Т. Г. БУРОВА, В. И. ВАХЛЮЕВА, Н. Д. ШВЕДОВА
НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ ПРОБЛЕМНОГО ОБУЧЕНИЯ
Элементы проблемного обучения являются важной составной частью педагогического мастерства. Главным в проблемном обучении является организация поиска новых знаний, а не их сообщение в готовом виде. В традиционном иллюстративно-информационном изложении оно является основой формирования творческих способностей будущего специалиста. Главным в учебной проблемной ситуации является создание познавательного затруднения, противоречия между знанием и незнанием. В преподавании физики элементы проблемного обучения представлены во всех видах учебной деятельности – на лекциях, практических и лабораторных занятиях.
Чтение лекций осуществляется по некоторой схеме, каждая часть которой предполагает мыслительную работу студентов. Она включает в себя общее описание явления, историю его открытия, проявления в природе, выбор характеристик, с помощью которых явление может быть описано и сформулированы соответствующие законы. Затем приводятся общие соображения и различные методы (такие как метод размерности, метод симметрии, аналогии с другими явлениями), позволяющие объяснить рассматриваемое явление. Так на протяжении всего периода изучения курса физики идёт разрешение проблемы структурной организации материи и видов взаимодействий – вещество и поле, макро - и микротела, основные виды полей, молекула, атом, ион, ядро, нуклон и т. д.
Например, система Земля-Луна – какой вид взаимодействия их связывает? Земля имеет электрический заряд 105 Кл, который полностью нейтрализуется равным по модулю и противоположным по знаку зарядом атмосферы. Поэтому электромагнитное взаимодействие Земли и Луны несущественно и, следовательно, на уровне этих макротел существует лишь гравитационное взаимодействие.
При изложении темы «Механическая работа, мощность, работа переменной силы» фактами для создания проблемных ситуаций являются несовпадение интуитивного и физического понятия «работа», работа центростремительных сил, в частности, силы Лоренца, расчёт работы постоянной и переменной сил. На лекциях также можно обсуждать проблемы энергоёмкости различных механизмов, энергетики будущего, экологии. При изложении законов электролиза кроме анодного рафинирования излагается возможность применения катодного рафинирования, которое в 15 раз выгоднее анодного. При изложении капиллярных явлений можно остановиться на проблемах применения в производстве открытого академиком ультразвукового капиллярного эффекта. Например, обработка ультразвуком позволяет вернуть к жизни старые нефтеносные скважины. При воздействии ультразвуком наблюдается аномальное увеличение скорости движения жидкости и высоты подъёма жидкости в капиллярах. Указанные явления также представляют собой проблемные ситуации.
Экспериментальные данные по изучению свойств воды при воздействии на неё различными факторами – магнитные поля, рентгеновское излучение, добавка тяжёлых металлов – также создают проблемы в их объяснении. При изложении классической теории теплоёмкости твёрдых тел возникает противоречие с экспериментальными данными в области низких температур, которое снимается квантовой теорией теплоёмкости. В статистической физике при изучении свойств многих частиц громоздкий метод решения громадного числа уравнений заменяется введением вероятностного, статистического подхода. При изложении силы взаимодействия протяжённого заряженного стержня и точечного заряда нельзя применять закон Кулона, но эту проблему разрешить, если разбить стержень на малые отрезки, которые можно считать точечными, и применить принцип суперпозиции.
Проблемная ситуация возникает также при объяснении энергии связи ядер. Главным противоречием является различие масс одних и тех же ядер, рассчитанных согласно протонно-нейтронной модели ядра и измеренных экспериментально. Противоречия разрешаются путём сравнения энергий частиц до и после реакции. Примеры можно привести и из других разделов физики.
Разрешение проблемных ситуаций у студентов способствует появлению потребности в новых знаниях. Познавательная активность превращается в стойкий интерес.
