- Преподавателю
- Другое
- Формирование исследовательских умений у учащихся на уроках физики как основа обучения по новым образовательным стандартам
Формирование исследовательских умений у учащихся на уроках физики как основа обучения по новым образовательным стандартам
| Раздел | Другое |
| Класс | - |
| Тип | Другие методич. материалы |
| Автор | Куракова Н.А. |
| Дата | 30.01.2015 |
| Формат | doc |
| Изображения | Есть |
Формирование исследовательских умений у учащихся на уроках физики как основа обучения по новым образовательным стандартам
Автор: Куракова Надежда Александровна
учитель физики муниципальной автономной
школы № 5 с углублённым изучением
химии и биологии г. Старая Русса
Новгородской области.
Курс физики в средних общеобразовательных учреждениях уменьшился со 140 часов нагрузки до 70 часов в год. Это привело снижению качества образования по всей образовательной цепочке. Но требования к уровню подготовки выпускников, которые прописаны в государственном стандарте, остались прежние.
Как выходить из этой тупиковой ситуации остаётся или проблемой для качества образовательного процесса, или проблемой преподавателя, желающего обеспечить приемлемые результаты обучения без постановки изначально тупиковых дидактических задач для учащихся.
Одним из выходов - это организовать исследовательскую работу на уроках, чтобы была активная учебная деятельность.
Детская потребность в исследовательском поиске обусловлена биологически, ребенок рождается исследователем. Попытки выстроить образовательную деятельность в массовой школе на основе исследовательских методов обучения предпринимались с давних времен, однако это не привело к их активному использованию на практике. Традиционное обучение и по сей день ассоциируется с репродуктивными методами, а не на методах самостоятельного, творческого, исследовательского поиска. Причина, на мой взгляд, в том, что учителя, как правило, не стремятся показать науку в действии, а лишь говорят о ней, потому исследовательский принцип в обучении сводится в основном к демонстрации опытов и, предложению учащимся самим сделать выводы. А где же исследование?
Анализ ситуации показал следующее противоречие, что ученики хотят заниматься исследованиями по физике, но не имеют навыков исследовательской работы. Необходимо активизировать учебный процесс и привить интерес к предмету физика, особенно в непрофильных классах. Такая позиция ярко проявляется в старших классах. В связи с этим можно сформулировать следующую проблему, которая заключается в поисках путей перехода от пассивного обучения к активному исследовательскому. Актуальность темы заключается в том, что в методической литературе не достаточно разработан вопрос, связанный с формированием исследовательских умений и навыков на уроках физики в современных условиях. Знания, добытые своим трудом, гораздо прочнее и глубже. Использование метода исследовательской деятельности на уроках и элективных курсах позволит создать условия для творческой мыслительной работы учащихся. Автоматически отпадает необходимость необдуманного, неосмысленного запоминания большого объема учебного материала. Знания учащихся становятся более прочными, а самое главное - сохраняется интерес к изучению предмета.
При анализе результатов ЕГЭ по физике на МО физиков Старорусского района лучшие результаты по ЕГЭ получили только те учащиеся, которые занимались исследовательской деятельностью, принимали участие в научно- практических конференциях школьников, олимпиадах.
Ни один ученик, который не принимал участие в исследовательских работах, в эту пятёрку не попал.
Исследовательский опыт может быть полезен в дальнейшей карьере ребят:
когда они поступят в ВУЗы работе - при работе над курсовыми и дипломными работами; при поступлении в ВУЗ - при равном количестве баллов по результатам ЕГЭ предпочтение отдают тем абитуриентам, которые имеют грамоты за призовые места на научно- практических конференциях школьников, олимпиадах.
Российская педагогическая энциклопедия определяет исследовательский метод обучения как « организацию поисковой, познавательной деятельности учащихся путём постановки учителем познавательных и практических задач, требующих самостоятельного, творческого решения. Сущность метода обусловлена его функциями. Он организует творческий поиск и применение знаний, обеспечивает овладение методами научными познания в процессе деятельности по их поиску, является условием формирования интереса, потребности в творческой деятельности, в самообразовании».(2,385)
«Метод обучения - система последовательных взаимосвязанных действий учителя и учащихся, обеспечивающих усвоение содержания образования.»(2,283)
Философский энциклопедический словарь так трактует термин «исследование»- это «процесс выработки новых научных знаний, один из видов познавательной деятельности».
Идеи исследовательского метода появились в педагогике в последней трети 19 в. Биолог А. Я. Герд, историк M. M. Стасюлевич в России, химик Р. Э. Армстронг, естествоиспытатель Т. Гексли в Великобритании сформулировали общую идею исследовательского метода.
Термин «исследовательский метод» был предложен Б.Е. Райковым в 1924 году, под которым он понимал «…метод умозаключения от конкретных фактов, самостоятельно наблюдаемых учащимися или воспроизводимых ими на опыте».
Физика - это трудный предмет. Важно, чтобы уроки не были скучными, монотонными и не сводились бы к простому пересказу материала школьного учебника. Поэтому в классе стараюсь создать такую атмосферу учебной деятельности, которая позволяет ученикам думать, открывать новое, размышлять, сомневаться, спорить и приходить к общему мнению. В этом мне помогает использование на уроках методов исследовательской деятельности учащихся.
Цель моей каждодневной работы - формирование исследовательских умений учеников посредством исследовательской деятельности на уроках физики. Своими Задачами считаю : научить приёмам сопоставления, доказательства, планирования. обобщения и конкретизации, выдвижения гипотезы, переноса знаний в новую ситуацию, планирования и постановки эксперимента и т.д.Ученики 10-11 классов знают структуру исследовательской деятельности, содержание этапов, правила оформления отчёта по работе. Около 90% научились чётко формулировать проблему, выдвигать гипотезу, определять цель и задачи исследования.
Покажу на примере одного исследования «Мониторинг экономичности различных видов отопления в жилых помещениях». В рамках школьной программы в 10 классе изучается тема «Термодинамика» (5 часов).
1этап. Постановка проблемы.
На первом уроке по теме, который называется «Внутренняя энергия. Работа в термодинамике»во время обобщения теоретического материала задаю вопрос: « Какие проблемы связанные с термодинамикой больше всего
волнуют современного человека?» Выдаю карточки и прошу написать наиболее волнующую проблему, по их мнению, связанную с термодинамикой.
Проблем много. Заметила, что в основном это те проблемы, которые широко обсуждаются в средствах массовой информации. Например: парниковый эффект, таяние ледников, какое жильё самое экономичное, всемирный потоп и т.д. Собираю и провожу рейтинговую диагностику ответов вместе с учениками. Выявляю проблему, которая лидирует. Записываю на доске список проблем по убыванию.
Рейтинг проблем:
Около 50%- проблема экономичности жилья;
Около30% - всемирный потоп;
Около25% - парниковый эффект;
Около 5%- другие проблемы. Вывод: лидирует проблема экономичности жилья.
Те проблемы, которые остаются за рамками лидерства, дают необходимый диагностический материал для проектирования дальнейшей исследовательской деятельности. К некоторым из них, возможно, обратиться на других этапах учебно-воспитательного процесса.
Обсуждаем с учениками и решаем провести научное исследование «Мониторинг экономичности различных видов отопления в жилых помещениях».
Рассказываю, чем научное исследование отличается от лабораторного занятия. Задаю вопрос: « Что является объектом исследования?»
Отвечают, что объект исследования - воздух в помещении.
Спрашиваю « К какому типу относится воздух: одноатомный, двухатомный, многоатомный?» Затрудняются с ответом. Задаю на дом: Ответ на этот вопрос найти в научной литературе. На этом уроке отрабатываю следующие умения: описывать устно физическое явление; применять теорию для объяснения некоторых частных физических явлений; переносить знания в новую ситуацию; умение анализировать, обобщать информацию, полученную из СМИ, Интернета; определять объект исследования.
2 этап. Планирование.
Второй урок «Количество теплоты. Теплоемкость. Первый закон
термодинамики». В конце урока выделяю 10-15минут. Провожу небольшую лекцию. Напоминаю о том, что такое гипотеза, цель и задачи исследования; чем они отличаются между собой. Привожу примеры. Вместе с учениками обсуждаем исследование и приходим к следующему выводу.
Цель исследования: Выявить наиболее экономичный вид отопления жилых помещений.
Задачи исследования:
1) Рассчитать количество теплоты, которое необходимо для отопления:
А) Трехкомнатной квартиры
Б) Дома с газовым отоплением
В) Дома с печным отоплением (уголь, дрова)
2) Выяснить оплату отопления за 6 месяцев.
3) Провести сравнительный анализ различных систем отопления.
4) Дать рекомендации по видам отопления.
Ученики выдвигают гипотезу: самый экономичный вид жилья - 3 квартира с центральным отоплением. Не всегда гипотеза подтверждается. Бывают -ошибочные. Но отрицательный результат - тоже результат.
Обсуждаем план работы:
1 Сбор теоретического материала.
2 Вывод расчётных формул.
3 Проведение эксперимента.
4 Обработка экспериментальных данных
5 Анализ результатов.
6 Отчёт о работе.
Оговариваем критерии оценки работы: слабый ученик может написать работу на «три», не привлекая дополнительной литературы; «четыре»- дополнительная литература, описание эксперимента и выводы; «пять»- презентация, дополнительная литература, грамотное описание эксперимента и подробные выводы, сравнительный анализ.
Задаю на дом:
а) подготовить сообщения: обзор научной литературы по теме 1 закон термодинамики, внутренняя энергия;
б) подготовить историческую справку (какие учёные работали по теме «Термодинамика», история открытий);
в) подумать над ходом эксперимента и над выводом расчётных формул.
Умения: выдвигать гипотезу; ставить цель, задачи исследования; воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях Интернете, научно-популярных статьях; анализировать; обобщать; систематизировать; планировать ход исследования.
3 этап. Вывод расчётных формул.
Третий урок «Необратимость процессов в природе. Решение задач».
В начале урока 2- 3 ученика выступают с сообщениями. Обсуждаем эксперимент и выводим формулы .
Вывод формул:
1. Рассчитаем объем в 3-х комнатной квартире и доме:
2. Рассчитаем массы воздуха в каждой комнате:
(p=1,29кг/м)
3. Вычислим внутреннюю энергию.
4.Рассчитаем количество теплоты, которое необходимо для нагревания помещения на 25С.
Q= cm( t1 - t2) (с=1,01 кДж/кг*К)
5.Рассчитаем внутреннюю энергию, которую приобрел воздух при нагревании на 25С.
U2=Q+U1
6.Рассчитаем количество топлива, необходимого для нагревания этой массы воздуха за 1 день.
U2=qm
M=U2/q
Удельная теплота сгорания:
А) каменный уголь q= 29 МДж/кг
Б) СН4(метан) q= 44 МДж/кг
В) дерево q= 13 МДж/кг
7.) Рассчитаем количество необходимого топлива с учетом того, что отопительный сезон длится 6 месяцев.(N=180 дней)
M= N*m (M-масса топлива за 6 месяцев)
8.) расчет стоимости, Ц= N *M*ц руб (ц-цена 1 кг топлива)
После того как вывели формулы, обсуждаем, какие величины надо измерить. Приходим к выводу: надо измерить температуру воздуха в помещении, высоту, ширину, длину комнат и подсобных помещений; посмотреть в справочной литературе удельная теплота сгорания: А) каменного угля, Б) СН4(метана), В) дерева. Задание на дом: измерить размеры жилых помещений в доме, температуру воздуха. Отрабатываем умения: переноса знаний в новую ситуацию; сопоставления; планирования эксперимента; умение выводить формулы, которые надо использовать для расчёта; производить измерения.
4 этап. Исследование и подведение итогов. Урок четвёртый. Класс делю на три группы (принцип деления - по рядам). Рассчитываем внутреннюю энергию комнат. Вызываю одного ученика к доске, считает общую внутреннюю энергию Массу топлива, стоимость отопления высчитываем опять по группам. Результаты записываем в таблицы.
№1. Таблица объемов.
1 комната
V, м3
2 комната V,
м3
3 комната V,м3
Кухня
V,м3
Общий
V,м3
№2. Таблица масс.
1 комната
m, кг
2 комната
m, кг
3 комната
m, кг
Кухня
m, кг
Общая
m, кг
№3. Внутренняя энергия
1 комната
U, Дж
2 комната
U, Дж
3 комната
U, Дж
Кухня
U, Дж
Общая
U, Дж
№4.Количество теплоты.
1 комната, Дж
2 комната, Дж
3 комната, Дж
Кухня,
Дж
Общая,
Дж
№5.Таблица внутренней энергии(конечной).
1 комната
2 комната
3 комната
Кухня
Общая
U2(Дж)
Q(Дж)
U1(Дж)
№6Таблица массы топлива.
Способ отопления
Масса топлива за 1 день, если топить 2 раза в день, кг
Масса топлива за 180 дней(6 мес.), кг
Каменный уголь
Газ
Дрова
№7Таблица стоимости
Способ отопления
Стоимость за 1 кг топлива, руб.
За 1 день,
руб.
За месяц,
руб.
За отопительный сезон,
руб.
Газ
Коммунальная квартира
уголь
Дрова
№8 Таблица переплаты за отопление, где 100% - стоимость самого экономичного вида отопления.
Виды топлива
Процент переплаты, %
Газ
100
Каменный уголь
217
Дрова
240
Коммунальная квартира
259
Обсуждаем учениками результаты исследования, анализируем, обобщаем и делаем выводы.
В результате полученных данных можно сделать вывод:
1.) Люди, живущие в частных домах с газовым отоплением, платят за отопление меньше всего. Из этого следует, что этот вид наиболее экономичен. Это объясняется тем, что они в любой момент могут включить и отключить свою систему отопления. Идет экономия топлива.
2.) Проживающие в многоэтажных домах с центральным отоплением, платят за отопление почти в 2,5 раза больше, чем в частных домах с газовым отоплением. Это можно объяснить, что они оплачивают все тепловые потери в теплосетях. Но при наличии счетчиков на отопление они бы платили намного меньше.
3.) В домах отапливаемых дровами и каменным углем мы переплачиваем в 2-2,4 раза. Такой вид отопления не экономичный.
Отрабатываем умения: проведение эксперимента; умение решать количественные задачи; анализ результатов; обобщение.
5 этап. Оформление исследования в виде письменной работы, презентации. Срок написания 1 - неделя, но для хорошей оценки необходима большая самостоятельная работа, и в индивидуальном порядке срок мог быть продлён. Если отчёт о работе оформлен с теоретическими предпосылками, грамотно описан эксперимент, сделаны подробные выводы, презентация, то такую работу ученика можно рекомендовать на школьную научно-практическую конференцию. Отрабатываем умения: оформить результаты исследования наглядно (таблицы, графики, презентации, диаграммы и т.д.) и литературно (изложить логически, в соответствии с планом, ход и результат исследования и представить его в виде отчёта). Мною показано только на одном примере. Однако в нём отразились все существенные моменты моего опыта, которые проявляются в этапах и их последовательности. Подобные исследования проводятся по различным разделам физики.
Результативность опыта.
В результате выполнения исследовательских работ ученики научились: видеть проблему; планировать исследовательскую деятельность и эксперимент; выдвигать гипотезу, ставить цель и задачи исследовании; работать с научной литературой и Интернет-ресурсами; собирать экспериментальные данные; анализировать, систематизировать, обобщать полученную информацию; корректировать свои действия; делать презентации; правильно оформлять продукт исследования. Эти данные получены в результате наблюдений за исследовательской деятельностью учеников и анализом её результатов с помощью «Программы наблюдений за формированием исследовательских умений учеников ». Усилился интерес к физике как предмету, если раньше у детей доминировала внешняя мотивация, то теперь наметился переход к внутренней работе над собой. Ребятам нравится проводить исследования, они видят социальную значимость своего труда. За последние четыре года проведены следующие исследования: 2006/7г - Исследование на тему «Атомная бомба. История создания атомной бомбы»; 2007/8.г.- «О влиянии наушников на слух», «Исследование зависимости безопасности движения от силы трения»; 2008/9г - «Мониторинг экономичности различных видов отопления в жилых помещениях», «Влияние давления школьных сумок на позвоночник школьника», « Развитие взглядов на строение солнечной системы»; 2009/10 г. - «Исследование зависимости таяния ледников от примесей», «Мониторинг влажности школьных помещений», «Исследование зависимости механической работы от возраста школьника». Из девяти работ - восемь стали призёрами школьной научно- практической конференции, а семь работ - призёрами районной конференции. Пять научно-исследовательских работ учащихся опубликованы на сайте «Сеть творческих учителей» Это темы «Атомная бомба. История создания атомной бомбы»; «О влиянии наушников на слух»; «Исследование зависимости безопасности движения от силы трения»; «Мониторинг экономичности различных видов отопления в жилых помещениях»; «Влияние давления школьных сумок на позвоночник школьника».
. 
Исследовательские умения повлияли на качество знаний учеников. Ежегодная успеваемость учащихся составляет 100%, в течение последних трех лет качество знаний учащихся выросло с 60% до 70 % . Из года в год мои ученики выбирают в качестве переводного и выпускного экзаменов физику, занимают призовые места на районных олимпиадах и научно-практических конференциях.
Знание исследовательских методов пригодились ученикам при решении заданий ГИА №23(лабораторная работа), ЕГЭ (Уровень А №24,25), часть С №1-4 (Задачи на которых сфотографированы экспериментальные установки).
Опыт работы по проблеме «Формирование исследовательских умений у учащихся на уроках физике» может представлять интерес для учителей естественного цикла, занимающихся формированием исследовательских умений учащихся. Мною составлена «Программа наблюдений за формированием исследовательских умений учеников». По результатам наблюдений заполняется таблица. Программу можно использовать учителям, которые работают над развитием у учащихся исследовательских умений.
Практическая значимость моей работы отразилась:
- в докладах на заседаниях старорусского районного методического объединения учителей физики;
- в выступлениях на научно- практических семинарах в школе;
- в работе консультационного пункта «Организация научно-исследовательской работы с учащимися 9-11 классов по физике», созданного на базе школы;
- в трансляции опыта работы на конкурсе «Использование ИКТ в образовательном процессе» (2 место) 2010 г.;
- в методических разработках уроков, опубликованных в сборнике учебно-методических материалов Лауреатов Всероссийского конкурса ВПС.
«Программа наблюдений за формированием исследовательских умений учеников».
-
Исследовательские умения:
-
видеть проблему
-
выдвигать гипотезу
-
ставить цель и задачи исследования
-
планировать исследовательскую деятельность
-
планировать эксперимент
-
работать с научной литературой и Интернет-ресурсами
-
собирать экспериментальные данные
-
анализировать, систематизировать, обобщать полученную информацию
-
корректировать свои действия
-
правильно оформлять отчёт исследования
-
делать презентации
-
Ученики 10 «Ю» класс проводили исследование «Мониторинг экономичности различных видов отопления в жилых помещениях».
«Таблица наблюдений за формированием исследовательских умений учеников 10 «Ю» класса.»
Уметь видеть проблему
Уметь выдвигать гипотезу
ставить цель и задачи
планировать и. деятельность
планировать эксперимент
работать с научной литературой иИнтернресурсами
проводить измерения
анализировать, систематизировать, обобщать полученную информацию
корректировать свои действия
оформлять отчёт.
создавать презентации
Оценка
1. Аверьянова А.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
2. Ахрамович К
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
-
4
3. Бандурина Л.
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
4
4 Валяев А.
+
-
+
+
-
+
+
+
+
+
+
4
5. Васильева М
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
6. Власов А.
+
-
-
+
+
-
-
+
+
+
+
3
7. Грошева А.
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
4
8. Григорьев Я
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
-
4
9.Кононюк Л.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
10.Лукина Ю
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
11.Матвеева Т
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
12.Малахова Л.
+
-
+
-
-
+
-
+
+
+
+
3
13.Павлова С.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
14. Пасецкая М
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
15. Петров Н.
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
4
16. Румянцева А.
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
-
4
17. Леонтьева О
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
18. Сергеева А.
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
4
19.Семенов А.
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
4
20.Филлипова Д
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
21. Фёдорова С.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
22.Ионин М.
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
4
23.Фёдорова С.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
24.Хитрова Ю.
+
+
-
+
+
+
+
-
+
+
+
4
Литература.
-
Стандарты общего образования по физике//Сборник нормативных документов -М ., Дрофа,2007г.
-
Российская педагогическая энциклопедия //Под. ред. - М Просвещение 1993г.
-
А.И.Савинков. Содержание и организация исследовательского обучения школьников. - М, Библиотека журнала «Директор школы», 2007г
-
В.А.Орлов. «Преподавание физики в условиях введения образовательных стандартов и ЕГЭ» Физика в школе 2006,№15.
-
Л.И.Дубровская «Учебно-исследовательский проект» - Физика в школе, ,№18,2009г; № 24,2004г; №4, 2009г.
-
Ю.Закурдаева. Формирование исследовательских умений - газета Физика в школе»mail@ mhs548/ru .
-
И.Я. Лернер,. Проблемное обучение. - М.: Знание/ 1974.
12