Мозг и обучение. Методика реализации функциональныхвозможностей мозга (стр. 3 )

Решая подобные задачи, учащиеся используют сформировавшиеся в раннем возрасте способности, которые ещё не утратили при левополушарном обучении, изменяющем стиль восприятия мира с чувственного на преимущественно рассудочный. Необходимо хотя бы сохранить эти способности в процессе обучения, ибо без них не может быть творческой личности.

Все задачи, направленные на осмысление изучаемого материала, должны даваться в общем виде без конкретизации условий. Конкретные условия, как правило, отвлекают внимание ученика от основного содержания задачи; кроме того, задача, поставленная в общем виде, предоставляет свободу выбора стратегии мышления, расширяет возможности использования индивидуального опыта. Ниже приводиться пример постановки системы задач в общем виде для организации самостоятельной мыслительной деятельности учащихся на уроках при изучении темы «Механические колебания» (9 класс).

1 урок. Дать силовые, динамические, энергетические характеристики наблюдаемым колебаниям (используется нитяной и пружинный маятники, рис. 8.1) и сделать выводы об особенностях изменения всех параметров.

2-3 урок. На основе наблюдений за движением конического или пружинного маятников (рис.8.2 и 8.3) построить математическую модель движения и определить зависимость периода от основных физических характеристик колеблющейся системы. На основе только наблюдений за одновременным движением двух нитяных маятников разной длины определить соотношение их длин (рис.8.4).

4 урок. Решить задачи на выбор:

1. Определить практически ускорение свободного падения.

2. Определить практически радиус кривизны вогнутой сферической поверхности при помощи шарика и секундомера.

3. Описать, как можно определить высоту какого-либо предмета при помощи секундомера.

4. Дать ответ в математической форме на вопрос: «Во сколько раз период колебаний нитяного маятника на Луне будет больше, чем на Земле?»

5 урок. На основе экспериментальной установки (рис.8.5), состоящей их двух нитяных маятников, настроенных в резонанс (одного – скрытого от учащихся экраном), предлагается указать причины периодических изменений амплитуды колебаний у наблюдаемого маятника.

Часть задач, предлагаемых учащимся, направлена на познание сущности наблюдаемого процесса. Другая – на достижение какого-либо искомого практического результата, т. е. на приобретение опыта по практическому использованию этих знаний. Все задачи в той или иной степени содержат элементы неопределённости, в связи с чем в их решении должны присутствовать интуитивные процессы наряду с репродуктивными. Переход к задачам с конкретными условиями целесообразен при детализации уже усвоенного материала или при необходимости привития каких-либо конкретных навыков (навыков измерений, действий над размерностями физических величин и т. д.).

В задачах должна присутствовать необходимость установления разносторонних смысловых связей между новой информацией и ранее приобретённой, т. е. непрерывный анализ и синтез возрастающего объёма информации как целого.

Рис.8.

Формирование осознанных смысловых связей позволяет ученику самостоятельно или при поддержке учителя прогнозировать дальнейшее смысловое развитие материала. На основании чего он способен самостоятельно прийти к новым необходимым понятиям, к установлению новых закономерностей в изучаемом явлении, событии, вопросе. Это будет продукт его умственной деятельности.

Подумаешь, Америку открыл!

Ещё в пелёнках это мы знавали!

А я один, как клад, её открыл

И позабыть уже смогу едва ли.

………………………………….

Она во мне. Я жил, её тая.

Я, стиснув зубы, в муках, на пределе,

Её добыл. Вот истина моя!

Вы ж до сих пор банальностью владели.

Автор этих поэтических строк Евгений Винокуров выражает суть одного из основных принципов, который должен реализовываться в процессе обучения.

Это принцип самопознания истины. При котором ученик, опираясь на присущие только ему скрытые механизмы мышления, проходит свой собственный путь открытия истины. Этот процесс сопровождается преобразованием энграммы памяти, когда в результате перестройки прежних и формировании новых межнейронных связей возникает гармония между прежними и новыми элементами архитектуры его памяти.

Многие убеждены, что без объяснения учителем изучаемого материала обойтись нельзя. Но при этом в памяти ученика мало что остаётся (что отмечалось ранее). Кроме того, объяснение, не соответствующее уровню его мышления, не ведёт к истине, а уводит от истины порой так далеко, что у него пропадает к ней всякий интерес. При таком способе обучения учитель, стремясь объяснить как можно лучше материал, затрачивая при этом значительные усилия, в действительности пытается строить крышу без стен или стены без фундамента, сооружая нелепую фрагментарную архитектуру памяти в головах своих подопечных, ибо среди них всегда есть те, кто что-то не понял, что-то пропустил, не выучил; те, у кого формируются разрозненные знания, о которых писал: «…Понятия и даже идеи лежат в голове его такими мёртвыми вереницами, как лежат по преданию оцепенелые от стужи ласточки: один ряд лежит возле другого, не зная о существовании друг друга, и две идеи, самые близкие, самые родственные между собой, могут прожить в такой, поистине тёмной, голове десятки лет и не увидеть друг друга» [27, с.296].

Нельзя преподносить истину ученику, она может оказаться для него бесплодной. Необходимо научить его находить истину, тогда она станет основой его убеждений, его мировоззрения.

И, наконец, необходимо учесть, что логически-знаковое, аналитическое, образное и интуитивное мышление – это компоненты единой распределённой нервной системы, охватывающей оба полушария, обеспечивающей в естественных условиях мыслительную деятельность мозга. Следовательно, изучаемый информационный материал должен стать не предметом для механического запоминания, а инструментом для активизации всех компонентов мышления. Тогда познавательный процесс будет наиболее естественным и эффективным.

3. МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МОЗГА

«…конкретный ход развития биологических структур мозга не записан в генах.»

Итак,

– считая, что эволюционно-обусловленным естественным формированием осознанных знаний в долговременной памяти является обязательное совместное участие внутримозговых механизмов: внимания, памяти, мышления и эмоций, – полагая, что высшие аналитико-синтетические процессы осуществляются при совместном участии I и II сигнальных систем;

– учитывая функциональную асимметрию полушарий, тот факт, что дети мыслят вначале образами, а затем словами, вероятную полицикличность этого процесса;

– учитывая, что творчество связано с сознательными и бессознательными процессами;

– считая, что наиболее естественная реализация функциональных возможностей мозга осуществляется при самостоятельной познавательной деятельности учащихся, направляемой учителем, необходимо ввести в метод обучения следующие принципы:

1.  Обучение должно быть обращено как к левому, так и к правому полушариям, как к сфере сознательного, так и бессознательного.

2.  Оно должно быть направлено на реализацию функциональных возможностей мозга ребёнка, на развитие его способностей.

3.  Информационный материал должен использоваться как инструмент для достижения этой цели.

4.  Самостоятельность мыслительной деятельности учащихся должна быть основой учебного процесса.

5.  Там, где возможно, необходимо предоставить ученикам свободу выбора учебной деятельности (теоретической или практической, репродуктивной или творческой направленности), связанной с особенностями и возможностями их мышления.

6.  Изучение материала по логически завершённым блокам (темам). По каждой теме проводится вариативная система уроков. Система уроков служит для переработки учеником накопленного материала, в процессе которой учитель стимулирует непрерывно возрастающую мыслительную деятельность учащихся, направленную на совершенствование того или иного типа мышления.

7.  Оценка мыслительной деятельности ученика должна определяться успехами, а не недостатками или ошибками, они естественны и неизбежны, следовательно, не наказуемы.

8.  Учитель должен быть режиссёром умственной деятельности учащихся, а не источником готовых истин.

9.  Учебный процесс должен быть психологически комфортным для всех его участников.

3.1. Организация процесса обучения

Необходимо создание психологического комфорта через атмосферу доброжелательности и уважению к мнению каждого. При этом ученик имеет право на ошибку, она естественна, а, следовательно, не наказуема. У ученика исчезает унизительное чувство страха и неуверенности. Поощряется любая интересная мысль, любая инициатива в учебной деятельности; свобода определения объёма изучаемого самостоятельно конкретного материала, свобода выбора предлагаемых работ (работы даются с учётом особенностей мышления, разного уровня сложности). Для организации благоприятных условий развития мышления, кроме психологического комфорта, создаются условия максимальной активности в работе, которая возможна при условии резонанса предлагаемой учителем деятельности с особенностями мышления учащихся. Кроме того, оценивается не только качество работы ученика, но и его активность. Пока идёт осмысление учебного материала, исключаются принудительные ответы учащихся (см. раздел «Оценка работы учащихся»). Перед началом обучения родители и учащиеся детально знакомятся с организацией процесса обучения.

3.2. Общее содержание процесса

Исключаются традиционные элементы урока: опрос, объяснение учителем нового материала, закрепление, домашнее задание, определяемое учителем.

Опрос – проверка механической кратковременной памяти.

Объяснение урока учителем – отдых мысли ученика или пассивная работа; закрепление – закреплять нечего, рано; домашнее задание – то, что по желанию учителя ученик должен запомнить к следующему уроку. Всё это мало способствует развитию мышления учащихся.

Для того чтобы польза была максимальной, необходима активная работа мысли ученика на протяжении урока, направляемая учителем. Необходим диалог ученика и учителя, оставляющий след в мышлении ученика, необходимо, чтобы учитель и ученик были партнерами, пусть не совсем равными в рассмотрении вопросов, но для этого ученики должны прийти на урок со своими мыслями, представлениями об этом материале. Как показал опыт, они работают с учебной литературой самостоятельно с большим интересом, чем если бы их предварительно познакомили с её содержанием, при этом объём материала к данной теме они определяют сами, часто выходя за рамки школьного учебника. Учитель же определяет только тему, которая будет рассматриваться на следующем уроке (уроках) без конкретизации.

Появляются навыки рациональной самостоятельной работы с литературой, кроме того, материал готовится с опережением, всегда есть резерв времени, каждый работает по своим возможностям.

По изучаемой самостоятельно учащимися теме проводится система уроков, количество которых определяется сложностью и объёмом темы, а также интенсивностью усвоения её учащимися. Эти уроки условно можно разделить на следующие:

1.  Целевой урок.

2.  Урок обсуждения материала и коррекции знаний.

3.  Урок математического моделирования физических процессов.

4.  Урок практического применения знаний.

5.  Урок творчества (урок проверки своих возможностей).

В этой системе уроков реализуются следующие принципы организации мыслительной деятельности учащихся:

1. Самостоятельность учебной (мыслительной деятельности).

2. Право выбора учебной деятельности (реализация выбора стратегии мышления).

3. Переход от простых к всё более сложным мыслительным операциям.

4. Цикличность мыслительных процессов.

5. Постановка и решение различных задач (проблем) в общем виде. Построение мыслительных процессов на основе общих понятий и соответствующего чувственного опыта.

6. Непрерывный анализ и синтез возрастающего объёма учебной информации.

Реализация этих принципов приводит к развитию мышления, в том числе творческого, к более эффективному функционированию памяти, к формированию осмысленных знаний и опыта по их использованию.

Рис.9. Образные представления об электрическом токе в металлах одной и той же ученицы в 8 (рис. а) и в 10 (рис. в) классах.

Результаты мыслительной деятельности учеников контролируются учителем на словесно-математическом и зрительно-образном уровнях. Контроль за формированием внутренних образов, связанных с изучаемым физическим процессом, необходим, ибо искажение внутреннего образа или его отсутствие является одной из причин возникновения ошибочных представлений в сознании ученика. Ученикам предлагается дать не только словесное или математическое описание изучаемого процесса, но и воспроизвести его зрительный образ в динамике (описанный, к примеру, математическим уравнением) или изобразить его на рисунке согласно своим представлениям (рис.9). Сравнивая действительный процесс или его изображение с воображаемым, ученики лучше видят и понимают ошибки, чем при словесном объяснении. Кроме того, у них формируется способность к зрительному абстрагированию, развивается воображение, что необходимо для творческого мышления.

В своей работе, посвящённой проблеме организации памяти, Даниэль Лапп (1993) утверждает: «Творческая мысль опирается на зрительное воображение. Это единственная возможность обойти логические схемы, сковывающие наш ум». Концепция относительности, по утверждению Альберта Эйнштейна, родилась в его голове из вихря зрительных образов, и далее он высказывает предположение: «По-видимому, слова языка в их письменной или устной форме не играют никакой роли в механизме мышления. Психические сущности, которые, вероятно, служат элементами мысли, – это определённые знаки и более или менее ясные образы, которые можно “произвольно” воспроизводить и комбинировать между собой… Обычные слова и другие знаки приходится мучительно изыскивать лишь на втором этапе, когда упомянутая игра ассоциаций достаточно установилась и может быть по желанию воспроизведена…» [Цит. по 12, с.19].

Материал темы (логически завершённого блока) изучается учащимися самостоятельно в два этапа:

1 – самостоятельная работа дома; 2 – самостоятельная работа под руководством учителя на уроке. Материал каждой последующей темы даётся в начале второго этапа работы над предыдущей темой, дома идёт предварительная подготовка последующей. Цель первого этапа - накопление необходимой информации и установление смысловых связей между её элементами в доступных для каждого ученика пределах. Цель второго – использование учителем приобретённого и приобретаемого информационного материала учениками как многоцелевого инструмента для реализации функциональных возможностей мозга: памяти, мышления, эмоций, интуиции и т. д.

3.2.1. Целевой урок

Учащиеся должны знать, что и зачем они будут изучать. Эти уроки проводятся учителем в начале новых разделов физики. Даётся общий обзор раздела, историческая справка, практическое значение, определяется цель работы по этому разделу и первая тема самостоятельной работы.

3.2.2. Урок обсуждения материала и коррекции знаний

Во время коллективного обсуждения учитель предлагает не пересказывать текст учебника, а высказать своё мнение по тем или иным ключевым вопросам темы, придерживаясь принципа, выраженного Г. Лессингом: «Спорьте, заблуждайтесь, ошибайтесь, но ради бога, размышляйте, и хотя криво, но сами». На этом уроке учитель видит наиболее чётко «работу» мысли учеников, получает достаточную информацию о характере, особенности их мышления и, следовательно, может создать наиболее полезный, благоприятный режим работы.

При помощи системы вопросов и постановки проблемных демонстраций учитель определяет объём информации, которой владеют ученики, выясняет характер установившихся первоначальных смысловых связей между элементами информации; помогает сформулировать недостающие, выделить в смысловой связи основное содержание информации. Иными словами, выясняется глубина понимания теоретического материала, если необходимо, производится коррекция знаний. Так как ошибки в понимании материала могут быть и они вполне естественны, мысль учащихся направляется так, чтобы они сами пришли к верному решению или пришли к мысли о необходимости дальнейшего расширения знаний по этой теме.

Вопросы учителя должны быть информационными сигналами, включающими механизмы внимания, памяти, мышления ученика. Сами вопросы и процесс поиска ответа должны вызывать эмоциональную реакцию у учащихся. При этом степень их эмоциональной реакции связана с реакцией учителя и может быть усилена в ту или иную сторону. Если вопросы достигают цели, то информация оказывается в ДП с первого предъявления, и ученики уйдут с урока не с 5 % информации в памяти.

При самостоятельном изучении материала и последующем обсуждении его на уроке в лучшем положении оказываются учащиеся с развитым абстрактным (левополушарным) мышлением, т. к. текст в большинстве учебников содержит большое количество абстрактных понятий. В худшем положении оказываются ученики, у которых преобладает образное (правополушарное) мышление, для них возникает порой непреодолимый барьер в понимании такого материала. В таком случае при обсуждении темы учитель должен абстрактное превратить в нечто конкретное, предметное, чтобы предоставить возможность активно работать ученикам с образным мышлением.

3.2.3. Урок математического моделирования

Перевод на язык математики изучаемого физического процесса завершает формирование смысловой логической связи между его основными понятиями (параметрами), делая эту связь контрастной, предельно лаконичной, формализованной, освобождённой от вспомогательной, второстепенной информации.

При механическом, бездумном заучивании у учащихся теряется всякая связь между математической моделью процесса и его реальным содержанием. Язык математики становится для них мёртвым. Но и при осмысленном восприятии информации математическая модель будет наполнена реальным содержанием только тогда, когда будет построена ими на основе непосредственных наблюдений физического процесса. И только позднее, по мере формирования глубоко осмысленных знаний и зрительного опыта, связанного с изучаемым предметом, у них проявляется способность к построению предметно-образных или образно-символических моделей в своём воображении и созданию на их основе или реального устройства, или его математической модели, т. е. формируются творческие способности.

На таком уроке (уроках) учащимся предлагается дать математическое описание реального процесса, непосредственно наблюдаемого ими ранее или осуществить обратную операцию – воспроизвести зрительный образ процесса на основе его математической модели. Далее им предлагается перейти к созданию воображаемых ситуаций с их последующим словесным или математическим описанием и практической реализацией при необходимости (смотрите раздел «Роль физического эксперимента»).

3.2.4. Урок (уроки) практического применения знаний

На этом уроке осуществляется переход от ранее приобретённых научных, теоретических знаний к овладению опытом по их практическому применению. Иными словами, переход от задач на нахождение каких-либо знаний об объектах или процессах в природе и их характеристиках к задачам на получение какого-то искомого практического результата (технического устройства, программы какого-либо действия, измерения, исследования и т. д.).

В зависимости от содержания изучаемого материала и учебной необходимости учащимся предлагаются одновременно на выбор несколько задач, рассчитанных на разный тип мышления. Одновременно даются задачи на разработку математической модели какого-либо реального физического процесса, задачи на теоретическое обоснование практической целесообразности какого-либо устройства, какого-либо действия, экспериментальные задачи и практические работы (примеры таких задач давались ранее).

Практика показала: учащиеся выбирают для решения те задачи, которые в большей степени соответствуют содержанию их опыта и складу мышления. Одни предпочитают задачи экспериментальные, другие – теоретические, одни – репродуктивные, другие – с творческими компонентами.

Выполнение задач в области наибольших возможностей формирует у учащихся необходимую уверенность в своих действиях, уверенность в достижении успеха, повышает их учебную активность. В то же время у учителя появляется возможность определить не только достоинства, но и наиболее слабые стороны мышления и связанные с ними области наименьшего опыта по тем задачам, решения которых ученики избегают. Объясняя предполагаемые причины, учитель ставит учащихся перед осознанной необходимостью в выполнении тех мыслительных операций (в решении тех задач), которые им менее удаются с целью развития слабых сторон мышления.

В результате учащиеся начинают работать над «неудобными» задачами. Таким образом, вся учебная деятельность учащихся на уроках направлена от познания явлений к вскрытию и объяснению их сущности, а на этой основе – к практике. В связи с этим весь познавательный процесс строится на системах задач, направленных на развитие разных сторон мышления и, как следствие – на приобретение ими глубоких теоретических и практических знаний.

3.2.5. Урок проверки своих возможностей

Эти заключительные уроки раздела или темы, на которых учащимся предлагается проверить, насколько свободно они могут использовать свои знания и способности в различных ситуациях, в том числе и нестандартных. В зависимости от характера изучаемого материала предлагаются:

1. Задачи теоретического, практического, исследовательского содержания с многовариантным решением. Например, предложить метод определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости с его последующей практической проверкой и оценкой степени точности.

2. Творческие работы с результатом, имеющим практическую ценность. Например: нужна идея высокопроизводительного способа очистки стручка перца на консервном комбинате. Операция простая: работницы на конвейере отрезают ножом самое слабое место стручка – дно вокруг плодоножки – и вычищают внутренности. Одним из учеников 10-го класса идея способа была сформулирована за три минуты, оформлена окончательно за 20 минут урока. Ученик повторил способ, открытый ранее (авторское свидетельство 3

3. Задачи, при решении которых выдвигается и обосновывается гипотеза какого-либо явления или процесса. Цель этих уроков – дать учащимся почувствовать силу своих знаний, оценить целесообразность всей проделанной ранее работы.

3.3.  Домашняя работа учащихся

Традиционные домашние задания на уроках отсутствуют, учителем предлагается только общее направление работы в начале изучения темы, рекомендуется литература, в дальнейшем по необходимости производится корректировка этой работы.

Так как во время работы поддерживается атмосфера доброжелательности и уважения к любому мнению (интересная мысль поощряется, ошибочная не осуждается), возникает негласное соревнование, где каждый стремится подготовить к уроку такую информацию по теме, которая повысила бы его авторитет в глазах учителя и товарищей, что в свою очередь, определяет объём и содержание работы по теме. В результате за многолетнюю педагогическую практику впервые пришлось столкнуться с таким фактом, когда запланированная мной работа по решению задач из упражнения учебника оказалась уже сделанной рядом учащихся дома по собственной инициативе. Пришлось изменить содержание этой работы на уроке.

Никогда учитель сам не смог бы дать каждому ученику индивидуальное задание, соответствующее его интересам и целям, кроме того случая, когда ученик делает это самостоятельно. Есть ещё один вид домашних работ, которые по желанию могут выбрать учащиеся (срок выполнения произвольный). Это комплекты практических работ разного уровня, сложности и содержания. Выбирая какую-либо работу, ученик выбирает и оценку, которую он получит при полном выполнении работы.

Первый уровень – комплект типовых задач. Оценивается четырьмя баллами по пятибалльной системе (одиннадцать по новой).

Второй уровень – комплект задач повышенной трудности. Оценивается пятью баллами (четырнадцать по новой).

Третий уровень – комплект задач повышенной трудности, решение которых требует знаний, выходящих за рамки программы. Оценивается пятью баллами дважды (двадцать восемь по новой).

Наличие таких заданий дало интересный результат. С большой охотой пользуются этими заданиями в основном те учащиеся, у которых по какой-либо причине успехи в работе не столь значительны.

3.4.  Материально-техническое обеспечение учебной

деятельности учащихся

Организация и проведение учебного процесса, направленного на развитие мышления учащихся, их творческих способностей, в оптимальном для каждого режиме возможно только при создании соответствующей материально-технической базы.

Для обеспечения прав учащихся самим определять объём изучаемого теоретического материала и уровень сложности выполняемых работ необходимо наличие соответствующей литературы и дидактического материала. Для этого в кабинете физики была создана библиотека, содержащая учебную, справочную, научно-популярную литературу, а также дидактический материал, обеспечивающий разнообразную деятельность ученика на уроках и дома.

Чтобы обеспечить право учащихся на выбор индивидуальной деятельности на уроках практического содержания, необходимо:

1.  Наличие теоретических задач разного уровня и содержания.

2.  Наличие материалов и оборудования для экспериментальных задач.

3.  Возможность постановки большего числа лабораторных работ разного уровня сложности и содержания, чем это предусмотрено типовой программой.

Для организации творческой работы на уроках учитель должен обладать как можно большей возможностью экспериментального обеспечения выдвигаемых учащимися идей, т. е. учитель должен предоставить ученику возможность проверить свою идею. Так, на одном из уроков при изучении свойств жидкости ученикам было дано задание: «Найти способ определения и исследования коэффициента поверхностного натяжения жидкости». Ими было предложено 7 различных способов, при обсуждении были определены 4 реальных. Для трёх из них необходимое оборудование и приборы были, а для четвёртого нужно было изменить конструкцию лабораторных весов и изготовить приспособление к ним, что было сделано в мастерской при физическом кабинете. На следующем уроке авторы практически проверили свои идеи, был проведён сравнительный анализ методов по рациональности и степени точности определения коэффициента поверхностного натяжения.

Для развития конструкторской мысли, исследовательских навыков и навыков оценки точности измерений необходимы практические работы, которые не просто подтверждают тот или иной закон физики, а позволяют исследовать законы с достаточно высокой степенью точности различными методами. Тогда у учащихся появляется возможность оценить роль метода и конструктивных особенностей экспериментальной установки в достижении истины.

Для решения всех поставленных задач был создан физический кабинет, несколько отличный от типового. Кроме оборудования и приборов, определяемых перечнем, разработанным НИИ ШОТСО АПН СССР, в кабинете годами комплектовалось оборудование для наиболее эффективных экспериментальных задач, разрабатывались и совершенствовались экспериментальные практические работы и оборудование к ним. К 80% программных работ были внесены те или иные конструктивные изменения, изменена методика проведения многих работ.

По девяти темам автором были созданы не только новые работы, но и созданы приборы, не имеющие аналогов. Для обеспечения всех видов учебной деятельности, как учителя, так и учеников, автором созданы конструкции рабочих мест, соответствующие эстетическим, методическим, гигиеническим нормам и правилам безопасности, с индивидуальными рабочими местами для учащихся, обеспечивающими возможность проведения любых учебных работ. Лабораторные столы по конструкции значительно превосходят аналоги, выпускаемые промышленностью. При кабинете физики есть отдельная мастерская, при помощи которой расширяется экспериментальная база кабинета, совершенствуется его оборудование.

3.5.  Роль физического эксперимента

Опыт обучения школьников такому предмету как физика показал весьма значительную роль той части физического эксперимента, которую они выполняют сами. Этот вид учебной деятельности в основном адресован к правому полушарию так же, как и задачи на чувственное восприятие, задачи развивающие воображение, задачи, содержащие элемент неопределённости, активизирующие интуитивные процессы.

Проблемные демонстрации, экспериментальные задачи, практические экспериментальные работы создают конкретно-образный фундамент изучаемым понятиям и процессам, развивают воссоздающее и творческое воображение, навыки мысленного манипулирования с объектами и конструирования, навыки измерений и исследований, интуицию и изобретательские способности. Кроме того, практическое воспроизведение физических процессов и их исследования способствуют также увеличению разнообразия порождаемых ассоциаций, которые являются одним из источников творчества.

Структурная организация физического эксперимента в старших классах (9, 10, 11) следующая:

Традиционный демонстрационный эксперимент отсутствует, т. к. нет объяснения нового материала учителем. Есть в течение всего учебного года во всех классах при анализе теории физический эксперимент, представляющий систему экспериментальных задач от простых до сложных, от решаемых коллективно до выполняемых индивидуально, направленных на развитие различных сторон самостоятельного мышления учащихся.

Во втором полугодии, когда создана достаточная теоретическая база, позволяющая использовать знания учащихся в более широких пределах, в 9-х классах проводится ряд практических работ (11 работ, 22 часа), направленных на приобретение опыта самостоятельной организации эксперимента с элементами творческого обоснования, определения средств измерений, порядка постановки работы, анализа результатов.

В 10 классе также во втором полугодии ставится ряд практических работ (9 работ, 18 часов) исследовательского характера и работ, направленных на освоение различных методов измерений.

В 11 классе наряду с работами, преследующими те же цели, что и в 10 классе, вводятся работы на оценку экспериментального метода и конструктивных особенностей экспериментальной установки, т. е. работы, направленные на развитие исследовательских и конструкторских навыков (7 работ, 18-20 часов).

3.6.  Экспериментальные задачи

На начальном этапе обсуждения теоретического материала, по мере необходимости, используются простейшие экспериментальные задачи для коррекции формируемой в среде сознания информации. По мере увеличения объёма осознанной информации появляется возможность организации более сложных мыслительных операций, где путём анализа и синтеза известных фактов и событий формируются новые понятия. На этом этапе эксперимент используется для формирования проблемы. При обсуждении законов динамики был поставлен эксперимент, когда на двухметровом рельсе, установленном горизонтально, демонстрировалось столкновение двух одинаковых по массе стальных шаров. Опыт повторялся в разных вариантах. Далее перед учениками ставился вопрос:

«По III закону Ньютона шары действуют друг на друга с равными по модулю силами, массы равны, следовательно, модули ускорений тоже равны. Похоже, и конечные скорости, как результат взаимодействия должны быть одинаковыми? Однако, при каждом опыте мы получаем разные результаты».

Через некоторое время одним из учеников был дан ответ: «От силы зависит ускорение, а не скорость». На просьбу аргументировать ответ, ученик дал объяснение, смысл которого сводился к следующему:

если V0 = 0, то, т. к. – постоянная величина при

равноускоренном движении, то конечная скорость зависит от интервала времени (Dt) взаимодействия.

Далее в ходе обсуждения было выяснено, что время взаимодействия шаров одно и то же, что, в свою очередь, якобы подтверждало выдвинутое ранее предположение относительно равенства конечных скоростей.

Образовались две полярные точки зрения: одна – силы, массы, ускорения и время равны, следовательно, конечные скорости должны быть равными. Другая связана с результатами эксперимента. В такой ситуации появляется возможность повысить эмоциональное напряжение, или, как говорится, «разжечь страсти». Исчезает равнодушие, концентрируется внимание. В попытках отстоять ту или иную точку зрения ученики приближаются к истине или отходят от неё, но в том и другом случаях они вынуждены выходить за рамки поставленной цели, манипулировать информацией, извлекаемой из памяти, использовать свой опыт в анализе наблюдаемых событий на пути синтеза нового понятия. В итоге в сознании тех и других возникает, оставляет след истинный путь к цели.

Далее события развивались следующим образом. Ученик, высказывания которого приводились выше, не желая быть поверженным в своих убеждениях, предложил следующее доказательство своей правоты:

т. к. m1=m2 и время одно и то же, то V1–V01 = –V2+V02, если V01≠V02, то V1≠V2, т. е. конечные скорости будут разными.

Торжество в глазах ученика и затихший класс, ожидающий реакции учителя. Ученик в своих рассуждениях, по сути, самостоятельно пришёл к закону сохранения импульса, о котором до этого не имел представления. Оставался один шаг до окончательного формирования понятия. Упускать такой момент было нельзя.

Если на уроках обсуждения материала физический эксперимент необходим для организации у детей более сложных мыслительных процессов, ибо мышление в действительности идёт от реальных образов и событий к теоретическому в форме понятий, то на уроках практического применения знаний роль и смысл физического эксперимента несколько меняется. На этих уроках учащиеся должны использовать свои знания для самостоятельного обоснования и организации эксперимента с целью проверки идеи или решения практической задачи. Такие задачи чаще даются вместе с теоретическими с правом выбора для ученика той или иной задачи.

Экспериментальные задачи весьма разнообразны по содержанию и могут преследовать различные учебные цели. В качестве примера три задачи:

Задача 1. Каждому ученику даётся отрезок медной проволоки малого сечения и предлагается определить её сопротивление, используя только личные учебные принадлежности (тетрадь, ручку, линейку и т. д.).

Задача 2. Сконструируйте прибор (предложите конструкцию), позволяющий определить силу нормального давления на плоскость при разных углах наклона.

Задача 3. Под стеклянный сосуд с плоским дном, заполненный водой, поместить рисунок, изображение которого наблюдать через линзу, меняя её положение относительно сосуда. Затем опустить линзу в воду и вновь повторить наблюдение, меняя положение линзы вместе с сосудом относительно рисунка. Результаты наблюдений объяснить.

Первая задача относится к категории задач, разрушающих стереотип мышления. Вторая задача, в которой формируемый в сознании образ может быть воплощен в реальный, развивает образное мышление, третья – задача-иллюстрация, развивающая логическое мышление.