Современные технологии обучения физике
статья по физике

Современные технологии обучения физике

Развивающее обучение

Развивающее - обучение, построенное по теоретико-дедуктивному типу, ведущая роль в котором принадлежит теоретическим знаниям. Доказано, что такое обучение наиболее благоприятно для умственного развития учащихся. Его реализация достигается формированием теоретического мышления путем специального построения содержания учебного материала и соответствующей организации познавательной деятельности учащихся (а не простого изложения системы знаний). Научной основой развивающего обучения является теория учебной деятельности. Деятельность - активное взаимодействие субъекта с окружающей средой. Способности любого человека проявляются только в его деятельности. Сущность деятельного подхода в обучении физике в том, что на каждом занятии организуется управляемая самостоятельная деятельность учащихся по созданию и применению отдельных элементов или системы физических знаний (деятельность учащихся при этом имеет обычно частично-поисковый характер). Самостоятельное выполнение учащимися запланированных действий достигается и обеспечивается разработанной учителем программой деятельности на уроке и специальными дидактическими средствами (разнообразный физический эксперимент, проблемные задания, обобщенные методы решения задач и др.). Основная цель и содержание программы - определить действия учащихся, которые приводят к созданию запланированных знаний и выполнению которых они должны научится. Примерами видов учебной деятельности, в которую учитель вовлекает учащихся на уроках физики, могут быть: определение целей урока и составление плана их реализации; выдвижение гипотез, разрешение проблем, анализ физических парадоксов; участие в дидактических играх, конкурсах, изобретательствах, творческих отчетах, диспутах; комментирование ответов учащихся и их оценка; взаимообучения и взаимоконтроль; прием зачетов у товарищей по классу т. д. Приоритетные идеи развивающего обучения разработаны психологом Л. С. Выготским. Для характеристики творческого развития личности ученика Л. С. Выготский выделил два уровня. Первый - это уровень актуального развития ученика, определяемый его способностью самостоятельно решать учебные задачи. Второй - уровень его потенциального развития, определяемый характером тех задач, которые ученик мог бы решить, используя внешнюю помощь учителя, более компетентных сверстников и др. Расстояние между ними Л. С. Выготский назвал зоной ближайшего развития. Зона ближайшего развития - те мыслительные операции, которые учащийся не может выполнить самостоятельно, но посильные ему при небольшой целенаправленной помощи извне. Таким образом, чтобы эффективно развивать творческие и интеллектуальные способности учащихся и соответствующим образом конструировать обучение, необходимо знать актуальный и потенциальный уровни их развития. Обучение в зоне ближайшего развития считается развивающим. Одной из технологий развивающего обучения является проблемное обучение.

Проблемное обучение физике

Проблемное обучение - система следующих действий: организация проблемных ситуаций, формулировка проблем, оказание помощи ученикам в их решении, проверка этих решений и руководство процессом систематизации и закрепления приобретенных знаний. Таким образом, сущность технологии проблемного обучения заключается в создании проблемных ситуаций, осознании, принятии и разрешении этих ситуаций учащимися при их максимальной самостоятельности. Центральным элементом проблемного обучения считается проблемная ситуация, основу которой составляет противоречие, приводящее к возникновению проблемы. Она содержится в таком задании, для выполнения которого нет готовых средств, знаний недостаточно и это вызывает необходимость усвоения новых знаний и способов его выполнения. При этом возникает противоречие между знанием и незнанием, что является исходным моментом появления проблемы. Чтобы ученик включился в решение проблемы, она должна находиться в зоне ближайшего развития. После принятия проблемы к решению и ее четкой формулировки, отделяющей известное от неизвестного, проблемная ситуация превращается в проблемную задачу. В процессе ее решения происходит приобретение и усвоение недостающих знаний и способов деятельности. Проблемная - это поисковая задача, не имеющая стандартного решения. Она является единицей содержания проблемного обучения, которое в свою очередь, представляет собой систему проблемных задач. В качестве проблемных могут выступать количественные и качественные задачи, демонстрационные и лабораторные опыты, экспериментальные и практические задания, для выполнения которых учащиеся должны самостоятельно приобрести новые знания или способы деятельности. При этом необходимо анализировать теоретические или экспериментальные проблемы, высказывать суждения о возможных подходах к их решению, предлагать конкретные методы и приемы решения, строить предположения и догадки, проявлять и развивать интуицию и т. д. Таким образом, системы проблемных задач, которые используются при развивающем обучении физике, разрабатываются на основе анализа проблемных ситуаций. Проблемные ситуации можно рассматривать как способы обострения противоречий в сознании учащихся при изучении физики. Какие же противоречия могут возникнуть в процессе обучения физике? Исследования показывают, что на уроках физики для образования проблемных ситуаций можно использовать три вида противоречий:

∙        между научными знаниями и жизненным опытом учащихся;

∙        процесса познания, иными словами, между ранее усвоенными и новыми знаниями. Они появляются потому, что на каждом этапе обучения физические явления и объекты изучаются на определенном уровне и на новом этапе может существовать несоответствие новых и ранее усвоенных знаний;

∙        реального мира, объективной действительности, которые отражены в курсе физики средней школы.

При обучении физике существуют другие приемы создания проблемных ситуаций: изложение различных точек зрения на одну и ту же проблему; использование исследовательских и конструкторских заданий и различных способов их решения; решение задач с избыточными и недостающими данными, с неопределенным условием и др. Для организации проблемного обучения необходимо использовать задания, содержащие противоречия, на основании которых организуется проблемная ситуация. В связи с этим существенное значение имеет формулировка заданий, позволяющая включить учащихся в активную мыслительную деятельность. Так, при изучении относительности механического движения учащимся может быть предложена качественная задача: «Почему верхние спицы быстро катящегося колеса «сливаются», в то время как нижние видны раздельно?». В такой формулировке задача не содержит противоречия. Однако это задание можно представить в следующем виде: «Велосипедист во время движения заметил, что все спицы колеса движутся с одинаковой скоростью. А наблюдатель, находящийся на обочине дороги, увидел, что верхние спицы «сливаются», а нижние видны раздельно, т.е. движутся с различной скоростью. Так одинаковы или различны скорости спиц колеса?». Становится очевидным, что в такой формулировке задание содержит противоречие и возможно создание проблемной ситуации. Элементы проблемного обучения могут быть включены в структуру каждого урока физики на любом его этапе: при актуализации опорных знаний, формировании новых знаний и способов деятельности, их систематизации и обобщении и др. Так, на этапе изучения нового материала одним из условий реализации такой возможности является применение системы методов проблемного обучения: проблемного изложения, частично-поискового (эвристического) и исследовательского методов. Для организации проблемного обучения требуется специальная подготовка учителя к уроку. Она предполагает проведение научно-методического анализа темы, при котором обращается особое внимание на характер и особенности учебного материала, наличие в нем содержания, которое может быть проблемой для учащихся, и на то, какими способностями возможно создать проблемные ситуации. При этом необходимо не только выявить противоречие, но и определить, каким образом подвести учащихся к тому, чтобы они обнаружили некоторое несоответствие изучаемого материала имеющейся системе знаний. Это способствует формированию умений самостоятельно формулировать проблемы, анализировать их и находить способы решения. Деятельность учащихся при проблемном обучении также имеет особенности. Обычно она осуществляется в следующей логической последовательности:

∙        анализ проблемной ситуации;

∙        формирование учебной проблемы или принятие формулировки проблемы, предложенной учителем;

∙        решение проблемы: выдвижение гипотез, их обоснование и доказательства, проверка правильности решения.

Организацию проблемного обучения покажем на примере проведения проблемной беседы.  Анализ деятельности учителя и учащихся показывает, что в процессе проблемной беседы учащиеся самостоятельно осуществляют все основные познавательные действия, необходимые для решения проблемы, а учитель руководит этой деятельностью. Это способствует развитию творческого мышления, развивает их способности к самообразованию и исследовательские навыки.

Для оценки эффективности применения развивающих технологий обучения физике можно пользоваться критериями, которые характеризуют общий уровень развития учащихся:одульный воспитательный урок физика

Таблица 1. Структура деятельности учителя и учащихся при проведении проблемной беседы

∙        сформированность учебно-познавательного интереса к изучению физики;

∙        способность учащихся к преобразованию способов деятельности, оперирование знаниями в видоизмененных и новых условиях, проблемных ситуаций и на этой основе приобретение новых знаний и способов деятельности;

∙        способность определять границы своих знаний по физике и то, что требует усвоения;

∙        сформированность у учащихся навыков самооценки и самоконтроля учебно-познавательной деятельности по физике;

∙        сформированность общеучебных умений (работа с учебой и дополнительной литературой, выделение главного; самостоятельное наблюдение, выполнение экспериментов; умение пользоваться общими и частными алгоритмическими предписаниями по решению задач; владение графическими и измерительными умениями и др.);

∙        самостоятельность суждений, критичность по отношению к своим и чужим учебным действиям.

Об эффективности развивающего обучения можно судить также по уровню умственного развития учащихся.

Разноуровневое обучение

Разноуровневое обучение основано на внешней дифференциации по частным способностям, т.е. по способностям учащихся к изучению отдельных учебных предметов (например, физико-математических дисциплин). Цель такого обучения - создать условия и возможности каждому ученику в зависимости от его индивидуальных особенностей и способностей овладевать учебным материалом на любом уровне (базовом, повышенном или углубленном). Отбор учащихся для изучения учебного предмета на определенном уровне обычно осуществляется на основе следующих критериев:

∙        предварительное тестирование (с целью выявления знаний базового уровня);

∙        желание учащихся;

∙        рекомендации психолога.

Это позволяет сформировать группы примерно равной подготовки с одинаковыми способностями к изучению данного предмета. Разноуровневое обучение, как правило, организуют таким образом, что учащиеся обучаются по данному предмету на выбранном уровне длительное время (несколько лет). Вместе с этим имеются педагогические исследования, в которых описан более гибкий вариант организации такого обучения. В частности, параллельные классы, например, два десятые класса делятся на три группы, в которых занятия по физике проводятся одновременно разными учителями на разных уровнях: в 1 группе - на базовом уровне; во 2 - на повышенном; в 3 - на углубленном. Такая организация разноуровневого обучения дает учащимся возможность перехода из одной группы в другую для повышения (или понижения) уровня изучения каждого учебного предмета. При этом учитывается тот факт, что интересы учащихся, их желания, склонности, успеваемость и т.д. со временем могут изменяться, но у них сохраняется возможность выбора соответствующего уровня обучения в изменившейся ситуации.

В практике организации разноуровневого обучения обычно используются три варианта:

∙        комплектование классов однородного состава с начального этапа обучения в школе;

∙        внутриклассная дифференциация в среднем звене, проводимая посредством выделения группы для индивидуализации обучения;

∙        профильное обучение в старших классах средней школы (на повышенном и углубленном уровнях). Технология разноуровневого обучения позволяет каждому ученику реализовать склонности и способности при изучении каждого учебного предмета на выбранном уровне. 

Проектное обучение (метод проектов)

Сущность этой технологии обучения заключается в том, учащимся предлагается для самостоятельного решения проблема, взятая из реальной жизни, знакомая или значимая для них (например, экономия электроэнергии в быту; контроль состояния окружающей среды), и ее решение представляется в виде учебного проекта. Содержанием проектов могут выступать темы учебной программы по физике, удобные для исследования (например, законы плавания тел, законы сухого трения, газовые законы и др.). Проект предполагает разработку проблемы с теоретической и практической точек зрения.

Основные этапы работы над проектом:

∙        подготовительный этап: выбор темы, общая информация о проекте;

∙        планирование работы, разделение проекта на части, создание проектных групп;

∙        исследование: самостоятельная работа учащихся по планам разработки частей проекта;

∙        анализ и обобщение полученных результатов, оформление проекта;

∙        представление проекта, его оценка, рефлексия.

Для приобретения новых знаний учитель рекомендует источники информации (обычно из различных областей знаний, техники и др.) и направляет учебно-познавательную деятельность в нужном направлении. Ученики должны самостоятельно и совместными усилиями решить проблему, применив интегрированные знания и получить конкретный и реальный результат, оформив его в виде творческого отчета, доклада, альбома, компьютерной газеты и др. В итоге решение проблемы приобретает контуры проектной деятельности и через эту деятельность учащиеся усваивают новые знания и умения применять их на практике, что стимулирует интерес к учебе. Обучение с использованием метода проектов может быть организованно в форме индивидуальной, парной или групповой самостоятельной деятельности учащихся в течение определенного времени. По содержанию и доминирующему аспекту проблемы проекты бываю исследовательскими, информационными, прикладными, межпредметными и др. Разработка проекта и его защита могут осуществляться в течение одного или нескольких уроков, либо выполняться во внеурочное время. Таким образом, метод проектов является технологией обучения, представляющей совокупность поисковых, проблемных и исследовательских приемов и средств для овладения теоретическими и практическими знаниями. Такая технология обучения способствует формированию умений самостоятельно приобретать знания и пользоваться ими для решения познавательных и практических задач; приобретать коммуникативные навыки; анализировать разные точки зрения на одну и ту же проблему; формировать исследовательский стиль мышления (собирать информацию, анализировать ее, выдвигать гипотезы, делать выводы).