Проблемно-исследовательское обучение на уроках физики как средство формирования метапредметных компетенций учащихся
статья по теме

«Проблемно-исследовательское обучение на уроках физики как средство формирования метапредметных компетенций учащихся»

Учитель физики МОУ Платоновской СОШ Давыдова Н.И.

Не существует сколько-нибудь

достоверных тестов на одаренность,

кроме тех, которые проявляются

в результате активного участия

хотя бы в самой маленькой поисковой

исследовательской деятельности.

А.Н.Колмогоров

Программа модернизации содержания образования затрагивает все стороны образовательного процесса. Выдвигая в качестве основополагающей идеи компетентностный подход в образовательном пространстве, она нацеливает педагогических работников на поиск и апробацию новых технологических образований, ориентированных на формирование и развитие у учащихся ключевых компетенций. Быть компетентным – значит уметь мобилизовать в данной ситуации имеющиеся знания и опыт. Современные условия развития общества все больше указывают на то, что умения выявлять, классифицировать, наблюдать, описывать, оценивать, отличать знания от мнения, делать выводы из анализа мышления и деятельности становятся все более  актуальными.

Школа для ученика, который живет в начале третьего тысячелетия, должна быть иной.     Смена содержания обучения физике вызвана изменением целей образования в целом. Практика обучения показывает, что у учащихся массовой школы слабо сформированы, прежде всего, экспериментальные умения и навыки, знания методологии исследования, что, в конечном счете, сказывается на недостаточно осознанном изучении основ физической науки и проявляется в пассивности ученика в процессе обучения. Особенно актуальна эта проблема в основной школе, когда закладываются основные экспериментальные умения и навыки, формируется элементарная культура исследователя. Разрешение этой проблемы способствует оптимизации процесса обучения физике в основной школе, помогает ученику определиться с выбором профиля дальнейшего обучения.

За время своей  работы убедилась в необходимости использования проблемно-исследовательских методов обучения  для формирования учебно-исследовательских компетенций учащихся. Считаю, что знание физики должно создаваться на глазах учащегося с их посильным участием. Стараюсь, чтобы ребенок выступал в роли исследователя, «открывающего» основополагающие свойства и отношения, учу его наблюдать и анализировать, побуждаю у него интерес к нерешенным задачам.

Формирование навыков проблемно-исследовательской работы веду по следующим направлениям:

• развитие исследовательских навыков при изучении материала на уроках и во внеурочное время с использованием проблемно - исследовательских вопросов и заданий;
• проведение учеником небольшого исследования с подготовкой сообщения, доклада, реферата, в том числе, с использованием ресурсов сети Интернет;
• усиление практической направленности программного материала.

       Самым важным при выполнении исследовательской деятельности является способность учащегося видеть проблему, анализировать известное и неизвестное, на основе анализа выдвигать гипотезу по решению проблемы и обосновывать ее. Ключевым моментом любого исследования является гипотеза, на основании которой строится исследование. Поэтому обучение школьников формулировке гипотез и их обоснованию является начальным этапом обучения исследованию. Так, в седьмом, восьмом классах у школьников преобладает наглядно-действенное и наглядно-образное мышление. Учащиеся этого возраста склонны к общению. В связи с этим стараюсь обучать школьников выдвижению гипотез, предлагая им проблемы, для решения которых можно использовать не только учебный опыт, но и бытовой. Происходит обучение планированию исследования, для чего также используется совместное обсуждение плана исследования в группе на основе выдвинутой гипотезы. Дополнительные задания о применении явления на практике стимулируют поиск, систематизацию учащимися информации. При обработке результатов исследования также формируются информационные умения.

      Формирование умения применить эксперимент для подтверждения гипотезы происходит на следующем этапе. При выполнении эксперимента школьники осваивают такие умения, как наблюдать явление, измерять, проводить эксперимент, описывать эксперимент. Этот вид исследовательской деятельности многие школьники на уроках физики в 9-м классе выполняют самостоятельно, предварительно обсудив выполнение эксперимента в группе. Ученики делают самостоятельно выводы из исследования и предъявляют их для обсуждения. Примером самостоятельного исследования по собственному плану может служить выяснение характера движения тела по наклонной плоскости, введение характеристики такого движения – ускорения.

Самостоятельная исследовательская работа с учебником, дополнительным материалом (аннотирование, конспектирование, план, реферат, тезисы) направлены на углубление понимания материала, что приводит к прочности усвоения знаний. Например, в 7 классе при изучении темы «Атмосферное давление», я предлагаю учащимся исследовать зависимость между значением атмосферного давления, которое они измеряют в одно и то же время в течение нескольких суток, и изменением погодных условий, которые происходят за указанный интервал времени. Регулярные наблюдения и  измерения формируют умения учащихся самостоятельно работать; повышают ответственность ребят за регулярность и качество их выполнения; дают возможность на практике применить свои знания, полученные на уроках физики.  

        Старшая школа предполагает отработку навыка самостоятельного учебного исследования.  Так, на уроке – практикуме «Зависимость сопротивления проводника от температуры» учащиеся разрабатывают алгоритм выполнения исследования:

1. Формулируют проблему,  цель и задачи исследования.

2. Изучают теоретический материал по теме «Законы постоянного тока».

3. Высказывают  предположение о том, как будет выглядеть зависимость сопротивления проводника от температуры, стараясь объяснить свою гипотезу на основе изученного материала.

4. Разрабатывают  способ проверки гипотезы и подбирают  оборудование.

5. По окончании эксперимента делают  вывод: что можно сказать о зависимости сопротивления металлического проводника от температуры. Верна ли была гипотеза, достигнута ли поставленная   цель, соответствовал ли ход всего эксперимента поставленным задачам?

        Свою работу учащиеся представляют классу. Анализ успешности выполнения исследования  позволяет оценить степень сформированности исследовательской компетенции учащихся.

         Считаю, что подобные  самостоятельные исследования и наблюдения побуждают учащихся мыслить масштабно, искать причинно – следственные связи в изучаемых явлениях природы, делать самостоятельные выводы и обобщения. Учащиеся приобретают умения ставить цель работы, выдвигать гипотезы, правильно разрабатывать задачи исследования и выбирать способы и

условия их реализации, организовывать планирование, проводить эксперимент. В ходе выполнения экспериментов у школьников формируются измерительные навыки, навыки правильного оформления результата и формулировки соответствующих выводов. Учащиеся приобретают умения анализировать, осуществлять рефлексию, самооценку своей учебно-познавательной деятельности.

      Учебное исследование с точки зрения обучаемого – это возможность максимального раскрытия своего творческого потенциала. Эта деятельность позволяет проявить себя индивидуально или в группе, попробовать свои силы, приложить свои знания, принести пользу, показать публично достигнутый результат. Это деятельность, направленная на решение интересной проблемы, сформулированной         зачастую самими учащимися в виде задачи, когда результат этой деятельности - найденный способ решения проблемы - носит практический характер, имеет важное прикладное значение и, что весьма важно, интересен и значим для самих открывателей.  

     Для активизации мыслительной деятельности, внимания, эффективного запоминания законов, понятий; формирования у учащихся системы знаний о физических явлениях; развития творческих способностей учащихся, вовлечение в учебную работу всех обучаемых мною используется такое направление, как

усиление практической направленности программного материала. Так, при изучении темы «Манометры.  Насосы. Водопроводы» я предлагаю учащимся придумать (разработать) принцип действия, назначение и область применения следующих технических устройств:

• насос, качающий воду из подземного водоема;
• фонтан, в котором вода поднимается на 2 метра;
• схему устройства, с помощью которого судно попадет из одного водоема в другой с более высоким уровнем воды.

      Решение задач играет огромную роль в усилении практической значимости уроков физики, поэтому кроме качественных и количественных задач мы часто решаем экспериментальные задачи, такие как: «Определение выталкивающей силы,  действующей на камушек в воде» (на столах динамометры, сосуды с водой и камушки с ниткой); «Определение силы трения, действующей на брусок?» (динамометр, брусок с ниткой); «Определение периода колебаний математического маятника» (на столах математические маятники разной длины).  Очень полезно решение таких задач: «Вычисление работы тока в холодильнике за сутки (мощность определить по паспорту), «Определение стоимости электроэнергии холодильника за сутки» и т.д. Считаю, что решение подобных экспериментальных задач необходимо для учеников, так как известно, что от услышанного ученик запоминает лишь 20-25%, от написанного – 50-60%, а от увиденного и сделанного самим ≈90%.

        Как известно, для осознания учащимися сущности, структуры и особенностей физических задач, механизмов их решения, важное значение имеет составление ими физических задач самостоятельно, поэтому в своей работе я практикую такой вид работы. Очень важно после выполнения учеником задания на составления физической задачи проанализировать её условие, решение, полученный ответ, фронтально обсудить результаты.        

         Проблемно-исследовательская деятельность реализуется мною и при  использовании информационных технологий. Именно информационные технологии  представляют  возможность моделирования физических процессов и явлений, которые в лабораторных условиях наблюдать нельзя (увеличение скорости молекул при увеличении температуры, а как следствие, изменение давления, которое производят жидкости и газы на дно и стенки сосуда). Кроме того, использование информационных технологий представляет учащимся возможность самостоятельно изменять в широких пределах экспериментальные параметры.  Подобная работа обеспечивает более глубокое и разностороннее усвоение учащимися материала, вызывает творческий интерес, позволяет экономить время.

Главным результатом исследовательской деятельности является интеллектуальный продукт, устанавливающий ту или иную истину в результате процедуры исследования.   Такая деятельность преследует еще и цели социализации, наработки социальной практики средствами исследовательской деятельности. Поэтому считаю необходимым  перестройку учебного процесса в школе с учетом включения элементов исследовательской деятельности детей, что позволяет привнести в него не только индивидуализацию и дифференциацию образования, но и стать средством определения индивидуального образовательного маршрута с учетом способностей и интересов ученика.