Использование исследовательского метода при изучении нового материала
Алгоритм организации исследовательских
заданий в учебном процессе по физике
Ткачук Дарья Павловна
В ходе исследовательского урока (фрагмента урока) присутствуют все этапы, характерные для реализации любого исследовательского проекта:
- В процессе беседы или дискуссии формулируется проблемный вопрос, актуализируются необходимые для дальнейшего исследования знания, ставятся цели и задачи работы.
2. Посредством мозгового штурма выдвигается гипотеза исследования. (Период колебаний может зависеть от: массы тела на нити, длины нити, начального отклонения тела от положения равновесия)
3. Выбирается метод исследования. Этот выбор может быть осуществлен в ходе фронтальной беседы, самостоятельного обсуждения проблемы и гипотезы в группе или же сформулирован учителем. Далее же проблему выбора метода учащиеся должны научиться решать самостоятельно. (Измерять период колебаний, изменяя один из параметров и оставляя другие фиксированными. Например, изменять длину нити, оставляя массу тела и амплитуду неизменными)
4. Учащиеся, работая в группе, ведут поиск решения выдвинутой проблемы, применяя выбранный на третьем этапе урока метод. Затем анализируют полученный результат и делают выводы о своей работе. (Каждая группа проводит свое исследование, проводят измерения, обобщают, делают вывод)
5. Полученные в ходе своих исследований результаты каждая группа оформляет в виде конспекта, плана, алгоритма и т.д. Вид отчета оговаривается до начала выполнения работы.
6. Каждая группа представляет результаты своей работы в виде устного сообщения.
7. Подводятся итоги работы, и дается оценка деятельности каждой группы.
8. Рефлексия (беседа, самооценка, взаимооценка)
На всю работу может быть отведено от 15 минут урока до двух академических часов (пары уроков) в зависимости от объема рассматриваемого вопроса. Например, уроки-исследования по темам «Сила Архимеда», «Механические колебания», «Закон Ома для полной цепи», «Соединение сопротивлений», «Явление электромагнитной индукции» и др.
Основной формой исследовательской работы на уроках изучения нового материала является групповая работа. Если каждая группа решает одну и ту же задачу (ведет исследование одного и того же объекта), то целесообразно формирование разноуровневых групп. При дифференциации задач можно формировать группы, в которые войдут учащиеся одного образовательного уровня.
Такой урок не требует больших временных рамок и может иметь место при изучении свойств объектов, определении взаимосвязей между объектами, установлении причинно - следственных связей между событиями и явлениями, доказательстве теорем и выводе формул и т.д.
Решение исследовательских задач на уроках физики.
Как известно, решению задач на уроках физики отводится большое место. В методике под физической задачей понимают проблему, решаемую с помощью логических умозаключений, математических действий, эксперимента на основе законов и методов физики. Каждая задача содержит информационную часть, условие и требование – вопрос. Информационная часть может быть достаточно богатой, поэтому само содержание задачи позволяет знакомить с историей, с достижениями техники, сообщать сведения из других наук.
Общая структура деятельности по решению задач
Анализ условия. Ученик должен не только запомнить условие, но и осознать его, выделить главные элементы.
Поиск. Ученик должен вспомнить физические законы, определения и составить план решения, правильно подобрав методы решения.
Решение. Ученик должен преобразовать записанные формулы, осуществить намеченный план решения.
Проверка результата - прикидка достоверности решения.
Исследование решения. Ученик должен изменить немного задачу, поразмышлять, проанализировать, как еще можно было бы её решить.
Разберем на примере стандартной задачи на закон сохранения импульса.
Два неупругих тела массами 2 кг и 6 кг движутся навстречу друг другу со скоростями 4 м/с и 1,5 м/с соответственно. С какой скоростью и в каком направлении будут двигаться эти тела после удара?
Задачи на ЗСИ предполагают наличие рисунка, на котором будут изображены векторы скоростей тел до и после взаимодействия. Возникает проблема: куда будет направлена скорость тел после удара? У первого тела масса меньше, а скорость больше, у второго соответственно наоборот. Далее интересно провести прикидку результата, спрогнозировать результат. Получив ответ к задаче, можно попросить учащихся ответить на вопросы:
-При какой скорости первого тела, оба тела после удара остановятся?
- При какой скорости первое тело сможет развернуть второе?
Любая задача должна иметь элемент новизны, чтобы не привести к ослаблению развивающей стороны решения задач. Необходимо учить школьников решать задачи разными методами, как стандартными, так и не часто использующимися в школьной практике. Полезно одну и ту же задачу решать разными способами, это приучает школьников видеть в любом физическом явлении разные его стороны, развивает творческое мышление. К сожалению, в современной школе при обучении решению задач по физике часто используется репродуктивный метод, то есть учитель учит решать задачи по образцу, составленному и предложенному им самим алгоритму. Да, на первом этапе обучения решению задач это дает результат, так как формируются необходимые навыки. Но, как показывает практика, если задачу немного изменить, то ученик, не найдя схему или алгоритм, пытаясь решить её традиционным способом, сталкивается с неразрешимой для него проблемой. Проведение ЕГЭ и анализ результатов – тому пример. Задачи уровня С, требующие нетрадиционного подхода, решают лишь те учащиеся, которые обладают навыками мыслительной деятельности в совершенстве, представляют задачу в новых условиях, умеют анализировать решение и его результаты. Увеличить количество таких учеников можно, если подойти к обучению решению задач с использованием исследовательского подхода. Знания, приобретенные в результате собственного поиска, становятся основой для получения новых знаний.
Основные общедидактические приемы, используемые при решении задач: анализ, сравнение, обобщение и систематизация, выдвижение гипотез, перенос знаний в новую ситуацию, поиск аналога для нового варианта решения проблемы, доказательство или опровержение гипотезы, планирование исследования, оформление результатов исследования.
Учителю необходимо научить учащихся выделять элементы исследовательского подхода в структуре решения любой физической задачи, используя при этом метод эвристических вопросов, сравнений, наблюдений, версий и выводов; научить учащихся проводить аналогию между элементами решения задачи и элементами исследовательской деятельности.
Применение исследовательского метода при проведении лабораторных работ
Большие возможности в применении исследовательского подхода к изучению явлений открывает фронтальный исследовательский эксперимент обучающихся, домашние эксперименты. Короткие, 10-15 минутные экспериментальные исследовательские работы, выполняемые обучающимися в процессе изучения нового материала, я провожу значительно чаще, чем предусмотренные программой лабораторные работы. На первых порах даю обучающимся необходимые для работы приборы и материалы, а по мере накопления у них исследовательских умений и навыков предлагаю им самим подбирать необходимое оборудование в соответствии с избранными способами решения поставленной проблемы. Лабораторные исследования всегда интереснее, чем традиционное выполнение лабораторной работы, они способствуют развитию интеллектуальных и мыслительных способностей обучающихся.
Например, типовая лабораторная работа «Измерение плотности твердого тела», проводимой в 7 классе выполняется по алгоритму: сообщается название работы, записывается в тетрадь цель работы, на парты ставится необходимое лабораторное оборудование, учащиеся выполняют работу по описанному алгоритму. А ведь можно сообщить учащимся только название работы, причем это можно сделать как предложение: «Хотите научиться измерять плотность вещества?» Сформулировав вместе цель, предложить учащимся подобрать оборудование самостоятельно, сообщив, что прибора для измерения плотности твердого тела нет. Предоставить юным исследователям самостоятельно определить ход работы, тем более, что измерять массу и объем тела они уже умеют. Можно добавить в ход работы, определенные заковырки, например, предоставить для работы тело, которое не помещается в мензурку или др.
На лабораторных занятиях решаю многие учебные задачи:
- подтверждение справедливости изучаемых законов (например, проверка условия равновесия рычага);
- овладение методами измерения физических величин (измерение сопротивления резистора, ЭДС источника тока);
- привитие умений пользования измерительными приборами (динамометром, весами, амперметром, вольтметром);
- изучение устройства и принципа действия физических приборов (модели электродвигателя, электромагнита);
- выработка умения чтения электрических схем.
Домашние экспериментальные задания
Хорошим подспорьем в формировании и развитии исследовательских навыков учащихся могут стать домашние экспериментальные задания. Ограниченность урока по времени не позволяет учителю задействовать весь арсенал средств, формирующих устойчивый интерес к физике и высокую познавательную активность. Поэтому наиболее простые наблюдения, опыты, не требующие специального оборудования и не угрожающие жизни и здоровью ребенка, можно порекомендовать выполнить дома, самостоятельно. Домашние исследования имеют большое преимущество - они проводятся самостоятельно, рядом нет подсказчика-учителя, поэтому все решения ученик должен принимать самостоятельно. Это очень важно, так как в жизни им придется столкнуться именно с этой проблемой. Как отмечал Э. М. Браверман, в новых условиях, при получении задания без инструкции, они, скорее всего, попадут в тупик, так как привыкнут следовать указаниям без размышлений.
. Домашние лабораторные работы могут быть классифицированы в зависимости от используемого при их выполнении оборудования:
-работы, в которых используются предметы домашнего обихода и подручные материалы (мерный стакан, рулетка, бытовые весы, термометр и т.п.);
-работы, в которых используются самодельные приборы (рычажные весы, электроскоп, ареометр и др.);
-работы, выполняемые на приборах, выпускаемых промышленностью.
Задания для домашних физически экспериментов можно найти в методической литературе
Оценивание исследовательской деятельности учащихся
При оценке успешности обучающегося в проекте или исследовании необходимо понимать, что самой значимой оценкой для него является общественное признание состоятельности (успешности, результативности). Положительной оценки достоин любой уровень достигнутых результатов. Оценивание степени сформированности умений и навыков проектной и исследовательской деятельности важно для учителя, работающего над формированием соответствующей компетентности у обучающегося. Можно оценивать:
- степень самостоятельности в выполнении различных этапов работы над учебным исследованием;
- степень включённости в групповую работу и чёткость выполнения отведённой роли;
- практическое использование предметных и общешкольных ЗУН;
- количество новой информации использованной для выполнения исследования;
- степень осмысления использованной информации;
- уровень сложности и степень владения использованными методиками;
- оригинальность идеи, способа решения проблемы;
- осмысление проблемы и формулирование цели исследования;
- уровень организации и проведения презентации: устного сообщения, письменного отчёта, обеспечения объёктами наглядности;
- владение рефлексией;
- творческий подход в подготовке объектов наглядности презентации;
- социальное и прикладное значение полученных результатов.
На вопрос «Чему удалось научиться в ходе выполнения исследований» школьники ответили: 60% - рассматривать проблему с разных точек зрения, 52% - доделывать всё до конца, и достигать поставленной цели; 46% - анализировать собственные действия, 30% - распределять правильно время, 32% - презентовать результаты своего труда.
Результатами работы по проектно-исследовательской деятельности в ходе рефлексии учащиеся отметили:
- удалось провести эксперименты по выбранной теме,
- удалось подробно изучить полученный материал,
- неограниченность доступа в получении информации через Интернет;
- удалось вникнуть в тему, потому что нашли хорошую и качественную литературу и материалы.
- все стали более ответственны, организованны;
- повысилась сообразительность, улучшилась смекалка, улучшилась учёба по физике и информатике;
- научились работать в группе, у каждого развились какие-то новые личные качества и черты характера, которые раньше были незаметны (например – юмор).
- развили интеллект, повысили общительность;
- научились терпению, умению сосредотачиваться.
