Cтатья: "Организация исследовательской деятельности учащихся"
статья по физике на тему

  Организация исследовательской деятельности учащихся.

      В каждом ученике живет страсть к открытиям и исследованиям. Даже плохо успевающий ученик обнаруживает интерес к предмету, когда ему удается что-нибудь «открыть», установить закон плавания тел, исследовать зависимость силы тока от напряжения и сопротивления проводника, определить фокусное расстояние линзы, установить зависимость между давлением газа и его объемом и т. д.

      Необходимость активизировать умственную деятельность учащихся и развить их самостоятельность приводит к использованию исследовательских работ в классе в качестве источника новых знаний. В этом случае создается конкретная возможность говорить о субъективном освоении знаний, так как теперь самостоятельная работа учащихся носит не исполнительский, а исследовательский характер. Итогом работы на уроке становятся выводы, самостоятельно полученные в процессе поиска ответа на проблемный вопрос.

       Экспериментальные исследования учащимися могут проводиться как отдельные фронтальные опыты и могут целиком занимать уроки, превращая их в уроки-исследования.

       Исследование на уроке может быть организовано при выполнении учащимися лабораторных работ, фронтальных экспериментальных заданий, на уроках, целью которых является вывод формул с предшествующим ответом на вопрос: «От чего зависит  данная физическая величина?».

7 класс. Тема урока: «Выяснение условия плавания тел».

            Класс делится на  три группы. У всех групп стоит одна и та же задача: выяснить                                      условия плавания тел. Но эту задачу каждая группа решает разным способом, в зависимости       от предложенного оборудования.

             Предлагаются три варианта проведения работы:

     1. Исследовать различные положения пробирки с песком, погруженной в сосуд с водой,    изменяя количество песка в пробирке. Определив для каждого из этих положений вес пробирки и выталкивающую силу, сопоставить результаты и найти соотношение, соответствующее плаванию пробирки под водой.

     2. Исследовать различные положения пробирки с водой , погруженной в отливной сосуд с водой, изменяя количество воды в пробирке. Выталкивающую силу, действующую на пробирку,  на пробирку погруженную в воду. Определить, зная объем воды вытесненной пробиркой, вес пробирки; определить с помощью весов или динамометра. Исследовав все три положения положения пробирки и сопоставив результаты, определить условие плавания тел.

     3. С помощью прибора «картезианский водолаз», который собирается из мензурки большого размера, пробирки и резиновой пленки, исследовать условие плавания пробирки.

Положение пробирки в воде меняется при изменении внешнего давления ( в результате нажатия пальцем на пленку). Определив для каждого положения пробирки силу тяжести и выталкивающую силу, надо сопоставить результаты и найти условие плавания пробирки. Исходные данные, необходимые при выполнении работы: высота пробирки, ее поперечное сечение, вес пробирки в воздухе.

     Тип предложенных вариантов отличается по уровню сложности.

     В первом работа учащихся сводится к тому, чтобы подобрать необходимое количество для случаев, когда пробирка плавает и  когда тонет. Все вычисления просты.

      Во втором варианте задача несколько усложняется: здесь требуется проявить не только умение работать с динамометром, но и с мензуркой. Необходимо вычислить архимедову силу по объему вытесненной воды.

     Третий вариант в силах выполнить только хорошо подготовленные учащиеся, так как этот вариант основан на теоретических обоснованиях и тщательных математических расчетах.

      План урока-исследования:

1. Постановка проблемы.
2. Объяснение цели исследования.
3. Самостоятельная работа учащихся.
4. Сообщения учащихся о результатах работы с демонстрацией хода исследования.
5. Обсуждение в классе предложенных вариантов, выбор наиболее  эффективного метода исследования.

1 вариант инструкции

1. Насыпьте в пробирку столько песка, чтобы пробирка, закрытая пробкой, плавала в мензурке с водой в вертикальном положении, и часть ее находилась над водой.
2. Определить выталкивающую силу, действующую на пробирку. Для этого подвесьте пробирку к динамометру и сначала определите вес пробирки в воздухе, а затем, не снимая пробирку с динамометра, опустите ее в воду полностью и определите вес пробирки с песком в воде.
3. Насыпьте в пробирку еще немного песка. Снова определите вес пробирки в воздухе и в воде, а так же выталкивающую силу. Сделайте это столько раз, пока пробирка с песком не утонет.
4. Результаты занесите в таблицу. Сделайте вывод об условиях плавания тел в жидкости

2 вариант инструкции

1. Взвесить пробирку с водой в воздухе при помощи динамометра.
2. Налить воды в отливной сосуд и дать ей спокойно стечь в подставленный сосуд.
3. Подставить под отверстие отливного сосуда мензурку и пустить плавать в сосуд пробирку с водой, закрытую пробкой. Определить объем воды, вытесненной пробиркой. Найти силу Архимеда и сравнить с весом пробирки.
4. Налить в пробирку воды столько, чтобы пробирка утонула в сосуде. И снова определить объем воды и вес пробирки с водой в воздухе.
5.   Результаты измерений и вычислений и вычислений занести в таблицу. Сделать вывод.

3 вариант инструкции

1. Измерьте с помощью линейки высоту пробирки, находящейся в мензурке. Зная площадь поперечного сечения пробирки вычислите объем пробирки и силу Архимеда.
2. Измерьте с помощью линейки высоту столба воды в пробирке. Вычислите объем воды в пробирке и вес «водолаза», зная вес пробирки в воздухе (без воды).
3. Нажмите пальцем на пленку так, чтобы пробирка утонула в мензурке. Снова измерьте высоту столба воды и вычислите объем воды в пробирке и новый вес  «водолаза».
4. Результаты измерений занесите в таблицу. Сделайте вывод.

      Самостоятельные исследования учащихся.

Тема: «Первоначальные сведения о строении вещества».

Задачи для самостоятельного исследования:

1. Исследовать строение различных тел. Для доказательства сложности строения провести не менее трех экспериментов.
2. Исследовать возможность и необходимость наличия предела деления вещества на части. Установить, что является таким пределом.
3. Доказать наличие промежутков между молекулами.
4. Доказать наличие сил молекулярного взаимодействия для различных агрегатных состояний тел
5. Исследовать зависимость сил притяжения между молекулами разных тел от рода вещества. Показать применение на практике полученной зависимости (смачивание и несмачивание различных веществ жидкостями, сварка стеклянных трубочек и т. д.)
6. Исследовать зависимость диффузии от температуры и рода соприкосновения жидкостей.

Тема: «Геометрическая оптика»

Задачи для самостоятельного исследования:

1. Исследуйте свойства различных линз.
2. Скрепите вместе два тонких зеркала, прижав их краями плотно друг к другу, и поставьте зеркала на цветную картинку. В зеркале получатся интересные калейдоскопические узоры. Раздвиньте зеркала и исследуйте изменение изображения.
3. Проделайте аналогичные исследования с 3,4.5 и т. д. Зеркалами.
4. Исследуйте возможности наблюдения явления полного внутреннего отражения. Предложите варианты демонстрационных опытов.
5. Возможно ли получение цветных теней?
6. Можно ли добыть огонь с помощью льда?
7. Исследуйте возможность «самовозгорания» свечи, находящейся на некотором расстоянии от лампы большой мощности.
8. Исследуйте возможность кажущегося загорания свечи, находящейся на некотором расстоянии от зажженной свечи

.

     Последовательность организации самостоятельных исследований учащихся с их дальнейшим обсуждением на уроке, который является заключительным по большой теме курса, такова:

1. Составляем перечень возможных исследований учащихся по данной теме. Вывешиваем список в кабинете и на одном из уроков подробно комментируем его.
2. Учащиеся разбиваются на группы по 2-3 человека и выбирают задачу для самостоятельной работы. Подбирают литературу, выдвигают гипотезу для решения задачи. Придумывают варианты решения.
3. Учащиеся составляют план проведения эксперимента, подбирают необходимое оборудование. Собирают установку.
4. Результаты эксперимента тщательно обрабатываются, делаются выводы, готовятся подробные теоретические обоснования.
5. Работа учащихся завершается записями в тетрадях о ходе исследования и его результатах.
6. Проводится урок по теме с отчетами учащихся о проделанной работе с обязательной демонстрацией опытов.

     Домашние исследования.

     Для успешного сочетания исследовательской домашней работы с работой на уроке необходимо тщательно разработать подробную инструкцию по проведению самостоятельного домашнего исследования.

     Домашние исследования могут задаваться как обязательное домашнее задание или предлагаться для желающих.

1. Пронаблюдать протекание явления  диффузии в двух сосудах, один из которых помещен в более холодное место.
2. Исследовать условие плавания тел. Вырезать из мягкой сырой картофелины шарик, вложить в нее маленький кусочек проволоки, заставить его плавно затонуть в стакане с водой. (Если шарик тонет без нагрузки, то нагружать его не следует).После этого понемногу подливать  в воду насыщенный раствор поваренной  соли и внимательно следить за поведением тела  при легком помешивании. Сделать рисунки, наблюдения и выводы записать. Следующий урок по изучению условий плавания тел начать с обсуждения домашних исследований.
3. Рассмотрено явление испарения и конденсации. На уроке обсуждается вопрос о том, от каких факторов зависит зависит быстрота испарения жидкости. Дома учащимся провести опыты.

    Сначала предлагаем исследовать зависимость быстроты испарения жидкости от площади ее свободной поверхности. Для этого надо наполнить пробирку водой, вылить воду на плоскую тарелку и вновь наполнить водой пробирку; записать время начала опыта; наблюдать за испарением воды и отметить время, когда вода полностью испарится с тарелки; отметить какая масса воды к этому времени испарится из пробирки. На основании своих наблюдений сделать выводы.

    Потом экспериментально исследовать зависимость быстроты испарения от природы жидкости. Для этого взять несколько одинаковых небольших посудин (например, крышечки от аптекарских коробочек из-под таблеток) и наполнить их различными жидкостями: водой,спиртом, керосином, растительным маслом. Записать время начала опыта и не пропустить тех моментов, когда закончится испарение спирта и воды. Затем надо продолжить наблюдение за испарением керосина и растительного масла. Сделать выводы.

4. При изучении строения кристаллических тел и особенностях строения кристаллических тел необходимо коснуться вопроса выращивания кристаллов.

     Домашние самостоятельные экспериментальные исследования полезно проводить во все годы обучения физике, так как они пробуждают интерес к явлениям, происходящим вокруг нас, развивают наблюдательность.