Внедрение методов наблюдения и эксперимента на уроках физики с целью повышения качества профессиональной подготовки ССЗ.

ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум»
Методическая разработка
Тема: Внедрение методов наблюдения и эксперимента на уроках физики с целью повышения качества профессиональной подготовки  ССЗ. 
Выполнила:
Преподаватель физики
Филатова Е.М.
Энгельс
2016г.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. В настоящее время происходят радикальные изменения в обществе, техногенное общество сменяется посттехногенным. Любому типу общества присуща соответствующая система образования. Техногенному обществу свойственна, так называемая, «традиционная» система образования. Посттехногенному нужна принципиально новая система образования, где образование рассматривается как деятельность, направленная на развитие личности посредством обучения и воспитания, а учитель организует познавательную деятельность студентов.
Повышение качества образования и формирование у студентов ключевых компетенций – важнейшая задача модернизации среднего образования, которая предполагает активную самостоятельную позицию студентов в обучении; развитие общеучебных умений и навыков: в первую очередь исследовательских, рефлексивных, самооценочных.
Модернизация общего образования в целом включает и реформирование физического образования. Физика как общеобразовательный предмет вносит свой вклад в решение задач обучения, воспитания и развития учащихся, повышения качества профессиональной подготовки. Оживить процесс обучения, создать атмосферу, сопутствующую поиску и творчеству, сделать учебную деятельность увлекательной и интересной, пробудить у учащихся тягу к знаниям поможет решить постановка ученика в условия исследователя, на место учёного или первооткрывателя.
Целью исследования стало выявление методических условий организации методов наблюдения и эксперимента, дающих возможность учащимся инициировать самостоятельное мышление для повышения качества обучения. Перед исследованием были поставлены следующие задачи:
Анализ литературы, нормативных документов по теме исследования.
Разработка методики обучения физике, направленной на организацию исследовательской деятельности.
Проведение педагогического экспериментального исследования по организации исследовательской деятельности.
Разработка методических рекомендаций для учителей и заданий для учащихся, по организации исследовательской деятельности при обучении физике в общеобразовательной школе
Этапы процесса познания
Учебные наблюдения и эксперименты — неотъемлемая часть уроков физики. Они иллюстрируют явления и позволяют проверить различные закономерности, то есть играют роль доказательств. Но сегодня имеет смысл использовать их как средства ознакомления учащихся с теорией познания.
Эксперименты и наблюдения поставляют человеку не знания, а факты о природных явлениях, обеспечивая «живое созерцание», являющееся исходным пунктом процесса познания. Они связаны с чувственным восприятием информации, в котором главную роль играют зрение, слух, осязание. Это первый этап познания - накопление фактов.
Затем наступает второй этап познания — анализ и осмысление полученных фактов путем мышления. Этот этап совершается в мозгу человека и называется «абстрактное мышление». Именно оно дает возможность проникнуть в суть явления, процесса, объекта; установить связи, причины, следствия; объяснить закономерности; создать теорию явления. Этот этап осуществляется путем рассуждений. Ведущие методы его реализации — беседа, полностью самостоятельные действия, дискуссии.
Третий этап процесса познания — практика. Выдвинутые теоретические положения (гипотезы) проверяют опытным путем, устанавливая их истинность или ложность. На этом этапе эксперимент выступает как критерий истины.
Как применяется теория познания на уроках изучения нового материала
Уроки изучения нового материала целесообразно конструировать с учетом основ теории познания. Вначале мы организуем наблюдения и ставим эксперименты для получения новых для учащихся фактов. Это можно сделать следующим образом: молча поставить опыт, показать без звука или без комментариев фрагмент видеофильма и предложить поставить фронтально опыт. Таким образом, в своем движении к знанию мы отталкиваемся от полученных фактов. Из этих опытов и наблюдений можно сделать определенные выводы.
Затем нужно попытаться объяснить наблюдаемые явления и выявленные закономерности, для чего и выдвигаются гипотезы. После этого стоит продумать, какие проверочные эксперименты, подтверждающие выдвинутые гипотезы, можно поставить. Результаты выполненных экспериментов сравниваются с теоретическими предсказаниями, делаются выводы.
Построенный таким образом урок позволяет:
* вовлечь студентов в наблюдения и постановку опытов с целью получения новых фактов;
* приучить путем мыслительной операции «индукция» делать выводы из полученных фактов;
• организовывать обсуждение вопросов, выясняющих связи макро- и микромиров;
• выяснить причины события и возможные закономерности, которым события подчиняются. Эта работа связана с осуществлением мыслительных операций «дедукция» и «систематизация»;
• выдвинуть идею проверочного эксперимента, спланировать и осуществить его;
• сравнить экспериментальные и теоретические результаты, сформулировать выводы.
Это дает возможность:
• познакомить студентов с научным методом познания, вооружить их методологией (общим подходом), что очень важно как для обучения, так и для дальнейшей жизни;
• вовлечь студентов в практические и мыслительные учебные действия, обеспечивая тем самым их познавательную деятельность, психологическое развитие и самостоятельность.
Такой подход к построению урока можно сравнительно легко осуществить на многих занятиях.
Как работать с алгоритмами
Работы по описаниям в учебнике в значительно меньшей мере, чем возможно, обеспечивают развитие мыслительных и практических умений. Для того чтобы в большей степени обеспечить развитие мыслительных операций студентов, необходимо знакомить их с ал-горитмами действий.
Технология работы с алгоритмами. Проведение наблюдений.
Студенту нужно ответить на вопросы:
1. Что я увидел, услышал, осязал?
2. Какие тела участвовали в событии?
3. Что происходило с каждым телом?
4. Что было постоянным?
5. Что изменилось?
6. Какой можно сделать вывод?
Постановка эксперимента
Студенту необходимо прояснить для себя следующие позиции.
1. Цель. Что я хочу узнать?
2. Замысел эксперимента
• Какова идея опыта?
• Что произойдет? Каким образом? Что на это должно реагировать?
• Какие параметры остаются постоянными?
• Как добиться запланированного? Как следить за этим?
• Что будет меняться как функция сделанных изменений? Как отследить изменения?
3. Оборудование
• Какие нужны приборы?
• Какие требуются материалы?
• Какой должна быть установка эксперимента (схема или рисунок)?
4. Ход работы. Каков план действий?
5. Результаты
• Что получено (цифры, факты)?
• Их наглядные представления (таблицы, графики, структурные схемы).
6. Выводы. Насколько точны полученные результаты (расчет погрешности)?
7. Обдумывание результатов и взгляд в будущее
• Как изменить опыт, чтобы результаты стали лучше, качественнее?
• Можно ли продолжить исследование? Для чего? Как?
Как приучать студентов к работе по этому алгоритму
К работе по алгоритму студенты готовятся поэтапно. С переходом к каждому следующему этапу уменьшается объем инструкций для проведения эксперимента
I этап Наблюдение и эксперимент ученики выполняют по традиционном, (готовому) описанию: цель, оборудование, схема опыта, ход работы, таблица для записи, расчеты
II этап
Описание работы дается в готовом виде, но перечень оборудования отсутствует, его ученики составляют сами
III этап
В инструкции указаны цель, оборудование и схема. План действий (ход работы) ученики продумывают сами
IV этап Работа выполняется полностью по собственному замыслу
Усвоение студентами приведенных алгоритмов приучает их действовать осознанно, вырабатывает культуру труда, вовлекает в активный мыслительный процесс.
Обучение проведению наблюдений и экспериментов
Практика убеждает: ученики, как правило, не представляют, как вести наблюдение, каковы его этапы. Очень часто они считают, что достаточно только смотреть на происходящее. Не знают они и как поставить эксперимент самостоятельно. Если ученики привыкают действовать по инструкции, описывающей все шаги конкретной работы, то в новых условиях, при полу-чении задания без инструкции, они чаще всего оказываются в тупике.
Из сказанного выше становится понятно, что школьников необходимо учить наблюдать и самостоятельно ставить эксперимент, вести исследование. С этой целью нужно познакомить студентов с общими принципами экспериментального познания, его методологией. Тогда любое новое задание, связанное с наблюдениями, станет частным случаем реализации общих правил. Студент будет выполнять его осознанно, размышляя и анализируя свои действия.
Как же вести такое обучение? В своей работе я использую дидактические материалы, при разработке которых использован опыт американских коллег. При выполнении практических работ ученикам раздаются листы «Учусь наблюдать». На одной стороне листа изображена схема, в общем виде показывающая цепочку вопросов и цепочку действий («шагов»), кото-
рые необходимо совершить для познаний наблюдаемого явления или объекта. Они только подсказывают, что нужно сделать, но не дают ответа на вопрос: «Как делать?» Такая цепочка намечает движение вперед, ставит проблемы для размышлений или действий. Конкретное же для данной ситуации или задачи решение по каждому «шагу» ученик принимает самостоятельно, основываясь на собственных знаниях, предположениях. Все вопросы-«шаги» пронумерованы, и отвечать на них (выполнять действия) нужно в порядке возрастания в указанной стрелками последовательности.
На обратной стороне листа («Отчет о работе №...») показано, как ученикам следует вести записи в своих тетрадях. Фиксировать нужно результат каждого «шага». Для этого каждый вопрос повторен, а под ним оставлено место для ответа учащегося.
Предлагаю познакомиться с образцом листов «Учусь наблюдать», «Учусь ставить эксперимент» и записями в тетрадях.
ЛИСТ «Учусь наблюдать»
Перед введением физического понятия «источники тока (термопара) предлагаю провести наблюдение за демонстрацией опыта.
http://school.ort.spb.ru/library/physics/8class/tema_2/lesson_1/term_para_s.jpg
Объясняю студентам, что мы будем изучать «поведение» металлических проволок, поэтому они и спиртовка — главные «действующие лица»; вольтметр или амперметр— датчики, назначение которых — давать нам информацию о наличии тока. Ставлю спиртовку под место спая двух проволок, зажигаю ее и обращаю внимание на то, где именно расположено пламя. Прошу наблюдать за происходящим.
Записи в листе «Учусь наблюдать»
1. Что я увидел, услышал, ощутил в первые мгновения?
Ничего не меняется.
2. Что я увидел, услышал, ощутил при следующем, более внимательном восприятии?
3. Какие тела участвовали в событии?
4. Что происходило с каждым телом?
Если две проволоки из разных металлов спаять с одного края, а затем нагреть место спая, то в них возникает ток.
5. Причина события, процесса, явления. Нагревание проволок.
6. Следствие (само событие, процесс, явление).
Тепло распространяется по проволокам от места нагрева.
7. Мои выводы.
Я наблюдал явление передачи тепла по металлам , которое привело к возникновению тока.
8. Особенности явления.
Заряды при нагревании спая разделяются.
Записи в листе «Учусь ставить эксперимент»
1 Я хочу узнать Как ведет себя металл при нагревании
2 Я об этом уже знаю Металл проводит тепло. Некоторые вещества при нагревании расширяются
3 Предлагаю сделать (идея) Две проволоки из одного металла спаять с одного края, а затем нагреть место спая, то возникнет ли в месте спая ток.
4 Необходимы приборы и материалы Две проволоки одного металла, спиртовка, вольтметр
5 План моих действий а) б) в) г)
6 Делаю — получаю Выполняю свой план. Получаю:
7 Делаю выводы Разделения зарядов не происходит в месте спая двух проволок из одного металла
8 Объясняю результаты
9 Анализирую результаты. В связи с ними у меня возникли вопросы
0тмечу, что работа по предложенным листам не подменяет собой выполнение лабораторных работ по традиционным инструкциям, а дополняет и развивает экспериментальные навыки. Занятия по этим дидактическим материалам, помимо реализации своего основного назначения, учат:
• выполнять задания осмысленно, то есть действовать с пониманием процедуры, четко, логически последовательно, грамотно и в оптимальном варианте;
• разграничивать известную и неизвестную информацию;
• выдвигать идею и разрабатывать план ее осуществления;
• видеть причину события, явления;
• связывать теорию и практику;
• проводить анализ данных и синтез информации, делать выводы.
Исследовательский подход при выполнении лабораторных работ
Важной задачей учителя физики является формирование элементов исследовательской культуры учащихся. Ее основные компоненты:
• практический опыт технического творчества (умение разработать и собрать экспериментальную установку, грамотно провести эксперимент, изготовить приборы, макеты, модели);
• знания основ методологии процесса познания (теория физических измерений, проведения эксперимента и обработки результатов);
• использование информационных технологий для анализа;
• моделирование физических процессов;
• обработка и представление результатов исследований.
Неотъемлемая составляющая формирования исследовательских навыков — выполнение лабораторных работ. Я стараюсь внести как можно больше элементов исследования в деятельность учащихся на уроке. Проиллюстрирую это на примере предусмотренной программой лабораторной работы «Определение ускорения шарика, скатывающегося по наклонной плоскости».
По сравнению с классическим вариантом, я несколько изменила цели работы и назвала ее «Установление зависимости ускорения шарика от угла наклона плоскости». Работа выполняется практически по описанию учебника, но ускорение находится для двух случаев: в первом случае угол наклона плоскости мал, во втором — увеличен.
После выполнения работы студенты делают вывод о том, что ускорение зависит от угла наклона: чем больше угол, тем больше ускорение. Наиболее любознательные студенты задаются вопросом: «А почему это так? От чего зависит ускорение?» Сделав схематические рисунки обоих опытов, они четко видят, что во втором случае (когда угол наклона больше) равнодействующая сил, действующих на тело без учета силы трения, больше. Поэтому многие приходят к правильному выводу, что ускорение зависит от равнодействующей силы: чем она больше, тем больше ускорении приобретает тело при своем движении. В рез4ультате проделанной работы студенты самостоятельно устанавливают связь между ускорением и равнодействующей силой с небольшой помощью преподавателя (а вернее, с помощью демонстрационного эксперимента) студенты приходят к выводу, что ускорение прямо пропорционально равнодействующей. Таким образом они подходят к пониманию основного закона динамики (второго закона Ньютона) и осваивают элементы теории познания. Я считаю, что такая методика позволяет максимально активизировать процесс познания, что придает личностно-ориентированную направленность уроку.
Заключение
В ходе экспериментального исследования были рассмотрены возможности организации исследовательской деятельности на различных этапах урока и проектной деятельности.
Полноценное внедрение исследовательской деятельности в учебный процесс при выполнении описанных методов организации позволяет лаконично дополнять и сочетать традиционные методы преподавания с новыми, использующими информационные технологии, объективно оценивать качество обучения по предмету. Организация исследовательской деятельности – один из способов развить систему определенного уровня мышления, раскрыть творческие способности учащихся, обучение на новом качественном уровне. Исследовательская деятельность может быть организована как компонент традиционного учебного процесса, так и для педагогического проектирования более эффективного исследовательского метода обучения. Вместе с тем, несмотря на эффективность исследовательского метода в процессе обучения, для того чтобы его внедрение происходило с наибольшей отдачей, следует, уделить внимание качеству и целесообразности его применения.
Результаты экспериментального исследования показали, что исследовательская деятельность может быть организована на всех этапах процесса обучения физики: при объяснении нового материала, закреплении, повторении, контроле знаний, умений, навыков. Она правомерно может быть организована преподавателем при индивидуальной работе, работе в группах; при организации внутриклассной активизации и координации, через выполнение школьниками творческих работ. По отношению к содержанию учебного предмета исследовательская деятельность может выполнять различные функции, поддерживая собственную учебную деятельность ребенка.
Результаты исследования показали, что организация исследовательской деятельности повышает познавательную мотивацию, что приводит, в свою очередь, к повышению успеваемости; позволяет учащимся проявить себя в полной мере на таких занятиях; способствует развитию ситуации психологического комфорта в группе.
Библиографический список
Алексеев Н. Г., Леонтович А. В., Обухов А. В., Фомина Л. Ф. Концепция развития исследовательской деятельности учащихся // Исследовательская работа школьников. 2010. №. 1.
Андреев В.И. Диалектика воспитания и самовоспитания творческой личности. – Казань: Изд-во КГУ, 2009. – 238 с.
Белых С.Л. Управление исследовательской активностью школьника. – М: ж. «Исследовательская работа школьников», 2007.
Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе. – М: Просвещение, 2009г.
Выготский Л.С. Педагогическая психология /Под ред. В.В. Давыдова. – М.: Педагогика – Пресс, 1999. – 536 с.
Генденштейн Л.Э., Ю.И.Дик, Л.А.Кирик Физика 10 класс. Методические материалы для учителя. – М.: ИЛЕКСА, 2005. – 303 с.
Гладышева Н.К. Нурминский И.И., Статистические закономерности формирования знаний и умений учащихся. - М., 2011
Гутник Е.М., Рыбакова Е.В., Шаронина Е.В. Тематическое и поурочное планирование к учебнику Перышкина А.В. "Физика". 8 кл. – М.: Дрофа, 2005. – 96 с.