Проблемное обучение на уроках физики

«Мышление возникает из проблемной ситуации»

(С.Л. Рубинштейн)

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА: «Проблемное обучение на уроках физики как современное средство развития школьников в условиях реализации ФГОС ОО»

Современному человеку нельзя представить свою жизнь без знаний. Образование всегда было одной из важнейших частей государственной политики, так как от его качества зависит будущее страны. Вот почему оно постоянно совершенствуется. Современная действительность требует от школы выпускников, умеющих творчески мыслить и принимать нестандартные решения. Основная задача учителя состоит не только в том, чтобы дать учащимся глубокие знания, но и в том, чтобы научить их самостоятельно решать практически значимые, жизненно важные задачи. Проблемное обучение - важное технологическое средство решения данной проблемы. Будущее образования находится в тесной связи с перспективами проблемного обучения.

Актуальность проблемного обучения определяется возможностями активизации развивающего потенциала обучения, самостоятельной поисковой деятельностью, высоким познавательным уровнем. При минимальных затратах времени можно получить максимальный эффект в развитии мышления и творческих способностей учащихся. Самостоятельное выполнение проблемных заданий ведет к глубокому усвоению соответствующих вопросов курса и способствует интенсивному умственному развитию учеников. Стандарт второго поколения устанавливает требования к результатам освоения обучающимися курса физики, которые должны обеспечивать возможность дальнейшего успешного профессионального обучения или профессиональной деятельности.

Вопросы теории и практики, а также технологии проблемного обучения были развиты и конкретизированы в трудах А. Л Андреева, В.А. Болотова, В.В Серикова, А.В. Хуторского, А. В. Брумменского, А. М. Матюшкина, И. Я. Лернера, М. И. Махмутова и др.

М. И. Махмутов дает следующее определение понятия: «Проблемное обучение - это тип развивающего обучения, в котором сочетаются систематическая самостоятельная поисковая деятельность учащихся с усвоением ими готовых выводов науки, а система методов построена с учетом целеполагания и принципа проблемности, процесс взаимодействия преподавания и учения ориентирован на формирование познавательной самостоятельности учащихся, устойчивости мотивов учения и мыслительных (включая и творческие) способностей в ходе усвоения ими научных понятий и способов деятельности, детерминированного системой проблемных ситуаций».

Вопросами организации проблемного обучения на своих уроках я занимаюсь на протяжении нескольких лет. Практически на каждом уроке стараюсь создать проблемную ситуацию и организовать деятельность учащихся по решению учебных проблем.

Я считаю, что физика - один из тех предметов, который может реализовать данные подходы, а проблемное обучение поможет достигнуть главной цели воспитания и обучения.

Цель проблемного обучения – усвоение не только основ науки (как в сложившемся типе обучения), но и самого процесса получения знаний и научных фактов, развитие познавательных и творческих способностей школьника. В основе организации проблемного обучения лежит принцип поисковой, учебно-познавательной деятельности ученика, т. е. принцип “открытия” им научных фактов, явлений, законов, методов исследования и способов приложения знаний на практике.

Как тип обучения, проблемное обучение наиболее соответствует духу развивающего обучения, задаче развития творческих способностей и познавательной самостоятельности учащихся, превращения их знаний в убеждения, что обусловило довольно широкое его применение на уроках физики. Физика наряду с математикой, биологией, химией играет ведущую роль в современном естествознании. Это обусловлено тем, что физические законы, теории и методы исследования имеют решающее значение для всех естественных наук. Физика является научной основой современной техники. Электротехника, автоматика, радиометрия и многие другие отрасли техники развивались из соответствующих разделов физики.

Способы создания проблемных ситуаций.

Первый способ – побуждение учащихся к теоретическому объяснению явлений, фактов, внешнего несоответствия между ними. Это вызывает поисковую деятельность учеников и приводит к активному усвоению новых знаний.

Второй способ - использование учебных и жизненных ситуаций, возникающих при выполнении учащимися практических заданий в школе, дома или на производстве, в ходе наблюдений за природой и т.д. Проблемная ситуация в этом случае возникает при попытке ученика самостоятельно достигнуть поставленную перед ним практическую цель.

Третий способ - побуждение учащихся к анализу фактов и явлений действительности, порождающих противоречия между житейскими представлениями и научными понятиями об этих фактах.

Приведу пример.

Учащиеся из жизненного опыта знают, что Земля получает тепло от Солнца, следовательно, чем ближе к Солнцу, тем должно быть теплее. Но в действительности, чем выше подниматься, тем холоднее становится, а чем ближе к Земле – тем теплее. В сознании учащихся возникает противоречие между житейскими представлениями и научными знаниями, возникает проблема.

Четвертый способ - постановка учебных проблемных заданий на объяснение явления или поиск путей его практического применения

Пятый способ – выдвижение предположений (гипотез), формулировка выводов и их опытная проверка.

Шестой способ – побуждение учащихся к сравнению, сопоставлению и противопоставлению фактов, явлений, правил, действий, в результате которых возникает проблемная ситуация.

Седьмой способ – побуждение учащихся к предварительному обобщению новых фактов. Учащиеся получают задание рассмотреть некоторые факты, явления, содержащиеся в новом для них материале, сравнить их с известными и сделать самостоятельное обобщение. В этом случае, как правило, возникает проблемная ситуация, так как сравнение выявляет новые свойства новых фактов, необъяснимые их признаки.

Восьмой способ – ознакомление учащихся с фактами, носящими как будто бы необъяснимый характер и приведшими в истории науки к постановке научной проблемы.

Девятый способ – организация межпредметных связей. Часто материал учебного предмета не обеспечивает создание проблемной ситуации (при обработке навыков, повторение пройденного и т.п.). В этом случае использовать факты и данные наук (учебных предметов), имеющие связь с учебным материалом.

Десятый способ – варьирование задачи, переформулировка вопроса.

Таким образом, я считаю, что создание проблемных ситуаций на уроках, делает урок более значимым, так как это следует логике процесса научного познания.

Ф – Г – М – Э (факты – гипотеза – модель – эксперимент)

Предметные знания, сами по себе, по моему убеждению, являются “мертвым грузом”, который в дальнейшей жизни не используется учениками, а умение выдвигать гипотезы, решать проблемы дает возможность гармонично сосуществовать с окружающей средой.

Рассмотрим процесс решения учебных проблем.

1. Проблемное обучение при объяснении нового материала. Проблемное изложение.

При проблемном изложении новой темы учитель часть программного материала излагает сам, формулирует познавательную проблему, которую надо решить на уроке, а затем предлагает ученикам прочитать в учебнике информацию, дополняющую его рассказ (это может быть параграф, либо выборочные места из него). Здесь учитель ставит перед учениками ряд вопросов, которые они могут найти в тексте. Далее учащимся предлагается ответить на проблемный вопрос, выдвинутый в начале урока, сопоставив рассказ учителя и материал учебника.

При проблемном изложении часто оказывается полезным разделять материал на отдельные логические связанные части. После изложения каждой части, следует дать возможность учащимся задать вопросы.

1. Поисковая беседа (эвристическая беседа).

Смысл поисковой беседы – привлечение учащихся к разрешению выдвигаемых на уроке проблем с помощью подготовленной заранее учителем системы вопросов.

Особенно эффективен этот метод на начальном этапе изучения физики. Он позволяет поддерживать интерес к проблеме исследования и стимулировать мышление.

1. Проблемное изучение физических явлений.

Схема изучения физических явлений.

1. Наблюдение явления.

Обычно наблюдение явления осуществляется с помощью демонстрационных опытов. Учитель должен поставить перед учащимися определенные задачи. Например, подметить характерные особенности и их объяснить.

1. Выявление характерных особенностей явления.

Происходит в ходе наблюдения явления.

1. Установление связей данного явления с другими ранее изученными и объяснение природы явления.

2. Введение новых физических величин и констант, характеризующих изучаемое явление.

3. Установление количественных закономерностей, относящихся к

рассматриваемому явлению.

1. Практическое применение явления: объяснение природных явлений, применимость в технике, применение при решении задач и выполнении лабораторно – практических работ.

1. Проблемное изучение физических законов.

Изучаемые в школе физические законы, по способу их установления можно разделить на группы.

1. законы, которые устанавливаются экспериментально;

2. законы, которые устанавливаются теоретически.

1. Проблемное изучение физических теорий.

Проблемное изучение особенно эффективно при изучении фундаментальных вопросов курса, которые носят характер обобщений, раскрывают существо важнейших идей и понятий физики.

1. Проблемное обучение и самостоятельный эксперимент учащихся.

Самостоятельный эксперимент учащихся на уроках физики осуществляют в форме лабораторных работ, фронтальных опытов и физического практикума.

1. Фронтальный эксперимент.

Фронтальные лабораторные работы и опыты (или фронтальный эксперимент) составляют основу практической, экспериментальной подготовки при обучении физике. Здесь представляются широкие возможности для проблемного обучения.

На экспериментальных работах (даже без инструкции) учащиеся могут решать небольшие проблемы. Лабораторные работы проблемного характера необходимы.

В общем виде фронтальный проблемный эксперимент включает следующие элементы:

1) нахождение общей идеи решения экспериментальной проблемы;

2) составления плана исследования;

3) выполнение работы;

4) обработка полученных результатов;

5) формулировка вывода.

8. Проблемный эксперимент учащихся как способ изучения нового материала.

1 этап. Постановка проблемы. Теория из проведенного урока «Плавание тел». Уяснение сути проблемы, ее формулировка, возможно постепенное уточнение. Перед демонстрацией опытов можно задать вопросы:

• Почему лягушка, так безмятежно отдыхает на листочке лилии в воде?

• Почему синий кит, выброшенный на берег, практически мгновенно гибнет? Почему его при современной технике невозможно спасти?

• Почему лебеди и утки, тяжелые и неуклюжие на берегу, такие легкие и грациозные в воде?

• Почему медуза, удивительно красивая в воде, на берегу превращается в бесформенную студенистую массу?

• Неуклюжая, медлительная на суше, морская черепаха преображается в воде. Она становится мобильной, быстрой, почти грациозной. Почему?

2 этап. Демонстрация опыта. Определяется вес тела в воздухе, а затем вес в жидкости. Вес тела в воде меньше веса тела в воздухе. Почему? Существует сила, действующая на тело в воде и направленная вертикально вверх, архимедова сила.

А как можно найти величину выталкивающей силы?

Из веса тела в воздухе надо вычесть вес тела в воде.

От чего зависит сила Архимеда?

3 этап. Прогнозирование. Выдвижение гипотез. Ученики предполагают, что выталкивающая сила зависит:

-от объема погруженного тела,

-от веса тела (или массы), плотности тела

-плотности жидкости,

-глубины погружения тела,

-формы тела

4 этап. Разработка способов проверки гипотезы и ее осуществление. При обучении физике можно выделить два основных способа:

1. теоретическое обоснование гипотезы;

2. экспериментальное доказательство.

Опыт 1 . Проверка зависимости Fa от объема тела.

Какова цель исследования? Какое оборудование использовали? Вывод.

Опыт 2. Проверка зависимости от плотности жидкости.

Опыт 3. Зависимость от массы и плотности тела.

Опыт 4. Зависимость от глубины погружения тела в жидкость.

Опыт 5. Зависимость от формы тела.

После получения результатов делаются выводы о зависимости выталкивающей силы от плотности жидкости и объема тела.

Ребята отмечают полное соответствие теоретического расчета с результатами исследования. Итогом работы на уроке стали выводы, самостоятельно полученные школьниками как ответ на проблемный вопрос учителя. Активность учащихся определяется внутренними побудительными силами. Причем умственную активность сопровождает эмоциональный настрой, что приводит к развитию интереса к знаниям.

Если объем материала очень большой, то можно проблемный эксперимент разбить на дифференцированные задания. Класс делится на группы. Каждый ученик должен уяснить свою часть задания, и весь исследуемый вопрос.

9. Проблемный эксперимент при повторении и закреплении пройденного материала.

Здесь исследовательская задача должна охватывать принципиальные вопросы курса.

Типы проблемных заданий, используемых при закреплении и повторении материала.

1. Задания, цель которых – закрепление только что изученного вопроса темы.

2. Обобщающие задания.

Целью этих заданий являются повторение группы связанных между собой вопросов темы или всей темы.

Для работы по своей теме я провела анкетирование по изучению познавательных потребностей и мотивов обучения учащихся в процессе обучения физики в 7 - 11 классах (т.е. в начале изучения и по окончании изучения предмета) и получила следующие результаты: из общего числа учащихся в 7 классе 83% школьников имеют устойчивый интерес к изучению физики (13% учащихся объясняют его желанием поступить в ВУЗ, 30% изучают ее для познания физических явлений, 40% учащихся - желанием знать больше для получения специальности). В 11 классе только 17% учащихся имеют устойчивый интерес; а 75% учащихся от общего числа – желанием получить аттестат.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что за годы изучения физики устойчивый интерес к предмету остается только у тех учащихся, которые выбрали этот предмет для поступления в ВУЗ, где он является профилирующим.

Я считаю, что создание проблемных ситуаций на уроках физики позволят повысить интерес школьников к изучению физики, уровень обученности и умение решать возникающие проблемы.

Наблюдая за своими учениками на протяжении нескольких лет, я убедилась в преимуществах проблемного обучения. Они заключаются в следующем:

- новую информацию учащиеся получают в ходе решения теоретических и практических проблем;

- в ходе решения проблемы учащийся преодолевает трудности, его активность и самостоятельность достигают высокого уровня;

- темп усвоения информации зависит от самих учащихся;

- повышенная активность учащихся способствует развитию положительных мотивов учения и уменьшает необходимость формальной проверки результатов;

- результаты обучения относительно высокие и устойчивые. Учащиеся легче применяют полученные знания в новых ситуациях и одновременно развивают свои умения и творческие способности.