Проблемное обучение на уроках физики
статья по физике по теме

Шашлова Т.А., учитель физики

МОУ – СОШ пос. Чайковского

Представление опыта работы

«Проблемное обучение на уроках физики»

Эпиграфом к своему сегодняшнему выступлению я взяла слова американского педагога Лоренса Питера – «Нет ничего нового под солнцем, но есть кое-что старое, чего мы не знаем».

А кое-что старое – это проблемный метод обучения учащихся на уроке. Эффективность проблемного обучения доказана теоретиками и хорошо осознана практиками, а я сегодня буду говорить о том, как я открываю знания вместе с учениками.

Обобщение своего педагогического опыта я хотела бы представить в виде рецепта, предназначенного для каждого учителя, на котором выписана технология проблемного урока.

На каком уроке наиболее полно раскрывается учитель? Убеждена, что на уроке изучения нового материала. И для меня важнейшим показателем профессионализма является такая формулировка педагогического кредо: «Не давать информацию в готовом виде. Работать так, чтобы ребята сами открывали новые знания».

Самым основным в этом рецепте являются цели введения проблемного метода обучения на своих уроках:

- научить школьников объяснять физические явления (дети лучше усваивают не то, что получили готовеньким и зазубрили, а то, что открыли сами и выразили по-своему);

- научить школьников творческой деятельности (ребята больше думают, чаще говорят, активнее формируется мышление и речь);

- воспитание активной личности (ребята отстаивают собственную позицию, рискуют, проявляют инициативу, и в результате вырабатывают бойцовский характер).

А сейчас нам предстоит взглянуть на проблемное обучение с высоты птичьего полета. Для этого нужно обсудить место проблемного обучения в современном образовании, его надобность современной школе и прояснить его взаимосвязь с учителем.

Сколько существует проблемное обучение? Столько, сколько существует человечество. Потому что необходимость передавать потомкам накопленный опыт была, есть и будет всегда. Во второй половине 20 века человечество доросло до идеи развивающего обучения. Суть ее в том, что ЗУНы не могут быть единственной педагогической целью: школа должна всемерно развивать познавательные и творческие возможности учеников и воспитывать взрослеющую личность. Так был дан толчок к развитию особого направления, изучающего проблемное обучение. Рассвет исследований пришелся на 70-80-е годы, когда активно разрабатывались теоретические вопросы, и наметилось движение к технологии. У истоков этого метода стояли Мирза Исмаилович Махмутов, Инна Александровна Ильницкая, Алексей Михайлович Матюшкин. Вклад этих ученых в исследование проблемного обучения неоценим. Сегодня мы являемся свидетелями и участниками закономерного процесса, когда постепенно уходит в прошлое традиционная школа – школа объяснения знаний, а набирает силу школа нового исторического типа – школа развития. Ее важнейшей характеристикой является проблемное обучение. Что и дает основание утверждать: проблемное обучение – сегодняшний и завтрашний день нашего образования, это всерьез и надолго!

Везде ли и всем ли нужно проблемное обучение?

Да, везде и всем! И начальной школе, и средней школе и старшему звену. Эта технология для каждого учителя, независимо от того, какой предмет он преподает и в каком классе. Но вообще-то в жизни так не бывает, чтобы один рецепт годился для всех. Но технология проблемного обучения действительно универсальна: открывать знания можно на любом предмете и на всех школьных ступенях. Поэтому этот рецепт (метод обучения) может быть полезен учителям и первых и выпускных классов, и физикам и лирикам.

Преемственность проблемного обучения физике я проследила на примере введения пропедевтического курса «Физика*Химия» 5-6 класс. В 5 классе интерес к предмету вырабатывался через решение проблем, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни.

Пример: Строение вещества. Чтобы вести разговор о том, что все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул, атомов) предлагаю объяснить факт исчезновения куска сахара в стакане с чаем. Оказывается, сахар не исчез, ведь сохранилось его отличительное свойство (чай стал сладким), вероятнее всего он распался на мельчайшие крупинки. Выдвигаем гипотезы, проверяем с детьми, насколько мала эта частица.

Дальше – больше! В 7 классе, кроме ситуаций из повседневной жизни, ставлю эксперименты - как фронтальные, так и демонстрационные, использую фрагменты из художественной литературы.

Все тоже строение вещества, но теперь мы должны ввести новые положения, ранее для них неизвестные, чтобы углубить знания, расширить понятия и знакомимся с молекулярной теорией. Разговор происходит более осознанный - доказываем, что между молекулами есть промежутки:

Немецкий физик Роберт Кирхгоф сказал: «Нет ничего практичнее хорошей теории», ведь именно теория и есть та самая печка, от которой танцует технология проблемного урока.

Суть проблемного урока – творческое усвоение знаний. Напомню основные этапы проблемного урока:

1. первое звено творчества – постановка проблемы.
2. второе творческое звено – поиск решения. Выдвигаются самые разные гипотезы, но только одна из них выдерживает строгую проверку и превращается в решение. Именно в этот момент раздается «Эврика!», ибо действительно открыто новое знание. 
3. третье звено творческого процесса – выражение решения. Как подметил академик А.М.Матюшкин, мысль рождается голенькой и понятной только одному исследователю. Только в «одетом» виде она может стать достоянием других людей. Поэтому новое знание выражается соответствующим научным (физическим)  языком в общественно принятой форме.
4. четвертое звено творческого процесса – реализация продукта – представление продукта людям.

Французский антрополог Клод Леви-Стросс сказал: «Ученый – это не тот, кто дает правильные ответы, а тот, кто ставит правильные вопросы». И действительно, самое первое творческое звено проблемного урока – постановка учебной проблемы.

Хочу напомнить, что учебная проблема – это возникший или поставленный перед субъектом вопрос, ответ на который заранее неизвестен и подлежит творческому поиску, для осуществления которого у человека имеются некоторые исходные средства.

Учебная проблема существует в двух основных формах:

1. как тема урока;
2. как не совпадающий с темой урока вопрос, ответом на который и будет новое знание.

Следовательно, поставить учебную проблему, значит помочь ученикам самим сформулировать либо тему урока, либо не сходный с темой урока вопрос для исследования. Проблемная ситуация действительно возникла, если у класса появился эмоциональный отклик: ученики широко распахивают глаза и открывают рты, задумчиво почесывают затылки и недоуменно смотрят на учителя. И по реакции детей проблемные ситуации можно разделить на два больших типа: «с удивлением» и «с затруднением». Эмоциональное переживание возникает у школьников не абы когда, а в определенный момент урока – при столкновении с противоречием. Причем, не с каким угодно, а вполне с конкретным. Для этого классу предлагается вопрос или практическое задание на новый материал. Возникший в результате разброс мнений обычно вызывает у школьников реакцию удивления.

Урок физики по теме «Инерция». Предлагаю детям представить движущийся пароход. На палубе стоите вы и бросаете мяч вертикально вверх. Куда упадет мяч?

Посыпались ответы учащихся: передо мной, на палубу, прямо мне в руки, в воду. Далее ребятам говорю: «Итак, сколько же разных мнений у нас в классе?» - много мнений. «Значит, какой вопрос возникает?» - кто из нас прав, куда упадет мяч?^[1]

Или еще пример: тема «Плавление», читаю ученикам отрывок из поэмы А.С.Пушкина «Руслан и Людмила»

На месте славного побега

Весной растопленного снега

Потоки мутные текли

И рыли влажну грудь земли…

О каком тепловом процессе сегодня пойдет речь на уроке?

Тема «Относительность движения», начинаю урок со стихотворения А.С.Пушкина «Движение».

«Движенья нет», - сказал мудрец брадатый.

Другой смолчал и стал пред ним ходить.

Сильнее бы не смог он возразить;

Хвалили все ответ замысловатый.

Но, господа, забавный случай сей

Другой пример на память мне приводит:

Ведь каждый день пред нами солнце ходит,

Однако ж прав упрямый Галилей.

Кто из мудрецов прав?

Все та же относительность движения – предлагаю ответить на следующий вопрос: «Как по вашему мнению, ракета сейчас движется?» (показываю движение ракеты вместе с тележкой по демонстрационному столу).

Какое явление описывает поэт С. Михалков в своем стихотворении «Азбука»?

Что случилось? Что случилось?

С печки азбука свалилась.

Больно вывихнула ножку

Прописная буква М,

Г ударилось немножко,

Ж рассыпалось совсем!

Потеряла буква Ю

Перекладину свою!

Очутившись на полу,

Поломала хвостик У!

Ф, бедняжку, так раздуло –

Не прочесть ее никак!

Букву Р перевернуло –

Превратило в мягкий знак!

Буква С совсем сомкнулось –

Превратилось в букву О.

Буква А, когда очнулась,

Не узнала никого. (Диффузия)

Тема «Сила трения», начинаю повествование:

«Ребята, всем нам случалось выходить в гололедицу: сколько усилий стоило нам удержаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделывать, чтобы устоять! Это заставляет признать, что обычно земля, по которой мы ходим, обладает драгоценным свойством, благодаря которому мы сохраняем равновесие без особых усилий. Та же мысль у нас возникает, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой».

О каком драгоценном свойстве земли идет речь?

При изучении тепловых явлений учащимся неоднократно подчеркиваю, что все тела, находящиеся длительное время в контакте друг с другом, имеют одинаковую температуру. Для наглядности предлагаю учащимся измерить температуру воздуха в разных местах класса и убедиться, что она одинакова. После этого прошу их дотронуться до разных тел, находящихся у них на парте: карандаш, сама парта, ножка парты, книга, металлический цилиндр. И тут житейская привычка на ощупь судить о температуре тела и различие в ощущениях при прикосновении к предметам вступают в противоречие с научным фактом равенства температур при длительном тепловом контакте тел.

Перед изучением явления электромагнитной индукции учащимся напоминаю условия существования тока в цепи – наличие источника! Демонстрирую опыт – движение магнита относительно катушки, замкнутой на гальванометр – создается проблемная ситуация: ток возникает в катушке без источника!

Разговор о существовании различных видов силы трения продолжаю с помощью фронтального эксперимента: два шарика из пластилина одинаковой массы одновременно выпускаются из рук. Один из них движется в воздухе, а другой – в мензурке с жидкостью. Какие выводы можно сделать из данного опыта?

Итак, проблемная ситуация создана: школьники лоб в лоб столкнулись с противоречием и испытывают острое чувство удивления или затруднения.

Хорошо, но мало. Из проблемной ситуации надо еще достойно выйти. И не куда-нибудь погулять, а к учебной проблеме! А для этого стоит проделать с классом определенную мыслительную работу, которая  заключается в осознании противоречия и формулировании проблемы. Здесь возможны варианты: надо провести диалог, побуждающий учеников к осознанию противоречия.

Вот здесь надо учесть еще одну деталь, упустив которую, можно загубить все. После создания проблемной ситуации учитель, не ожидая милостей от природы (от учеников), разворачивает побуждающий диалог. И когда ученики предлагают свои версии учебной проблемы, может оказаться ситуация, что их мысль будет, не всегда безупречно, грамотно оформлена, или он может сказать что-то не относящееся к теме. Вот тут важно правильно реагировать на ошибки! Ведь стоит дать отрицательную оценку (не так, не правильно!) – и в другой раз ученик на диалог не пойдет. Поэтому лучше откликнуться таким образом – сделать кивок головой и сказать «так» - мысль ученика услышана и принята к сведению. Побуждаем других учащихся к переформулированию учебной проблемы – «кто еще хочет сказать?», «кто думает иначе?», «кто может точнее выразить эту мысль?».

И еще подготовимся к возможному сюрпризу, что несмотря на все педагогические усилия, проблемная ситуация так и не возникнет. Тогда подводим учащихся прямо к теме с помощью подводящего диалога – системы посильных вопросов и заданий, которые шаг за шагом приводят ученика к осознанию темы урока. В 10 классе при изучении темы «Тепловые двигатели и окружающая среда» веду с ребятами такой диалог:

- итак, на прошлом уроке мы проходили тему…

- тепловые двигатели

- вспомним: что такое тепловые двигатели, где они применяются, основной принцип работы…

- отвечают на поставленные вопросы

- может ли сегодня человек отказаться от использования тепловых двигателей?

- конечно, нет, без них нет цивилизации

- значит, тепловые двигатели – великое благо?

- да, но не совсем. Они наносят вред природе

- это аспект тепловых двигателей мы изучали?

- пока нет

- значит, какая сегодня будет тема?

- тепловые двигатели и окружающая среда

Как сказал американский журналист Эвви Неф, «каждая проблема имеет решение, единственная трудность заключается в том, чтобы его найти». Итак, учебная проблема поставлена и начинается вторая фаза проблемного урока – поиск решения. Учитель помогает ученикам открыть новое знание. Однако организовать открытие можно по-разному. Можно пустить класс путем проб и ошибок, а можно без гипотез подвести ученика к новому знанию.

 Продолжаю разговор по теме «Инерция».

Хочу обратить ваше внимание на два последних вопроса. Каким бы путем не шел поиск решения, завершиться он должен ответом на исходный вопрос. Непременно надо вернуться к началу урока и снять проблему-вопрос, применив новое знание. Получится красивая кольцевая структура ведения знаний: откуда вышли, туда и вернулись.

Итак, на уроке возможны три метода поиска учебной проблемы. Первый - побуждающий к гипотезе диалог. Второй и третий – подводящий диалог, который может разворачиваться как от сформулированной проблемы, так и без нее. Различие способов заключается в той мыслительной работе, которую выполняют ученики, и, следовательно, в их развивающем эффекте.

Сравнительная характеристика диалогов

Результатом побуждающего диалога служит развитие творческих способностей учащихся, а результатом подводящего диалога – развитие умения логически мыслить.

Остался последний этап – этап воспроизведения полученных знаний. Он не является строго обязательным, тем не менее, весьма желателен, поскольку развивает активную речь, углубляет понимание нового материала. Можно не только сказать «выучи» и «перескажи», но и предложить выполнить творческое задание: написать стихотворение, сочинить сказку, рассказ, придумать загадку, начертить схему, выписать опорные слова.

Пример: ученик 7 класса обобщил знания о силе трения в таком стихотворении:

Существует на свете сила трения.

Она играет большое значение!

Есть три вида трения:

Скольжения, покоя, качения.

Все по себе силы трения очень важны

И в этом мире, конечно, нужны!

А вот веселая история о существовании силы Архимеда, которую предложил мне ученик 7 класса в прошлом году: «Один прекрасно воспитанный, скромный, вежливый мальчик погрузился в жидкость  и вел себя там хорошо. Но жидкость все равно вытолкала его. За что?».

В конечном же счете проблемный урок обеспечивает тройной эффект: более качественное усвоение знаний, мощное развитие интеллекта и творческих способностей и воспитание активной личности.

 Разница в учебной деятельности дает и разницу в результатах:

1. У учащихся повысилась мотивация к изучению явлений природы;
2. Повысился интерес к физике;

3. Повысилось качество знаний;

4. Учащиеся принимают активное участие в научно-практической конференции «День науки» на школьном и муниципальном уровне. (Представить грамоты)

И еще, применение отрывков из художественных произведений на уроках физики настолько повысили интерес учащихся и рост их познавательной активности, что учащиеся стали сами приносить мне литературные тексты с описанием физических явлений.

В поэме А.С.Пушкина «Руслан и Людмила» они нашли строки относящиеся к движению по окружности:

У лукоморья дуб зеленый,

Златая цепь на дубе том;

И днем и ночью кот ученый

Все ходит по цепи кругом…

А я предложила им определить частоту движения кота, если за одну минуту он делает 6 оборотов. Оцените период движения, угловую скорость кота при этом.

А вот иллюстрация колебательного движения.

…Бунтует вихорь в поле чистом

И на краю седых небес

Качает обнаженный лес…

Предлагаю подумать над вопросом, можно ли считать движения леса вынужденными колебаниями?

А иллюстрацию вынужденных колебаний нашли в стихотворении Ф.Тютчева:

Еще земли печален вид,

А воздух уж весною дышит,

И мертвый в поле стебль колышет,

И елей ветви шевелит…

Игра действительно стоит свеч!

Пусть девизом изучать, применять, проводить проблемные уроки будут вот такие слова: «Теперь и не представляю, как можно работать иначе. Ведь это так здорово – открывать знания вместе с детьми!»