изучения раздела курса или в конце года, проводится с большей долей самостоятельности, на более сложном оборудовании. При выполнении практикума происходит повторение, углубление, расширение, обобщение и систематизация знаний по различным темам, развитие и совершенствование экспериментальных умений и навыков.

Физический практикум делится:

1.Эксперимент с использованием компьютера.

2.Домашний эксперимент (используются самодельные приборы или предметы домашнего обихода).

3.Экспериментальные задачи (задачи, решение которых проверяется опытом, задачи, для которых исходные данные получают из опыта).

При решении экспериментальных задач исчезает формальный подход к обучению, развиваются внимание, творческое мышление, устраняются недостатки в знаниях, совершенствуются навыки в обращении с приборами.Домашний эксперимент приучает учащихся к расширению полученных на уроке знаний и добыванию новых, формируют экспериментальные умения через использование предметов домашнего обихода и самодельных приборов, развивают интерес.Возможности компьютера позволяют варьировать условиями эксперимента, самостоятельно конструировать модели установок и наблюдать за их работой, формировать умения производить расчёты в автоматическом режиме. Данный вид эксперимента способствует развитию пространственного воображения и творческого мышления.

 Демонстрационный эксперимент является одной из составляющих учебного физического эксперимента и представляет собой воспроизведение физических явлений учителем на демонстрационном столе с помощью специальных приборов. Он относится к иллюстративным эмпирическим методам обучения. Роль демонстрационного эксперимента в обучении определяется той ролью, которую эксперимент играет в физикенауке как источник знаний и критерий их истинности, и его возможностями для организации учебно-познавательной деятельности учащихся.

Значение демонстрационного физического эксперимента заключается в том, что:

-учащиеся знакомятся с экспериментальным методом познания в физике, с ролью эксперимента в физических исследованиях (в итоге у них формируется научное мировоззрение);

-у учащихся формируются некоторые экспериментальные умения: наблюдать явления, выдвигать гипотезы, планировать эксперимент, анализировать результаты, устанавливать зависимости между величинами, делать выводы и т.п.

Демонстрационный эксперимент, являясь средством наглядности, способствует организации восприятия учащимися учебного материала, его пониманию и запоминанию; позволяет осуществить политехническое обучение учащихся; способствует повышению интереса к изучению физике и созданию мотивации учения. Но при проведении учителем демонстрационного эксперимента учащиеся только пассивно наблюдают за опытом, проводимым учителем, сами при этом ничего не делают собственными руками.

Следовательно, необходимо наличие самостоятельного эксперимента учащихся по физике.

Обучение физике нельзя представить только в виде теоретических занятий, даже если учащимся на занятиях показываются демонстрационные физические опыты. Ко всем видам чувственного восприятия надо обязательно добавить на занятиях “работу руками”. Это достигается при выполнении учащимися лабораторного физического эксперимента, когда они сами собирают установки, проводят измерения физических величин, выполняют опыты. Лабораторные занятия вызывают у учащихся очень большой интерес, что вполне естественно, так как при этом происходит познание учеником окружающего мира на основе собственного опыта и собственных ощущений.

Значение лабораторных занятий по физике заключается в том, что у учащихся формируются представления о роли и месте эксперимента в познании. При выполнении опытов у учащихся формируются экспериментальные умения, которые включают в себя как интеллектуальные умения, так и практические. К первой группе относятся умения: определять цель эксперимента, выдвигать

гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результаты, оформлять отчет о проделанной работе. Ко второй группе относятся умения: собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять, экспериментировать.

Кроме того, значение лабораторного эксперимента заключается в том, что при его выполнении у учащихся вырабатываются такие важные личностные качества, как аккуратность в работе приборами; соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, в записях, которые делаются во время эксперимента, организованность, настойчивость в получении результата. У них формируется определенная культура умственного и физического труда.

Фронтальные лабораторные работы - это такой вид практических работ, когда все учащиеся класса одновременно выполняют однотипный эксперимент, используя одинаковое оборудование. Фронтальные лабораторные работы выполняются чаще всего группой учащихся, состоящей из двух человек, иногда имеется возможность организовать индивидуальную работу. Соответственно в кабинете должно быть 15-20 комплектов приборов для фронтальных лабораторных работ. Общее количество таких приборов будет составлять около тысячи штук. Названия фронтальных лабораторных работ приводятся в учебных программах. Их достаточно много, они предусмотрены практически по каждой теме курса физики. Перед проведением работы учитель выявляет подготовленность учащихся к сознательному выполнению работы, определяет вместе с ними ее цель, обсуждает ход выполнения работы, правила работы с приборами, методы вычисления погрешностей измерений. Фронтальные лабораторные работы не очень сложны по содержанию, тесно связаны хронологически с изучаемым материалом и рассчитаны, как правило, на один урок. Описания лабораторных работ можно найти в школьных учебниках по физике.

Физический практикум проводится с целью повторения, углубления, расширения и обобщения полученных знаний из разных тем курса физики; развития и

совершенствования у учащихся экспериментальных умений путем использования более сложного оборудования, более сложного эксперимента; формирования у них самостоятельности при решении задач, связанных с экспериментом. Физический практикум не связан по времени с изучаемым материалом, он проводится, как правило, в конце учебного года, иногда - в конце первого и второго полугодий и включает серию опытов по той или иной теме. Работы физического практикума учащиеся выполняют в группе из 2-4 человек на различном оборудовании; на следующих занятиях происходит смена работ, что делается по специально составленному графику. Составляя график, учитывают число учащихся в классе, число работ практикума, наличие оборудования. На каждую работу физического практикума отводятся два учебных часа, что требует введения в расписание сдвоенных уроков по физике. Это представляет затруднения. По этой причине и из-за недостатка необходимого оборудования практикуют одночасовые работы физического практикума. Следует отметить, что предпочтительными являются двухчасовые работы, поскольку работы практикума сложнее, чем фронтальные лабораторные работы, выполняются они на более сложном оборудовании, причем для самостоятельного участия учеников значительно больше, чем в случае фронтальных лабораторных работ. К каждой работе учитель должен составить инструкцию, которая должна содержать: название, цель, список приборов и оборудования, краткую теорию, описание неизвестных учащимся приборов, план выполнения работы. После проведения работы учащиеся должны сдать отчет, который должен содержать: название работы, цель работы, список приборов, схему или рисунок установки, план выполнения работы, таблицу результатов, формулы, по которым вычислялись значения величин, вычисления погрешностей измерений, выводы. При оценке работы учащихся в практикуме следует учитывать их подготовку к работе, отчет о работе, уровень сформированности умений, понимание теоретического материала, используемых методов экспериментального исследования.

Фронтальный эксперимент прочно вошел в методику преподавания физики. Призванный утвердить физику как науку опытную, он выполняет разнообразные учебные функции: первого знакомства с новым явлением; иллюстрации изучаемого материала; изменения количественных характеристик явления; проверки сформулированного преподавателем закона; развития у учащихся экспериментальных навыков.

Следовательно, место фронтального эксперимента при изучении физики может быть различным.

Все эти виды обеспечивают осуществление принципа наглядности, сознательности, активной познавательной деятельности учащихся, политехнизма в преподавании курса физики.

Кроме общих задач  каждый вид имеет более узкое целевое назначение, особенности в методике проведения и технике постановки.

Демонстрационный эксперимент не может быть подменен примерами из жизненных наблюдений учащихся. Во-первых, эти наблюдения неодинаковы у разных учащихся, а поэтому они не могут являться основой для формирования нового знания. Во-вторых, явление или процесс происходят в сложной взаимосвязи с другими побочными явлениями. Демонстрационные опыты должны воспроизводить эти явления с минимумом побочных явлений.

Велика роль демонстрационных экспериментов при повторении учебного материала.

Действенность знаний учащихся в большей мере зависит от самостоятельности и активности мышления учащихся, их творческих способностей, умения ставить и решать познавательные проблемы.

Одним из средств активного познания учащимися явлений природы является выдвижение и решение вопросов проблемного характера. Организующим толчком в самостоятельном исследовании учебной проблемы становится демонстрационный физический эксперимент, проводимый преподавателем на занятии.

Повторно проводимые опыты позволяют учащимся ярче воспроизвести в памяти ранее изученный материал, глубже вникнуть в сущность физических явлений и закономерностей, подметить ранее ускользнувшие от внимания черты и свойства изучаемых объектов.

Умения и навыки подготовки и проведения на уроках педагогически эффективных опытов по различным темам курса физики являются большим искусством.

Педагогической эффективности любого демонстрационного эксперимента можно достичь только при определенной методике показа демонстрационных опытов. Одно из первых методических требований – органическая связь демонстрационного опыта с изложение учебного материала. Для осуществления такой связи опыты должны быть кратковременными, но несмотря на это они должны быть предельно убедительными и ясными.

Важным методическим вопросом является место демонстрационного опыта на занятии.

Место опыта определяется выбранной учителем методикой изложения нового материала.

Итак, эксперимент, как педагогический метод, обладает широкими дидактическими возможностями. Интерес к нему как методу обучения обусловлен, в частности, тем, что данный вид заданий представляет учащимся достаточно редкую возможность самостоятельно выявить первопричину физического явления на опыте в процессе его непосредственного рассмотрения. Базируясь на самом простейшем оборудовании и даже предметах обихода, эксперимент приближает физику к нам, превращая её в представлениях учащихся из абстрактной системы знаний в науку, изучающую «мир вокруг нас». Тем самым подчёркивается практическая востребованность физических знаний, их значимость в обычной жизни. В учебном процессе, где широко используется эксперимент, нет исходящего от педагога потока информации, нет скуки, лени, пассивности учеников. Учитель ведёт ученика по пути субъективного открытия. При такой организации учебно – воспитательного процесса меняться в ученике могут все психические функции: восприятие, внимание, память, мышление, а также отдельные качества личности – ответственность, самостоятельность и другие, т.е. развивается личность ребёнка в целом.

Для организации уроков с использованием любого вида эксперимента, учителям физики необходимо ориентироваться на уровень развития учеников, самим владеть методикой проведения эксперимента, уметь обучить школьников выполнять опыты.

При планировании уроков, учителям физики, могу порекомендовать использовать следующие подходы:

1)  исследовательский подход, т.е. обучение через открытие. Этот вариант срабатывает при изучении материала.

2)  заменять традиционные лабораторные работы на более интересные, добавив, например,дополнительное задание или изменить порядок работы. Желательно, чтобы алгоритм работы ученики составляли сами.

3)  чаще использовать домашний эксперимент.

4)  не в коем случае не отказываться от лабораторного практикума.

Чтобы ученикам легче было выполнить то или иное задание, можно познакомить их со следующим алгоритмом действий при постановке эксперимента:

1.  Цель (что я хочу узнать?)

2.  Замысел эксперимента

1)  Какова идея опыта?

2)  Что и каким образом будем изменять? Что на это должно реагировать?

3)  Какие параметры остаются постоянными? Как добиться этого? Как следить за этим?

3.  Оборудование (какие нужны приборы, материалы, какая должна быть установка для эксперимента: схема, рисунок)

4.  Ход работы (план действий)

5.  Результаты (что получено – цифры, факты…Их наглядные представления – таблица, схема, график)

6.  Выводы (насколько точны результаты, расчёт погрешностей)

7.  Обдумывание результатов и взгляд в будущее (как изменить опыт, чтобы результаты стали лучше? Можно ли продолжить исследование? Для чего? Как?) Вывод.

Таким образом, изучив методику проведения эксперимента и его применения на уроках физики, я пришла к выводу, что эксперимент является самой важной частью любого урока. Все выше перечисленные формы эксперимента оправдывают себя. Так, например, изложенная методика решения экспериментальных задач с помощью логических схем даёт такие результаты: за один урок ученик решает обычно от 3 до 7 задач. Примерно от 40 до 60 % учащихся в классе получают хорошие и отличные оценки, а учитель только управляет учебно – воспитательной работой, её дифференциацией на основе учёта особенностей ребят.

Как правило, ученики далеко не все любят выполнять домашние задания. Если же домашний эксперимент можно выполнить с помощью подручных средств, то % выполнения такой работы достигает в среднем 95% . Кроме этого у ребят возникает множество вопросов после выполнения домашнего эксперимента, а это значит, что возрастает их интерес к предмету. Выполняя лабораторный практикум в конце учебного года, примерно 15% учеников повышают свои оценки. Практикум позволяет ещё раз повторить изученный материал, обратить внимание на вопросы вызывающие затруднения и разобраться в них. При использовании лаборатории L – микро ученик на лабораторной работе получает не набор приборов, а тематический комплект, который позволяет выбирать эксперимент по объявленной теме самостоятельно. Это даёт свободу творчества обучающемуся, учитель же, в свою очередь, получает возможность реализовать любые методы и приёмы, любой уровень дифференцированного подхода к учащимся. В результате всего этого материал усваивается лучше, повышается успеваемость, растёт качество.