ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ – ВАЖНЫЙ АСПЕКТ ПРОФИЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ.
- учитель физики высшей категории
(ГУО «Лицей №2 г. Минска»)
Экспериментальные исследования значительно отличаются от привычных лабораторных работ. При этом, очевидно, что в старших классах, работающих на профильном уровне организация экспериментальных исследований просто необходима для более качественного обучения.
В ходе выполнения исследований у учащихся формируются исследовательские компетенции, которые рассматриваются как важнейшие способности человека к самостоятельному познанию, к разрешению проблем, к оптимальному выбору стратегий поведения и деятельности. Как точно заметил в своей статье «Экспериментальные исследования учащихся: актуальность, проблемы и поиск решений»: «задача обучения учащихся состоит не только в сообщении знаний, но и в превращении этих знаний в средство творческого освоения мира, в инструмент саморазвития учащихся» [1].
Необходимость развития таких умений заложена и в концепции профильного обучения в учреждениях, обеспечивающих получение общего среднего образования. Одной из задач профильного обучения отмечается развитие творческих способностей учащихся, формирование системы представлений, ценностных ориентации, познавательных, предметных и исследовательских умений и компетенций, обеспечивающих выпускнику готовность к продолжению профессионального образования.
Кроме того, сама наука физика подразумевает исследование, т. е. выполнение экспериментальных исследований прямой путь к более глубокому усвоению содержания.
Учебные исследования учащихся принципиально отличаются от научных экспериментов: по степени новизны, по используемой аппаратуре, по сложности, по допускаемым погрешностям в измерениях и т. п. Поэтому, «важно, чтобы учащиеся в своих экспериментах проходили все стадии, которые характерны для «взрослых», исследований: осознание проблемы, определение цели исследования, формулировка гипотезы, определение методики эксперимента и создание экспериментальной установки, проведение опытов, фиксация, обработка в и интерпретация результатов, формулировка выводов. Прохождение учениками указанных стадий познавательной деятельности формирует исследовательский стиль мышления и соответствующие экспериментальные умения». [1]
Учебное исследование может осуществляться на нескольких уровнях: по готовому плану, с поставленной целью и полностью самостоятельно формулируя цели. Уровень сложности может варьироваться как самими учащимися, так и учителем.
В Лицее накоплен значительный положительный опыт по применению экспериментальных исследований в работе с профильными классами. Учителями физики разработаны разнообразные варианты экспериментальных исследований по различным темам курса физики. В качестве примера, в докладе рассмотрено одно из исследований, выполняемое учащимися «Исследование колебаний тела на нити».
Данное исследование предполагает работу на уроке и самостоятельную домашнюю обработку полученных результатов. Возможен вариант организации данной работы только дома, тогда предоставляется возможность провести измерения массы тел во внеурочное время.
Всем учащимся предлагался один вариант проведения исследования. То есть учащиеся, которые испытывали трудности при работе по такому варианту, имели возможность получить консультацию учителя.
Тема исследования: Исследование колебаний тела на нити.
Выберите не меньше двух тем для исследования, из предложенных в таблице:
Что исследуем | Обязательный результат | |
1 | Зависимость периода от длины | график |
2 | Зависимость периода от массы | график |
3 | Зависимость периода от амплитуды | график |
4 | Зависимость периода от формы и размеров тела | Качественный вывод |
Сформулируйте цель Вашего исследования.
Запишите вашу гипотезу о зависимости.
Предложите метод проверки гипотезы.
Предложите экспериментальную установку и изобразите ее схематически.
Выполните исследование.
Результаты измерений и вычислений внесите в придуманную вами таблицу.
Постройте график зависимости физических величин.
Объясните полученные результаты. Как они соотносятся с гипотезой?
Подсказка по построению графиков:
Так как для получения и построения графиков сложных зависимостей нужно большое количество экспериментальных данных, то лучше строить графики в осях с функциональным масштабом. То есть по осям откладывают не сами величины, а их функции( например, зависимость T от 
).
Как показывает опыт, большинство учащихся хорошо справляются с данным заданием, однако последнюю тему для исследования выбрало не так много учащихся. Это объясняется тем, что проведенные эксперименты (уже получался не математический, а физический маятник), ребята затруднялись интерпретировать.
Поскольку работа проводилась в профильных физико – математических классах, в которых информатика играет немаловажную роль, то предлагалось оформить результаты исследования с помощью программных средств или Microsoft Excel.
Выставление отметок.
Выполнение минимального объема работы (2 темы из предложенных) позволяло получить отметку до 10 баллов. Выполнение любого следующего исследования позволяло получить еще одну отметку до 10 баллов. Оформление результатов исследования с использованием компьютера оценивалось учителем информатики до 10 баллов.
Кроме того, некоторые учащиеся, чьи работы представляли наибольший интерес, имели возможность представить результаты своей работы в виде презентации на одном из последующих уроков. Проводившееся тут же обсуждение, так же позволяло выступающим и их оппонентам получить отметку до 10 баллов.
В ходе систематического использования в работе экспериментальных исследований мы получили следующие результаты:
ü Изначально складывается сложная ситуация с умением обобщать. Но виден значительный прогресс по итогам работы;
ü Изначально лицеисты показывают хороший уровень осведомленности, использование экспериментальных исследований улучшает эти показатели;
ü Умение устанавливать логические связи – одна из распространенных проблем на данный момент в школе. Применение экспериментальных исследований помогает добиться положительной динамики в данном направлении;
ü Показатели гибкости мышления учащихся достаточно высокие, и в процессе обучения еще увеличиваются. Это говорит о развитии способностей выдвигать разнообразные идеи, предлагать различные пути решения.
ü Исследование мотивационной сферы учащихся показало, что изначально многие были ориентированы только на результат. В процессе работы, показатель ориентированности ребят на процесс значительно вырос.
Проанализировав результаты, мы пришли к следующим выводам:
ü Использование экспериментальных исследований позволяет решать задачу профильного обучения по формированию исследовательских компетенций,
ü Использование экспериментальных исследований повышает качество обучения физике, стимулирует развитие теоретико-логического мышления, дает возможность развития познавательного интереса, формирования внутренней мотивации учения.
