"Формирование исследовательских навыков при изучении физики в 7-9 классах"
статья по физике (9 класс) по теме

Формирование исследовательских навыков при изучении физики

                                  (7-9 классов)

Современная школа находится в постоянном движении и развитии. Сегодня мы все готовимся к внедрению новых федеральных государственных стандартов общего образования второго поколения. Эти изменения продиктованы социальным заказом государства и общества на развитие, обучение и воспитание учащихся, которые мотивированы на  познавательную деятельность, у которых сформирован интерес к способам поиска, усвоения, переработки и применения информации, что позволило бы школьникам легко ориентироваться в современном быстро меняющемся мире, применять свои знания в нестандартных ситуациях.

Согласно Концепции профильного обучения на старшей ступени общего образования вариативная часть (школьный компонент) учебного плана предусматривает дополнительные часы учебного времени на  исследовательскую деятельность. Исследовательская и проектная  деятельность школьников является показателем качества образования в учебном заведении, что доказывает ее актуальность. В условиях углубленного изучения физики именно это направление становится наиболее приоритетным.

Основные понятия исследовательской деятельности, ее цели, задачи, этапы построения деятельности, результаты рассматриваются в работах А.В. Леонтовича, А.С. Обухова, А.Н. Поддьякова, А.И. Савенкова, Н.Г. Алексеева и др. Речь идет в основном о выстраивании исследовательской деятельности учащихся вне урока. Остается недостаточно рассмотренной проблема включения исследовательской деятельности в урок, её организации, сочетания форм, методов и средств обучения. В своей сущности исследовательская деятельность предполагает активную познавательную позицию, связанную с периодическим и продолжительным внутренним поиском, глубоко осмысленной и творческой переработкой информации научного характера, работой мыслительных процессов в особом режиме аналитико-прогностического свойства, действием путём «проб и ошибок», озарением, личными и личностными открытиями! Этим она отличается от эвристического и проблемного обучения, находясь с ними в тесной взаимосвязи и одной группе образовательных технологий. На начальном этапе исследования была изучена и проанализирована научно-педагогическая литература с целью выявления возможностей применения технологии междисциплинарного обучения для формирования исследовательских умений и навыков учащихся при обучении математике. Уже отмечалось, что в основе технологии междисциплинарного обучения лежит метод открытий или исследования.

“Метод исследования может лежать в основе методики формирования исследовательских умений и навыков потому, что он представляет собой воспроизведение естественного процесса открытия или познания действительности. Он позволяет воспроизвести полную структуру цикла мыслительного акта, включая самый первый этап возникновения вопроса и формулирования проблемы и завершающий этап – доказательства или обоснования решения. Полная структура мыслительного акта, согласно А. М. Матюшкину описывает продуктивный, то есть творческий мыслительный процесс в отличие от репродуктивного, происходящего с пропуском первого и последнего этапов – порождения проблемы и обоснования ее решения” [4].

Однако к осуществлению исследовательской деятельности на уроках и во внеурочной работе по физике учащихся надо подготовить. Возрастные особенности подростков таковы, что для большинства из них наиболее привлекательными являются не теоретические знания, а самостоятельная практическая деятельность. Учитывая это, необходимо обеспечить поэтапное овладение исследовательскими умениями, начиная с выполнения простых опытов, конструирования несложных приборов и механизмов и постепенно подводя их к исследованиям физических явлений, процессов, проведение которых потребует от них более глубокое знание теоретических основ физики.

          Итак, в формировании исследовательских умений учащихся при изучении предмета физики предлагаем выделять три этапа:

1. Подготовительный (6-7 класс). На этом этапе изучаются азы научного познания мира. В 6 классе физика изучается как пропедевтический курс. Задача данного этапа – создать условия для формирования у учащихся практических навыков научной организации труда, начальные экспериментальные умения.

2. Развивающий (8-9 класс). На этом этапе происходит развитие творческих способностей, усвоение основных принципов исследовательской деятельности. Задача - научить школьников осуществлять выполнение несложных исследовательских заданий по алгоритму.

3. Завершающий (10-11 класс). Здесь заложенные ранее навыки исследовательской деятельности способствуют самоопределению    ученика к самостоятельному поиску и решению проблемных вопросов.  Задача – развитие умений и навыков самостоятельной исследовательской деятельности.

На каждом этапе применять различные методы и приемы работы над формированием исследовательских умений. Приведем некоторые в качестве примера:

- Метод «Анализ литературы» (искать информацию по оглавлению, выделять главное в текстах, ставить вопросы и находить на них ответы и т. п.) целесообразно использовать на первом этапе, так как важно научить учащихся пользоваться научной литературой.

- Метод наблюдений в обучении основан на восприятии изучаемого явления или объекта, что помогает направлять мыслительную деятельность учащихся особенно на первом этапе формирования исследовательских умений.

- Метод измерения и сравнения предполагает направленную деятельность по овладению правилами измерений и расчета  погрешности. Ученики приобретают умения рассчитывать  достоверность результата.

- Эксперимент как метод обучения включает умение ставить цель, продумывать методику проведения эксперимента, анализировать и систематизировать полученные данные, делать выводы. На начальном этапе цель эксперимента перед учеником ставится учителем, совместно  с ним определяется и последовательность его проведения. На втором  этапе учитель может поставить только цель, остальные этапы исследования учащиеся выполняют самостоятельно. На последнем этапе формирования исследовательских умений (заключительном) – учащиеся намечают  цель эксперимента и планируют его проведение, обобщают данные делают выводы. Учитель может выполнять здесь роль консультанта.

- Метод «Решение исследовательских задач». В зависимости от объема содержащегося экспериментального материала, степени включения математического аппарата для обработки данных, задачи можно  разделить на задачи практикума, исследовательские и научные задачи.  Первые два типа задач чаще всего решаются в ходе урока- исследования, где изучается какое –либо явление или закономерность, ранее не изученные, и урока- практикума, где ранее изученные явления на теоретическом уровне, доказываются с помощью лабораторного опыта, который являются его составной частью или его основой (лабораторная, практическая работа). Например «Исследование факторов, от которых зависит Архимедова сила», «Изучение факторов, от которых зависит высота подъёма жидкости в капилляре».

Научные задачи требуют нестандартного мышления и хорошего

знания. К такому типу заданий например, можно отнести «Софизмы» («Софизм» означает рассуждение, формально кажущееся безупречным, но содержащее на самом деле ошибку, в результате чего конечный вывод оказывается абсурдным) . Такие задачи можно давать в конце темы, когда весь материал изучен. Вот пример такой задачи, которая может быть дана после темы «Молекулярная физика и термодинамика»: «Медная трубка с внешним диаметром 1см служит проводником пара. Чтобы уменьшить тепловые потери, ее покрыли слоем теплоизолирующего материала толщиной 5 мм. Но потери после этого не только не уменьшились, но даже, наоборот, возросли.»

Развитие исследовательских умений в процессе изучения физики в

нашей школе начинается с пропедевтического курса «Введение в физику».

На этих занятиях ученики знакомятся с научным методом познания природы и все последующие знакомства с физическими явлениями происходят согласно этим этапам познания. Каждое занятие – это маленькое исследование, эксперимент. Например: как замерзает вода или почему плавает тело, как ведет себя свет и что может магнит? Каждый вопрос обсуждается, проводятся исследования и делаются выводы. Кроме того, учащиеся на занятиях конструируют простые приборы, в которых применяются изучаемые явления или с помощью которых их можно воспроизвести. Так, при изучении световых явлений учащиеся изготавливали камеру обскура и калейдоскоп, объясняли принцип их работы. При прохождении темы «Магнитные явления» они конструировали электромагнит и исследовали, от чего зависят его магнитные свойства. Создание простых моделей реактивных двигателей осуществлялось, когда изучали механическое движение.

         В седьмом-восьмом классах, у учащихся, которые освоили этот курс, уже появляются личностно-ориентированные исследования. Например: определение собственной плотности тела, скорости движения, расчет энергетических затрат организма. Изучение темы атмосферное давление привело к исследовательской работе «Зависимость артериального давления от атмосферного давления», а изучение влажности воздуха – к исследованию природных гигрометров. Уроки, в которых есть исследование, всегда интересны и проходят на большом эмоциональном подъеме. У учащихся возникают новые вопросы, ответы на которые они пытаются найти уже сами и преподнести их всему классу. Такие занятия, как правило, не ограничиваются рамками одного урока и находят своё продолжение во внеурочной деятельности. Уроки-исследования приводят к развитию следующих умений, которые входят в состав исследовательских:

- быстро ориентироваться при поиске новой информации, определять наиболее эффективные методы ее сбора и обработки;

- формулировать проблему, определять объект, предмет исследования, выделять цель и задачи;

- выдвигать гипотезу и проводить мысленный эксперимент;

- планировать опытно-экспериментальную работу;

- использовать теоретические методы научного познания;

- устанавливать причинно-следственные связи и др.

Успешность формирования и развития исследовательских умений зависит от того, как изучается предмет в старших классах: углублённо или на базовом уровне. Изучение предмета в специальных классах позволит проводить более долгосрочные исследования, более сложные по тематике и содержанию. Например: изучение электромагнитных излучений в 11 классе можно завершить исследованием: «Какие виды излучения дает монитор компьютера». Так же на этот процесс влияет выбор учащимися дальнейшего обучения.

Сегодня мы готовимся работать по стандартам второго поколения, в которых исследовательской деятельности придается особое значение, так как она позволяет обеспечить конкурентоспособность выпускников при поступлении в ВУЗы, а главное, способствует развитию творческой личности.

Для выявления влияния технологии междисциплинарного обучения на формирование исследовательских умений и навыков применялась методика, разработанная Н.Б. Шумаковой. [4] Данная методика позволяет выявить степень выраженности исследовательской позиции.

Под исследовательской позицией понимается некоторая устойчивая личностная характеристика, отражающая определенный тип отношения ребенка к познанию окружающего мира. Этот тип отношения отражает уровень поисково-исследовательской активности ребенка в ситуации приобретения нового знания, склонность к самостоятельным умственным усилиям и предпочтение определенных способов познания.

Исследовательская позиция характеризуется:

высоким уровнем и широтой поисково-исследовательской позиции ребенка в ситуации неопределенности, обусловленной бескорыстной познавательной потребностью, стремлением к самостоятельному “познанию истины”;

выраженной склонностью к продолжительным самостоятельным умственным усилиям в процессе поиска неизвестного, за которой стоит потребность в мыслительной нагрузке;

позитивным отношением, предпочтением продуктивных способов познания.

Для оценки выраженности исследовательской позиции в обучении использовался вопросник ВСО (“выбор способа обучения”). Учащимся предлагалось выбрать тот ответ, который им больше подходит, и отметить его знаком “+”. Анализировались ответы на девять пунктов вопросника: 2(+),7(+), 8(–), 9(–),10(–), 11(+), 21(–), 22(+), 23(+), связанных с отношением ученика к такому способу обучения, который требует от него высокой степени самостоятельности в процессе познания. Знаком (+) или (–) отмечены те ответы на соответствующие высказывания, которые оценивались в 2 балла. Ответ “так и так” получал 1 балл, не соответствующий ключу ответ – 0 баллов. Таким образом, максимальная степень выраженности исследовательской позиции в обучении (и, следовательно, минимальная репродуктивной позиции) соответствовала 18 баллам, минимальная – 0 баллов. 

Динамика выраженности исследовательской позиции у учащихся                        класса

6 Больше всего мне нравится открывать новые закономерности, идеи, знания                          

7        Больше всего мне нравится на уроке изучать вопросы, которые у меня возникли                          

8        Я не люблю тратить много времени на решение проблемы, которую я не смог(ла) решить сразу                          

9        Мне нравится, когда учитель все подробно объясняет и рассказывает и не надо думать самому                          

10        Не люблю, когда мне надо самому (самой) искать информацию или объяснение чему-то неизвестному                          

11        Мне нравится на уроке рассуждать самостоятельно                          

21        Я не люблю размышлять и выдвигать предположения о тех вещах, явлениях или процессах, которые мне неизвестны                          

22        Мне нравится проводить опытные или экспериментальные исследования                          

23        Люблю изучать теории и с их помощью объяснять то, что мне непонятно

           7 класс-  13,65

  8класс – 14,88

  9 класс – 16,75

  Анализ динамики показателя выраженности исследовательской позиции учащихся показывает, что к концу 9-го класса у учащихся отмечается высокий уровень поисково-исследовательской активности. Достаточно высокий показатель в 6-ом классе объясняется тем, что учащиеся этого класса с начала обучения в школе изучали предмет “междисциплинарное обучение” и элементы технологии МДО применялись на ряде предметов.

Таким образом, в результате проведенного исследования гипотеза полностью подтвердилась

Список литературы:

1. Алексеев Н. Г., Леонтович А. В., Обухов А. В., Фомина Л.

Ф. Концепция развития исследовательской деятельности учащихся //

Исследовательская работа школьников. 2001. №. 1. С. 24-34.

2. Концепция профильного обучения на старшей ступени общего

образования (Приложение к приказу Минобразования РФ от

18.07.2002 Москва N 2783)

3. Леонтович А.В. Исследовательская деятельность учащихся (сборник

статей). http://www.researcher.ru

4. Малафеев Р.И. Проблемное обучение физике в средне школе. Из опыта

работы. Пособие для учителей.-М.:Просвещение,1980.-127с.

5. Ланге В.Н. Физические парадоксы и софизмы.: Пособие для учащихся.-

3-е изд., перераб .-М.: Просвещение, 1978-176с.

итература:

          6.Зорина Л.Я. Дидактические аспекты естественно - научного образования.- М.:РАО, 1993.-160с.

         7. Лазарев В.С. Рекомендации по развитию исследовательских умений учащихся. – М., 2007. – С. 3-4.

       8. Поддьяков А.Н. Исследовательское поведение, интеллект и творчество// Исследовательская работа школьников. – 2002. - №2. – С.29-35

        9. Савенков А.И. Психологические основы исследовательского подхода к обучению. – М.: Ось-89, 2006. – 480 с.

10. Успенский В.В. Школьные исследовательские задачи и их место в учебном процессе. - Автореф. дис. …канд. пед. наук. – Москва, 1997. – 20 с.__