Учебный физический эксперимент
статья по физике на тему

Учебный физический эксперимент

В современной образовательной практике, где важным условием является формирование универсальных учебных действий, применение активных методов работы на уроках становятся необходимым. Одним из таких методов при изучении предмета физики, является учебный физический эксперимент. Этот метод из числа наиболее распространенных в цикле естественнонаучных дисциплин, но результаты ОГЭ и ЕГЭ показывают, что учащиеся неполной мере овладевают им. Они не всегда приступают к выполнению практической части экзамена или делают грубые ошибки в ходе своей работы. Возможно, проблема кроется в формальном подходе при реализации этого метода и искажению его сути. Важно, чтобы учащиеся могли самостоятельно сформулировать цели и задачи своей деятельности, в ходе проведения эксперимента установить физические закономерности и законы, лежащие в их основе и сделать верный вывод на основе полученных результатов.

Сам эксперимент, как метод научного познания, сформировался в XVI-XVII вв. И.Кеплер, Н.Коперник и Г.Галилей первые ученые, которые систематически применяли экспериментальные и математические методы. Эксперимент – основной метод при изучении физики, он представляет собой исследование какого-либо объекта путем активного воздействия на него в ходе создания новых условий, соответствующих целям эксперимента. Учебный эксперимент — это воспроизведение с помощью специальных приборов физического явления на уроке в условиях, наиболее удобных для его изучения. Поэтому он служит одновременно источником знаний, методом обучения и видом наглядности.

Для того, чтобы во время обучения физики у учащихся формировались все элементы экспериментальных методов учебного исследования: измерения, наблюдения, фиксация результатов, проведение математической обработки полученных результатов, используется весь спектр физического учебного эксперимента.

Демонстрационный эксперимент является одной из составляющих учебного физического эксперимента и представляет собой воспроизведение физических явлений учителем на демонстрационном столе с помощью специальных приборов. Он относится к иллюстративным эмпирическим методам обучения.

Значение демонстрационного физического эксперимента заключается в том, что:

• учащиеся знакомятся с экспериментальным методом познания в физике, с ролью эксперимента в физических исследованиях (в итоге у них формируется научное мировоззрение);
• у учащихся формируются некоторые экспериментальные умения: наблюдать явления, выдвигать гипотезы, планировать эксперимент, анализировать результаты, устанавливать зависимости между величинами, делать выводы.

Лабораторные работы. При обучении физике в средней школе экспериментальные умения формируются, когда они сами собирают установки, предварительно сформулировав цели своей деятельности, проводят измерения физических величин, выполняют эксперимент и формулируют выводы по полученным данным.

В практике обучения физике в школе сложились три вида лабораторных занятий:

• фронтальные лабораторные работы по физике- это такой вид практических работ, когда все учащиеся класса одновременно выполняют однотипный эксперимент, используя одинаковое оборудование. Фронтальные лабораторные работы выполняются чаще всего группой учащихся, состоящей из двух-трех человек.
• физический практикум, элективный или факультативные курсы, связанные с проведением экспериментальных работ, проводятся с целью повторения, углубления, расширения и обобщения полученных знаний из разных тем курса физики; развития и совершенствования у учащихся экспериментальных умений путем использования более сложного оборудования, более сложного эксперимента; формирования у них самостоятельности при решении задач, связанных с экспериментом.;
• домашние экспериментальные работы по физике - простейший самостоятельный эксперимент, который выполняется учащимися дома, вне школы, без непосредственного контроля со стороны учителя за ходом работы.

Главные задачи экспериментальных работ этого вида:

• формирование умения наблюдать физические явления в природе и в быту;
• формирование умения выполнять измерения с помощью измерительных средств, использующихся в быту;
• формирование интереса к эксперименту и к изучению физики;
• формирование самостоятельности и активности.

Задания исследовательского характера и экспериментальные задачи могут быть использованы в качестве проблемного вопроса на уроке, для иллюстрации физического явления и закона или одного из этапов при выполнении проектной работы.

Можно выделить еще один вид учебного эксперимента: эксперимент с использованием компьютера. На сегодняшний день существуют несколько видов комплектов цифровых лабораторий, таких как «Архимед» или «L-микро», которые позволяют сделать измерения и обработать результаты с помощью компьютера.

При выполнении любого вида экспериментальной деятельности необходимо следовать следующим этапам проведения эксперимента.

В своей практике я использую лабораторные работы совместно с домашними экспериментальными заданиями. После выполнения работы в классе, где учащиеся самостоятельно сформулировали цель работы, выполнил все этапы эксперимента и сделал выводы, они получают домашнее задание в виде экспериментального задания, которое можно сделать из подручных средств. Такое сочетание позволяет сохранить мотивацию к изучению физики на высоком уровне, поскольку деятельностный метод в познании окружающего мира не ограничивается только уроком а выходит «за стены школы» и активно используется в домашних условиях.

Этапы проведения эксперимента:

1. Формулирование целей и задач эксперимента
2. Планирование и проведение эксперимента.
3. Оценка полученного результата.

Любой эксперимент должен начинаться с гипотезы, а заканчиваться выводом.

План проведения эксперимента

1. Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента.
2. Определение цели эксперимента.
3. Выяснение условий, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента.
4. Планирование эксперимента, включающего ответ на вопросы:

• какие наблюдение провести,
• какие величины измерить,
• приборы и материалы, необходимые для проведения опытов,
• ход опытов и последовательность их выполнения,
• выбор формы записи результатов эксперимента.

5. Сбор установки.
6. Проведение опыта, сопровождаемое наблюдениями, измерениями и записью их результатов.
7. Математическая обработка результатов измерений.
8. Анализ результатов эксперимента, формулировка выводов.

Работа со всеми видами учебного физического эксперимента должны сформировать у учащихся экспериментальные умения и навыки и подготовить их к выполнению практических заданий итоговой аттестации.

В спецификации к ГИА представлены 8 комплектов лабораторного оборудования, число же лабораторных работ намного больше. Выпускники должны не только уметь выполнять измерения физических величин, делать простейшие математические вычисления, но и записывать результаты в табличной и графической форме. Также проводить наблюдения физических явлений и делать выводы о наблюдаемых закономерностях.

Возникает вопрос - когда и как проводить подготовку учащихся именно к этой форме проверке экспериментальных умений. Есть перечень стандартных лабораторных работ, но они не охватывают весь спектр работ при проведении практической части экзамена. Решить данную проблему можно применяя элективный курс по физике, в котором можно использовать комплекты оборудования перечисленные в спецификации контрольно-измерительных материалов при подготовке к итоговой аттестации.

Можно использовать этот курс в 9 классе при подготовке к экзамену. Учащиеся выпускных классов, выбравшие предмет физика в качестве экзамена по выбору, более мотивированы, а значит успешно осваивают курс «Физический эксперимент при подготовке к итоговой аттестации».

Сам метод известен и широко используется на уроках физики, но его необходимо пересмотреть в рамках современного образовательного пространства, отказаться от формального подхода учесть индивидуальные особенности и потребности учащихся, максимально приспособить его к государственной итоговой аттестации.

Литература:

1. Селиверстов А.А. Физический эксперимент и его роль в обучении физике [Электронный ресурс] / А.А.Селиверстов – Режим доступа: https://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2013/02/05/fizicheskiy-eksperiment-i-ego-rol-v-obuchenii-fizike - статья в интернете.
2. Горшенёва Н.И. Роль эксперимента в обучении физике [Электронный ресурс] / Н.И.Горшенёва – Режим доступа: http://flatik.ru/role-eksperimenta-v-obuchenii-fizike - статья в интернете.