Познание окружающего мира через решение физических задач по этапам принципа цикличности
методическая разработка по физике по теме

«Наука ищет пути всегда одним способом. Она разлагает сложную задачу на более простые, затем, оставляя в стороне сложные задачи, разрешает более простые и тогда только возвращается к оставленной сложной»

В. И. Вернадский

Методический семинар

Познание окружающего мира через решение физических задач по этапам принципа цикличности

С вступлением новых образовательных стандартов изучение предметной области «Физика» должно обеспечить формирование представлений о закономерной связи и познаваемости явлений природы, первоначальное представление о физической сущности явлений природы, приобретение опыта применения научных методов познания, развитие умения планировать в повседневной жизни свои действия. Чем же мы должны быть вооружены, чтобы добиться таких предметных результатов при обучении физике?

В методике физики универсальным инструментом для организации учебной деятельности является принцип цикличности. Он позволяет выстроить этапы освоения логики научного познания: факты – модель – следствия – эксперимент. В зависимости от цели деятельности схема цикла может быть использована по-разному. Данный принцип не противоречит другим принципам дидактики физики, он задает модель метода познания. Большой вклад в изучении и обосновании применения принципа цикличности для интеллектуального развития школьников в процессе обучения внес В. Г. Разумовский, представив в своей докторской диссертации «Проблема развития творческих способностей учащихся в процессе обучения физике», а  также В. В. Мултановский и  Ю. А. Сауров.

Без сомнения, нужно выделить существенное влияние данного принципа на все стороны учебного процесса. Мне, как учителю физики, данный метод помогает задавать структуру учебных занятий, выделяя элементы содержания, как при изучении физического объекта, так и при изучении физического явления. В то время как в современных учебниках этот метод слабо отражен, в структуре параграфа любого учебника можно найти и выделить эту логику познания. Особенно необходима схема принципа цикличности при обобщении знаний разного объема и содержания. Это помогает отчетливо разграничить исходные опыты и построенные на их основе модели, следствия из которых проверяются экспериментально. А также в исследованиях (лабораторных и фронтальных практикумах) заложен большой потенциал освоения метода познания. Важно не столько формальное усвоение системы знаний, сколько понимание логики познания физической действительности. И именно это понимание позволит обеспечить формирование целостной научной картины мира.

Современный урок в условиях новых ФГОС задает системно-деятельностный подход к изучению и освоению учебного материала. Дидактическая ценность принципа цикличности заключается в том, что он позволяет структурировать знания учащихся, превращает учебу в активную, мотивированную, успешную познавательную деятельность.

Анализ педагогического опыта показал, что наибольшие затруднения ученики испытывают именно при решении физических задач. Зачастую всё решение ограничивается записью данных, поэтому для повышения качества обучения необходимо сформировать у учеников отношение к задаче как к объекту исследования. В настоящее время важен сам процесс решения учебной задачи, а не просто результат. Именно он будет способствовать развитию у учащихся умений планировать в повседневной жизни свои действия с применением полученных знаний (слайд 3). Задача учителя физики состоит в том, чтобы создать условия, при которых учащиеся открывают новые знания, овладевают новыми способами поиска информации, развивают творческое мышление. В своей деятельности я пользуюсь технологией проблемного обучения, которая позволяет поддерживать и развивать интерес к физике, делать занятия более интересными.

Сравнивая структуры цикла познания и этапов решения физической задачи, можно заметить совпадение и аналогичность познавательных действий, поэтому свой выбор я остановила на использовании метода познания при решении физических задач. (слайды 4,5) Ниже представлена схема решения физической задачи в сравнении с логикой познания (Ю. А. Сауров).

Приведу пример решения задачи в соответствии с логикой познания.

Задача 1. Миша Скворцов вместе с родителями отправился в поход, прихватив с собой железный котелок массой 2 кг. На источнике Миша набрал воды в котелок массой 3 кг. Сколько теплоты нужно передать котелку вместе с водой, чтобы нагреть воду до 1000С. Известно, что температура воды в источнике 100С.

Такая структура решения задач позволяет сформировать все виды УУД ученика:

• личностные (смыслообразование),
• регулятивные (целеполагание, планирование, прогнозирование, контроль, коррекция и оценка),
• познавательные (поиск и выделение необходимой информации, выбор наиболее эффективных способов решения задачи, моделирование, анализ объектов, построение логической цепи рассуждений),
• коммуникативные (планирование учебного сотрудничества, умение полно и точно выражать свои мысли).

По полученным результатам ЕГЭ по физике можно заметить, что много трудностей у учеников вызывает решение качественных задач. Проблема кроется в самой методике работы с такого рода задачами. Выход есть – решение согласно структуре метода познания (слайды 10-12).

В связи с изменениями в области образования значительные преобразования претерпел физический эксперимент: стали применять новые информационные технологии, поэтому экспериментальные задачи стали занимать особую позицию в обучении физики. В них заложен огромный потенциал овладения методом научного познания (слайды 7-9). На своих уроках я часто применяю видеосюжеты, flash-анимации, лабораторное оборудование L-micro, которые помогают выстроить логику решения физической задачи. Подробная структура проведения лабораторных исследований, отражающая логику научного познания через практическую деятельность, представлена в книге «Экспериментальные исследования при изучении физики» (под ред. Ю. А. Саурова).

Таким образом, принцип цикличности в моей работе является методологической ориентировкой деятельности преподавания. Его использование влияет на эффективность решения физических задач, а также способствует формированию у учеников универсальных учебных действий.

В своей системе преподавания я пользуюсь теорией развития познавательного интереса (Г.И. Щукина). В частности применяю такой прием: прежде, чем приступить к решению физической задачи, я стараюсь её «насытить» содержанием, тем самым вызвать у учащихся познавательный интерес и мотивацию к обучению и познанию. Из опыта работы, я заметила: если в тексте задачи вместо «тела» или «груза» появится какой-то герой, например Миша Скворцов или Петрович, то такой прием дает толчок к активной мыслительной деятельности ребят. В то время как в существующих задачниках рассматриваются в основном абстрактные тела (тело, точка, груз, шар и др.), зачастую неодушевленные, или технические объекты (автомобиль, катер, снаряд и др.). А это тем самым ведет к тому, что многие ученики представляют физику как науку, не связанную с живой природой, медициной, биологией, экологией и жизнью человека.

При изучении темы «Механические колебания и волны» в 9 классе, я использую цикл задач «Рыбалка с Петровичем», а при изучении тепловых явлений в 8 классе - народные приметы, поговорки, пословицы, цикл задач «поход с Мишей Скворцовым». В таком виде физическая задача наиболее приближена к реальному миру и жизненным ситуациям. Ученикам уже легче выделить объекты явления и их взаимодействие, и меньше трудностей возникает с экспериментом над задачей. А самое главное – учащиеся «примеряют» эту задачу на себя, как бы сами становятся её героями. Задача может быть представлена и в виде мини-рассказа или увлекательной истории. Неоценимую помощь в этом мне оказывают циклы задач про Шерлока Холмса и Робинзона Крузо, составленные Заслуженным учителем России В. И. Елькиным. Такой подход будет способствовать формированию у учащихся представлений о системообразующей роли физики для развития других естественных наук, техники и технологий.

Итак, очевидно, что в ходе процесса решения физической задачи осваивается метод физического познания, приобретается опыт применения научных методов познания.

Для реализации поставленной мною цели (обучение решению физических задач по принципу цикличности) был введен в учебный план элективный курс по физике в 10-х классах «Методы решения физических задач». Ученики 11-х классов имеют возможность посещать факультативные занятия, на которых логика деятельности построена по принципу цикличности. С целью приобретения опыта простых экспериментальных исследований, достижения личностных и метапредметных результатов в прошлом году в нашей школе было организовано научное общество учащихся по физике для 8-11 классов. Познакомиться с исследовательскими работами моих учеников и результатами выступлений на мероприятиях различного уровня можно на моем сайте www.annapst.ru/. С каждым годом растет число школьников, выбравших физику при сдаче ЕГЭ. Сравнивая результаты ЕГЭ по предмету за последние 3 года, можно заметить, что в 2015 году средний балл по предмету вырос на 22% по сравнению с предыдущим годом. Возросло и число учеников, приступивших к решению задач с №28 по №32, которые включают в себя подробное описание всего хода выполнения задания. Именно в этом случае неоценимую помощь при решении ученикам оказывает структура решения физических задач по принципу цикличности. Возросло число моих выпускников, поступивших в высшие технические учебные заведения, где предмет физика и смежные с ней дисциплины играют ведущую роль. Мои ученики ежегодно занимают призовые места в городском турнире «Юный физик» для учащихся 8-х классов, а также в предметных конкурсах и олимпиадах различного уровня (см. на сайте в разделе «Дорога к успеху»).

Своим опытом я делюсь с коллегами: ежегодно выступаю на заседаниях школьного и городского методических объединений учителей физики, публикуюсь в электронном СМИ, выкладываю свои идеи и разработки на своем сайте, участвую в различных профессиональных конкурсах. Каждый год в нашем городе учителями физики проводится городской турнир по физике, где я на своем этапе «Физический аукцион» предлагаю участникам занимательные задачи различного содержания (слайды 14-16).

В описании своего опыта работы я хотела показать, что процесс решения физической задачи – это исследование, а не результат. Поэтому моя задача состоит в том, чтобы создать такие условия для учеников, превращающие решение задачи в исследование, и в этом мне помогают использование методического принципа цикличности, теории развития познавательного интереса и технологии проблемного обучения.

Литература

1. Экспериментальные исследования при изучении физики / под ред. Ю. А. Саурова. – Киров: ЦДООШ, 2013. – 20 с.
2. Принцип цикличности в методике обучения физики: Историко-методологический анализ [Текст]: Монография / Ю.А. Сауров. –Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2008
3. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч. 1. Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира / Глав. Ред. В. А. Володин. – М.:Аванта+, 2000
4. Исследование процесса обучения физике: Сборник научных трудов. Вып. XV / под ред. Ю.А. Саурова. – Киров: ООО «Типография «Старая Вятка», 2013
5. Модели и моделирование в методике обучения физике: Материалы докладов V всероссийской научно-теоретической конференции.[Текст]- Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2010.-107 с.
6. ПРИКАЗ от 17 декабря 2010 г. № 1897 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
7. Арапов К. А. Проблемное обучение как средство развития интеллектуальной сферы школьников [Текст] / К. А. Арапов, Г. Г. Рахматуллина // Молодой ученый. — 2012. — №8. — С. 290-294.
8. Щукина Г. И. Проблема познавательного интереса в педагогике. М., «Педагогика», 1971