WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Учебный исследовательский эксперимент – это вид деятельности, нацеленной на овладение обучаемыми методом научного познания, посредством которого раскрывается сущность явлений и на этой основе строятся или уточняются, дополняются, конкретизируются теоретические модели действительности.

Учебный исследовательский эксперимент является составной частью исследовательского метода. Он же в свою очередь, относится к числу так называемых продуктивных методов обучения, способствующих развитию творческих способностей, системного мышления учащихся и позволяющих планомерно и целенаправленно их формировать. Сущность исследовательского метода заключается в организации учителем поисковой, творческой деятельности учащихся для решения новых проблем и проблемных задач. Назначение данного метода – полноценное усвоение школьниками опыта научного исследования.

В учебном исследовательском эксперименте рельефно обнаруживает себя логический статус элементов физического знания (понятие, факт, закон, принцип, гипотеза, теория, метод и т.д.). Это обусловлено тем, что эксперимент проектируется и осуществляется на основе теории с использованием моделей, с опорой на методологические принципы физики (сохранения, симметрии, относительности, соответствия); в ходе исследования выдвигаются гипотезы относительно способов достижения цели и результатов, разрабатывается метод исследования, добываются факты и т.д. Понимание учащимися логического статуса элементов знаний является необходимым условием их системности.

Учебный исследовательский эксперимент, как показывает проведенный нами анализ, не получил необходимого распространения на уроках физики. Данный вид эксперимента применяется, на протяжении многих лет при подготовке и проведении олимпиад различного уровня и в работе с профильными физико-математическими классами.

В разное время в методической литературе предлагалось использовать подобные задания для достижения тех или иных целей обучения (таблица 2).

Таблица 2. Использование физического эксперимента с элементами исследовательской деятельности различными авторами.

Автор

Год

Цель применения

Время проведения

Вакс И.З.

1977

Развитие познавательной деятельности.

Уроки физики. Повторение темы: «Электродинамика». Совместно с решением стандартных задач.

Камкиев Ж.С., Шумилин В.Ю.

1984

Развитие творческих способностей

Факультативные и внеклассные занятия.

Савинцев В.Н.

1979

Политехническая подготовка.

Уроки физики. Повторение темы: «Электродинамика». Совместно с решением стандартных задач. Факультативные занятия.

Солодухин Н.А.

1987

Политехническая подготовка

Факультативные занятия.

Тилтинь Э.Ж.

1979

Политехническая подготовка

Уроки физики. Повторение темы: «Электродинамика». Совместно с решением стандартных задач. Факультативные занятия

Черкавский Н.И

1985

Развитие творческих способностей

Уроки физики. Повторение темы: «Электродинамика». Совместно с решением стандартных задач. Факультативные занятия

Из таблицы видно, что цели применения исследовательских экспериментальных задач в разное время отличались. Использование задач этого типа применялось в основном при повторении темы «Электродинамика» и на факультативных и внеклассных занятиях. Систематического использования подобного рода задач на уроках физики при формировании системного мышления, умений научно-исследовательской деятельности на протяжении всего курса физики не разработано.

В нашей работе основой реализации исследовательского метода выступает методика обучения физике построенная на экспериментальных задачах исследовательского характера, типа «черный ящик» и теоретических заданий по анализу результатов учебных исследовательских экспериментов. Под «черным ящиком» мы понимаем закрытую систему, имеющую «вход» и «выход». Внутреннее содержание закрытой системы неизвестно. Корпус «черного ящика» непрозрачен. Внутрь помещаются различные по сложности механические, электрические, оптические системы или их элементы. Внешние выводы или клеммы, служащие для соединения с измерительными приборами, нумеруются. В зависимости от назначения «черный ящик» снабжается переключателями и индикаторами (лампами, световыми диодами и т.п.) расположенными на внешней стороне прибора.

B настоящее время выполнение исследовательских работ, в том числе и экспериментального характера, организуется почти исключительно за рамками программ учебных предметов федерального компонента учебного плана методом проектов. Этот метод оправдывает себя в условиях, когда работы исследовательской направленности выполняются эпизодически, не обязательно всеми учащимися. Недостатки и ограничения метода проектов известны: фрагментарность содержания обучения, случайность выбора тем, неопределенность образовательного результата и т.д.

На наш взгляд, обучение исследовательской деятельности должно осуществляться в рамках систематического курса. Только в этом случае может быть обеспечена полноценная реализация предписываемых образовательным стандартом требований к выпускникам, связанных с овладением ими научного метода.

Предлагаемая методика требует нового оборудования, доступного для применения в любой школе. Потребность в новом современном оборудовании с обновленным методическим обеспечением продиктована также критическим состоянием материально-технической базы большинства общеобразовательных учреждений.

В 2004 году, нами было проведено анкетирование 51 школы г. Томска, с целью выяснения уровня оснащенности кабинетов физики. Результаты анализа показали, что оснащенность кабинетов физики школ г. Томска в среднем составляет 30% - 40% от существующего перечня учебного оборудования по физике для общеобразовательных учреждений России. Подсчет стоимости всего недостающего, но типичного для производства и «элементарного» для кабинета физики оборудования показывает необходимость значительных вложений.

Во втором анализе нами были определены затраты, необходимые для оснащения кабинета физики «с нуля» в условиях г. Томска, в соответствии с нормативными требованиями. Получена еще более значительная итоговая сумма.

Таким образом, решение проблемы оснащенности требует в обоих случаях значительных капиталозатрат на покупку оборудования. При этом методика «продаваемого» эксперимента, как правило, была разработана 15 – 20 лет назад и морально устарела. Это методика репродуктивного эксперимента.

Исходя из полученных результатов, нами была поставлена задача: разработать оборудование по физике для фронтальных лабораторных работ и практикумов с полным методическим сопровождением, направленным на организацию учебно-исследовательской деятельности учащихся в новых условиях для школы.

Третья глава «Методика проведения учебного исследовательского эксперимента и оценки уровня сформированности системного мышления». В этой главе предложена модель работы учителя по проведению учебного исследовательского эксперимента и диагностики системного мышления; представлены результаты разработанной автором методики.

Предлагаемая нами методика базируется на двух видах эксперимента: натурном и мысленном. В натурном (от лат. natura - природа) естественнонаучном эксперименте исследованию подвергается материальный объект (образец, электрическая цепь и т.п.), при этом предмет исследования составляют некоторые свойства этого объекта. В нашем случае материальными объектами являются «черные ящики». В мысленном эксперименте исследователь выполняет действия в мысленном (идеальном) плане. Эти действия подобны чувственно-предметным и мысленным действиям, выполняемым в натурном эксперименте. Этот вид эксперимента используется нами при решении теоретических задач исследовательского характера.

Рассмотрим методику учебного исследовательского эксперимента на конкретных примерах.

1. Многоуровневый исследовательский эксперимент по электричеству

Внешний вид прибора содержащего 11 скрытых электрических схем изображен на фото 1.

Фото. 1

Скрытые схемы реализованы в закрытой непрозрачной коробке – «черный ящик». Сама схема представляет собой несложную электрическую цепь, узлы соединений которой выведены наружу. С помощью переключателя, расположенного на верхней части коробки, осуществляется задание того или иного варианта схемы. Каждый новый вариант схемы формируется из трех элементов цепи и их возможных подключений к четырем узлам соединений, выведенных наружу и обозначенных на корпусе коробки буквами: A, B, C, D, образуя, таким образом, физическую систему из 11 электрических схем.

Используя мультиметр, ученик должен определить, какая схема системы задействована и какие элементы цепи, последовательность их соединения, номиналы резисторов, составляющих электрическую цепь имеются.

Методика выполнения работ со скрытыми схемами.

Характер заданий для учащихся могут быть различными и зависят от того, в каком классе используются такие устройства, от уровня подготовки школьников и от выбранных дидактических целей.

Для гуманитарных и общеобразовательных классов составные элементы цепи (резисторы), их количество и номиналы могут быть заданы, от учащихся требуется определить расположение резисторов в цепи, изобразить реальную схему подключения резисторов к выводам непрозрачной коробки, затем эквивалентную схему. В этом случае для упрощения может быть задан режим работы мультиметра - омметр.

Для физико-математического профиля достаточно задать количество составных элементов цепи. Возможно усложнение процесса исследования данной физической системы путем замены омметра на вольтметр, амперметр и источник тока.

Рассмотрим детально методику решения задания со схемой №1

Задание. В «черном ящике» находится электрическая схема, состоящая из 3-х резисторов, номиналы которых: 1 кОм, 2 кОм, 3 кОм. Требуется определить реальную схему подключения резисторов к выводам «черного ящика», расположение резисторов в цепи и изобразить эквивалентную электрическую схему.

Оборудование. «Черный ящик» (переключатель находится в положении 1), мультиметр в режиме омметра.

Методика выполнения работы.

1. Ознакомление с условиями. Внимательное прочтение учащимися условия задачи. Определение цели и начальных условий задачи (что необходимо найти и что использовать). При возникновении, каких-либо затруднений в понимании условия задачи учащиеся обращаются к учителю.

2. Актуализация теоретических знаний. Учащиеся проводят предварительный анализ заданной информации: число элементов скрытой физической системы – 3, номиналы резисторов одного порядка, режим работы мультиметра задан – омметр. Актуализируются имеющиеся теоретические знания по заданной теме: параллельное и последовательное соединение проводников.

3. Формулировка гипотезы. Имеющиеся резисторы могут быть соединены: последовательно, параллельно либо смешанное соединение.

4. Обоснование гипотезы. Если все резисторы соединены последовательно, то мультиметр, в одном из подключений, обязательно покажет значение 6 кОм, так как при последовательном соединении

;

.

При соединении всех резисторов параллельно, мультиметр обязательно покажет, в одном из подключений, значение 0,54 кОм, так как в этом случае

. Тогда

В остальных случаях соединение будет смешанным.

5. Экспериментальное подтверждение гипотезы. Вывод.

Точки подключения мультиметра

Показания

мультиметра,

кОм

AB

AC

AD

BC

BD

CD

3

2

3

5

6

1

Анализируя снятые показания и сопоставляя с теоретическими выкладками, выходят на единственно возможную схему соединения резисторов (рис.1):

Рис. 1

Вывод: реальная схема соединения резисторов, находящихся в «черном ящике» имеет вид представленный на рисунке 1.

Эквивалентная схема соединения резисторов имеет вид (рис. 2):

Рис. 2

2. Теоретическая задача исследовательского характера.

Имеется выключатель и две электрические лампочки, на цоколе одной из которой написано 75 Вт, 220 В, а на цоколе другой – 15 Вт, 220 В. Составить электрическую схему, удовлетворяющую следующим условиям: когда выключатель находится в положении «включено», горит только лампа 75 Вт, если же его перевести в положение «выключено», то эта лампа гаснет, но загорается лампа мощностью 15 Вт. Нарисовать схему и объяснить принцип ее работы.

Методика решения задачи

1. Цель. Внимательное прочтение условия задачи учащимися. (Следует обратить внимание учащихся на отношение мощностей; при построении схемы не должно быть лишних соединений). Определение цели (что необходимо найти). При возникновении, каких-либо затруднений в понимании условия задачи учащиеся обращаются к учителю.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»