Развитие исследовательских компетенций школьников при выполнении практических работ по физике

Развитие исследовательских компетенций школьников при выполнении практических работ по физике

Подготовила:

учитель физики МОУ ООШ с. Крутец

Колышлейского района Пензенской области

Карамышева н.В.

2014 год

Президент Российской Федерации Дмитрий Анатольевич Медведев в национальной образовательной инициативе «Наша новая школа» сформулировал требования к выпускнику современной школы:

«…У выпускника современной школы должны быть сформированы готовность и способность творчески мыслить, находить нестандартные решения, проявлять инициативу, т.е. выпускник должен быть конкурентоспособным».

Какой он, конкурентоспособный выпускник школы?

-Способный к саморазвитию и самореализации;

-Активная, инициативная и творческая личность;

-Адаптируется к меняющимся условиям в обществе.

Как показывает опыт и статистика, не все ученики способны к творчеству и саморазвитию. По данным психологов в интеллектуальной сфере школьников средних и старших классов отмечается недостаточная сформированность самостоятельного мышления, осознанного владения приемами и способами умственной работы. Часть детей испытывает трудности при самостоятельном овладении даже элементарной умственной деятельностью. Из-за неудовлетворительного развития смысловой и образной памяти учащиеся часто прибегают к механическому запоминанию. Они плохо умеют обобщать, сравнивать, делать самостоятельные выводы.

В ходе своей педагогической деятельности я столкнулась с рядом проблем:

1. У учащихся нет глубокого понимания сущности природных явлений и физических понятий;

2. Есть сложности в применении знаний в новой ситуации;

3. Появляются трудности

• при решении нестандартных и комбинированных задач;

• теоретическом и экспериментальном обосновании ответа (результата);

• при анализе и установлении причинно-следственных связей;

• при определении характера зависимости между физическими величинами;

1. Недостаточно сформированы исследовательские умения:

- понимать методы научного познания;

- проводить исследования для проверки закономерности;

- работать с информацией, представленной в различных формах (графики, схемы, таблицы и др.), используя ее для решения поставленной задачи;

1. Нет большой практики работы с тестовыми заданиями, а ведь это умение необходимо для успешной сдачи государственной итоговой аттестации.

Причиной этого является то, что дети формально заучивают определения, бессмысленно запоминают формулы.

А результат – невозможность достижения целей физического образования:

1. Усвоение учащимися основ фундаментальных физических теорий, ознакомление с методами научного познания, формирование умений применять научные знания для анализа наблюдаемых процессов;

2. Формирование научного мышления и мировоззрения учащихся, понимания возможности научного познания природы;

3. Развития у школьников образного и аналитического мышления;

4. Развитие творческих способностей учащихся, умений воспринимать и преобразовывать информацию, делать на этой основе выводы;

5. Формирование и поддержание познавательного интереса к физике, раскрытие роли физики в современной цивилизации.

Выход из этого положения я вижу в применении таких методов обучения, в которых более значительна по объему самостоятельная, исследовательская, творческая работа обучаемых. Примером может служить исследовательская компетенция. Она представляет собой совокупность знаний в определенной области, умения видеть и решать проблемы на основе выдвижения и обоснования гипотез, ставить цель и планировать деятельность, осуществлять сбор и анализ необходимой информации, выбирать наиболее оптимальные методы, выполнять эксперимент, представлять результаты исследования; способность применять эти знания и умения в конкретной деятельности.

Исследовательская компетентность наиболее полно отражает современные требования к качеству школьного образования в аспекте развития личности учащегося.

Как оживить процесс обучения, как создать атмосферу радостной приподнятости, сопутствующей поиску и творчеству? Как сделать учебную деятельность жизнерадостной, увлекательной и интересной? Как пробудить у учащихся тягу к знаниям? Поможет решить эти вопросы при обучении физики постановка   ученика в условия исследователя, на место учёного или первооткрывателя.     

Физика – наука экспериментальная. В основе её лежат наблюдения и опыты, и организация исследовательской деятельности учащихся при изучении физики – необходимый фактор, позволяющий повысить интерес  к физической науке, сделать её увлекательной, занимательной и полезной и осознать, что  физика – это не страшно, физика – это интересно.

Для успешной исследовательской деятельности необходимо выработать у учащихся элементарные навыки этой работы и пробудить интерес к исследовательской работе.

              Важно научить учащихся:

- Ставить цель;

-  Составлять план исследований;

-  Подбирать необходимые приборы и материалы;

-  Собирать необходимые установки;

-  Проводить исследования и формулировать выводы.

А также:

       Ознакомить учащихся с методами научных исследований по физике, который можно представить в виде следующей цепочки:

Теоретическое предвидение - разработка рабочей гипотезы  -  наблюдения  -        эксперимент    -      анализ экспериментальных фактов и выводы из них   -      проверка выводов на практике.  (Полностью реализуется при проведении лабораторных работ) 

        Оглянувших вокруг, можно найти много вопросов, требующих исследований.

                 Например:                              

- Почему жужжит пчела?

- Что поднимает в воздух самолёт?

-   В чём причина полярных сияний?

-   Через какое время после того, как в цепи пошёл ток, лампочка начинает светиться?

Нередко подобные вопросы нужно не просто объяснить, а оценить величины того или иного эффекта и подкрепить объяснение расчётом или экспериментом. Поиск ответов на такие вопросы заставит учащихся обратиться к дополнительной литературе, учебнику. Что ж, этого нам и надо, ведь и физики – профессионалы пользуются чужими результатами и редко начинают работу на пустом месте. Исследовательская деятельность учащихся многогранна и организую её на любом этапе обучения физике:

- При изучении физической теории;

-  При решении задач;

- При проведении демонстрационного эксперимента;

-  При выполнении лабораторных работ.

          А также провожу:

-  Исследования в рассказах;

-  Исследования практических вопросов;

-  Исследования с помощью самодельных приборов;

-  Исследования дома и на улице;

-  Проектную исследовательскую деятельность учащихся.

Сегодня в сфере образования набирают силу новые критерии оценки качества образования, учитывающие динамику развития каждого учащегося. Это связано с нарастающей скоростью перемен в обществе: меняются государства, технологии, уклад жизни, появляются новые продукты и потребности, меняются формы работы. Наиболее успешными становятся люди, которые могут за ограниченное время создать уникальный продукт или услугу, перестроится и овладеть новыми методами работы, предложить неординарный выход из проблемной ситуации, то есть реализовать определенные компетенции. Необходимость быстрого поиска решения возникающих производственных и научных задач привела к распространению проектно-исследовательской деятельности как технологии решения проблем. В соответствии с этой тенденцией в стандарте второго поколения сформулированы новые типы планируемых результатов обучения, такие как проведение исследований и проверка гипотез. Понятно, что успешных и компетентных специалистов можно получить, только если формировать их со школьной скамьи. В результате исследовательская и проектная деятельность учащихся необратимо станет одной из важнейших форм современного образования.

В качестве примера организации проектно-исследовательской деятельности рассмотрим урок в 8 классе по теме: "Расчет электроэнергии, потребляемой бытовыми электроприборами”. Эта тема изучается после темы "Работа и мощность тока”, то есть учащиеся уже знакомы с этими величинами. При традиционной технологии расчет электроэнергии бытовыми приборами осуществляется на примере решения стандартных задач из сборника задач по физике. При получении результата проводится небольшой сравнительный анализ и делается вывод о том, какие приборы потребляют большее количество электроэнергии и дороже обходятся. Исследовать нечего, весь творческий поиск сводится к нахождению расчетной формулы и выполнению математических действий. Развивающий потенциал такого подхода практически стремится к нулю. Факторы для поиска проблем и целей исследования необходимо искать в анализе явлений, процессов, ситуаций. Для создания таких факторов на данном уроке я рекомендую в календарно-тематическом плане несколько изменить последовательность изложения материала. Разделить урок "Работа тока” и "Мощность тока”. На предыдущем уроке необходимо ввести формулу нахождения стоимости электроэнергии и понятие тарифа. Данный урок станет основанием для введения величины "Мощность тока”. Следующим уроком будет урок отработки навыков решения задач, при этом будут серьезные основания и аналитические данные для оценки полученных результатов задач. Необходимо обеспечить потребность в знаниях или умениях, которым посвящается урок, сформировать мотив к обучению, то есть желание изучать данный материал. Познавательный мотив – один из главных, он связан с интересом заранее, в котором акцентируется внимание зрителей на том, как мы привыкли использовать электроэнергию: одновременно работают несколько электроприборов, многие из них переходят в режим ожидания, в помещениях горит свет, не смотря на светлое время суток. После просмотра видео - ролика ученикам предлагается выделить проблему не рационального использования электроэнергии, которую предстоит решить на уроке. Учитель наводящими вопросами уточняет, а в чем же проблема лично для нас, для общества и государства?

Формулируется проблема: Нерациональное использование электроэнергии приводит к высокой ее стоимости, загрязнению окружающей среды и обеднению природных ресурсов.

Ставится цель урока: Рассчитать стоимость электроэнергии бытовых электроприборов. Выяснить, почему нерациональное использование электроэнергии влияет на окружающую среду и запасы природных ресурсов. Разработать рекомендации по экономии использования электроэнергии.

Систематически применяю на уроках практический прием обучения. Он направлен на формирование практических учебных умений и навыков. Экспериментальные исследовательские задания, небольшие по объему, связанные непосредственно с изучаемым материалом, включаю в разные этапы урока (проверка знаний, изучение нового учебного материала, закрепленных знаний, самостоятельная работа на учебном занятии). Время на выполнение заданий не превышает 2–10 мин. Очень важно после выполнения экспериментальной части исследовательского задания проанализировать полученные результаты, сделать выводы. Кроме того, предлагаю учащимся во внеурочное время выполнить научно-исследовательские работы.

Темы исследовательских работ учащихся:

1. Исследование энергоёмкости школьного оборудования. Пути экономии электроэнергии. (Очень актуальная задача для нашей школы!)

2. Потребление электроэнергии в быту. Составление «энергетического паспорта» своей квартиры или дома.

3. Экологические последствия энергопотребления. Альтернативные источники энергии.

4. Определение влажности воздуха и изучение влияния её на здоровье человека.

5. Солнечно - земные связи. Исследование влияния магнитных бурь на здоровье человека.

Работая над проблемой повышения мотивации учащихся к выполнению домашних заданий, как-то, вместо чтения параграфов и ответов на вопросы, я попросила детей выполнить дома практическую работу. В дальнейшем я поняла, что такого рода задания очень интересны учащимся, выполняют они их с удовольствием, так как задания непосредственно связаны с жизнью, выполняют работу в комфортных для себя условиях, в своем собственном темпе, в полной мере ощущая себя исследователями. Система домашних исследовательских работ позволяет решать ряд задач, актуальных для современного обучения физики, например, таких как вовлечение учащихся в исследовательскую деятельность, использование меж предметных связей, формирование навыков научной речи и умения письменно оформлять отчеты о проделанной работе, применение различных приборов, грамотное обращение с электрическими и другими приборами, различными веществами в повседневной жизни. В ходе выполнения таких творческих работ учащиеся приобретают практические умения постановки экспериментов, навыки выдвижения гипотез и нахождения путей их проверки. Ребята учатся анализировать и обрабатывать полученную информацию, представлять ее в виде таблиц, графиков, диаграмм, устанавливать причинно-следственные связи. Несомненно, научно-исследовательские работы у учащихся формируют самостоятельность и креативность мышления.

Внеурочная деятельность школьников только тогда будет влиять на развитие их компетенций, если она тесно взаимосвязана с ведущей деятельностью - учебно-познавательной. Поэтому, охотно помогаю учащимся, имеющим повышенный уровень мотивации к учению, проводить исследования отдельных объектов или явлений. Информационные технологии - неотъемлемая часть современной жизни. Я считаю, что любой педагог, заинтересованный в совершенствовании своего профессионального мастерства, независимо от преподаваемого предмета, должен обладать высокой информационной культурой (уметь добывать информацию из разных источников, обрабатывать ее, уметь пользоваться компьютерной техникой и приспособлениями к ней, работать с популярными компьютерными программами, уметь пользоваться ресурсами Интернет), а главное - учить этому детей.

Научно-технический прогресс вызвал техническое перевооружение во всех областях производства и техники. Современное общество требует специалистов квалифицированных, максимально использующих свои творческие способности, обладающих компьютерными знаниями. Очень важно еще в школе сформировать информационно-коммуникативную компетентность учащихся. И для развития творческой инициативы и мотивации учащихся я использую на уроках физики информационные технологии.

Исследования психологов показали, что 15% информации эффективно усваивается учениками с помощью слуха, 25% - за счет зрительной памяти, а благодаря использованию информационных технологий работают три вида памяти: моторная, зрительная, слуховая, что позволяет запомнить 65% информации. Компьютер позволяет вносить новые элементы в содержание обучения, углублять и обогащать содержание тематических разделов, изменять формы представления учебного материала, разнообразить виды учебных заданий и способов работы с ними. Благодаря компьютерной технологии может быть увеличен объём изучаемого материала. Это осуществляется не за счет расширения предметного материала, а за счет представления его в компактных формах – интерактивных моделях, анимациях, схемах, рисунках и т.д.

Живой интерес к изучению физики вызвало применение анимационных технологий. В используемых мной электронных учебниках есть компьютерные модели, которые позволяют наглядно представить любое природное явление. Такие имитации процессов позволяют проиллюстрировать объяснение изучаемого материала. Особенно, если речь идет о процессах в микромире. Мультипликации, графики, таблицы, диаграммы, траектории движения позволяют наглядно изобразить то, что в курсе физики существует лишь в виде абстрактных понятий. В электронных учебниках есть и интерактивные эксперименты с одновременным построением графических зависимостей, например, для проверки гипотез. Это повышает наглядность таких моделей. Интерактивность открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов. При этом у школьников формируются навыки, которые пригодятся им и для реальных исследований: выбор условий экспериментов, установка параметров опытов и т.д. Работа с компьютерной моделью делает их не пассивными слушателями, а активными участниками образовательного процесса. Все это стимулирует развитие творческого мышления учащихся, повышает их интерес к физике. Анимационные технологии я применяю на уроках изучения нового материала, закрепления: электронные учебники,

Компьютерные программы моделирования и демонстрационного эксперимента, компьютерные лабораторные работы, компьютерные научно-исследовательские работы учащихся

Кроме того, в своей педагогической практике я использую презентационные технологии. Сама составляю презентации либо целого урока, либо его этапа, использую презентации, представленные на учительском портале. А так же с целью развития творческих способностей предлагаю детям выполнить презентацию. Причем такая самостоятельная деятельность может быть индивидуальной, парной, групповой. С презентациями учащиеся выступают на уроках и внеклассных мероприятиях. Использую их на разных этапах урока: при объяснении нового материала, закреплении знаний, умений, навыков, обобщении полученных знаний.

Неограниченные ресурсы Интернет дают возможность детям самостоятельно добывать новые знания, и полученную информацию использовать для подготовки сообщений, докладов, презентаций. Кроме того, из Интернета я подбираю и использую на уроках видеофрагменты, иллюстрирующие природные явления.

Использование на уроках информационных технологий даёт возможность

• Воспитать познавательный интерес у школьников;

• Повысить мотивацию учащихся на самообразование;

• Выработать умения и навыки решения типовых практических задач;

• Выработать умение анализа и принятия решений в нестандартных проблемных ситуациях.

• Проводить учебно-исследовательские эксперименты с моделями изучаемых объектов и процессов;

• Развить творческие способности;

• Повысить качество обучения.

6