Г(О)БОУ СПО «Задонский политехнический техникум»

Методическая разработка

по дисциплине «Физика»

Тема: «Развитие научного стиля мышления студентов при обучении физике»

Преподаватель: Акатова Г.С.

Самоописание опыта работы

Задонск, 2014 г

Обсуждено и одобрено на заседании МЦК общеобразовательных, гуманитарных и общих социально-экономических дисциплин

Протокол от «___»._______.20__ г №_____

Акатова Г.С. - преподаватель физики Г(О)БОУ СПО «Задонский политехнический техникум»

Сущность опыта заключается в развитии научного мышления студентов путём обучения умению решать физические задачи. В систему работы педагога входят различные методики и технологии, применяемые при обучении студентов. Преподаватель оптимально сочетает традиционные и нетрадиционные формы проведения урочной и внеурочной деятельности.

В основе педагогического опыта преподавателя лежат идеи Фридмана Л.М., С.А.Тихомировой.

1. Сущность теоретической базы.

2. Обоснование деятельности преподавателя по управлению развитием научного мышления при обучении студентов умению решать физические задачи.

3. Направления и задачи деятельности преподавателя по развитию научного мышления студентов.

4. Принципы педагогической деятельности.

5. Система работы педагога.

6. Создание организационных, педагогических условий для развития научного мышления каждого студента при изучении физики.

7. Планирование учебного процесса через систему уроков, каждый урок, отдельные этапы урока физики, порции материала с учётом развития научного мышления студентов.

8. Результативность работы преподавателя.

9. Литература.

I. Сущность теоретической базы.

Мышление - способность человека рассуждать, представляющая собой процесс отражения объективной действительности в представлениях, суждениях, понятиях.

(«Словарь русского языка» С.И.Ожегов)

В качестве философской основы учения должен служить современный метод научного познания, суть которого в модельном отражении действительности, в приближении знаний к истине.

Многолетний опыт преподавания физики убеждает в том, что наиболее эффективны те методы обучения физике, которые отражают сущность этой науки. Чтобы обучающиеся успешно овладевали ими и пользовались как инструментом получения новых знаний, предлагаю регулярно проводить для них аналогию между полным циклом научного познания, состоящего из ряда звеньев, и работой над учебной физической задачей, имеющей ряд этапов.

Это можно сделать с помощью такого сопоставления.

Цикл научного познания

Этапы работы над учебной задачей

1. Постановка проблемы с опорой на факты из наблюдений.

1. Осмысление вопроса задачи.

2. Изучение проблемы.

2. Разбор и анализ содержания задачи.

3. Формулировка рабочей гипотезы (предвидение).

3. Создание схемы решения (догадка).

4. Разработка теории (логические и математические действия).

4. Развитие идеи и осуществление решения.

5. Планирование и экспериментальная проверка новой теории.

5. Оценка и исследование полученных результатов решения задачи.

В итоге такого сравнительного анализа студенты понимают, что работа над физической задачей - это физическое мини-исследование. Они убеждаются: методами научного познания помогают овладеть учебные задачи. Это меняет в лучшую сторону отношение учеников к задачам, их решению. Тем не менее, учащимся нужно повторять, что поиск ответа на вопрос каждой учебной задачи - процесс исследовательский, творческий и трудный.

Учебная задача в отличие от научной более проста и содержит цель, которая уже достигнута наукой, но обучающимся это неизвестно. Поэтому, решая задачу, они делают «открытия», что вызывает эмоциональные переживания и знакомит с общими чертами научного метода.

II. Обоснование деятельности преподавателя по управлению развитием научного мышления при обучении студентов умению решать физические задачи.

Актуальность.

Каковы роль и место физики в образовании? Ответ на этот вопрос зависит от прогноза, каков будет научно-технический прогресс в ближайшие десятилетия. По оценке экспертов, основные черты его сводятся к следующему:

• во все сферы жизни войдут компьютеры;

• миллионы профессий будут связаны с лазерами и роботами;

• изменение многих сфер человеческой деятельности будет связано с внедрением новых технологий, которые постоянно модернизируются.

Исходя из этого, ставятся конкретные задачи реформы естественнонаучного образования.

1. Ввести новый стандарт образования.

2. Развивать способности студентов к анализу ситуации, пониманию проблемы, решению задач, построению выводов и умозаключений.

«Умение решать задачи есть искусство, приобретающееся практикой»

(Д.Пойа)

Стремление сформировать умение обучающихся строить мыслительный процесс при решении задач, научить, как и в какой последовательности действовать, оперировать условиями задачи, привело к возникновению новых и совершенствованию «старых» направлений в методике обучения решению задач:

• решение задач по образцу;

• решение задач на выбор;

• применение метода «от противного»

• построение логических граф-схем;

• поэлементный подход;

• использование алгоритмов;

• решение задач конструкторского характера;

• составление задач-таблиц.

III. Направления и задачи деятельности преподавателя по развитию научного мышления студентов.

Направления:

1. Пополнение запаса физических знаний, умений и навыков.

2. Развитие общеучебных умений и навыков.

3. Развитие познавательного интереса при изучении физики.

4. Воспитание личности в процессе изучения физики.

5. Развитие творческих способностей студентов.

6. Развитие логического мышления.

Задачи:

1. Развивать у обучающихся самостоятельность мышления по применению знаний в различных ситуациях.

2. Формировать элементы творческого поиска на основе приёмов обобщения.

3. Развивать у студентов коммуникативные способности: принимать участие в обсуждении способов решения физических задач; выслушивать мнение своих одноклассников; распределять задания между товарищами (с учётом их способностей); способствовать сотрудничеству в парах, группах и т.д.

4. Развивать мыслительные способности обучающихся; учить анализировать; сравнивать; делать выводы и обобщения; ставить и разрешать проблемы.

5. Обеспечить развитие творческих способностей: строить цепочку логических рассуждений; высказывать собственные суждения; формулировать выводы и заключения.

IV.Принципы педагогической деятельности.

Совершенствование направлений в методике обучения студентов решению задач происходит с учётом их психологических особенностей в соответствии со следующими принципами:

• познавательность (тексту задачи предшествует интересная информация);

• разный уровень задач (задачи репродуктивного, аналитического, творческого уровней);

• успешность деятельности студентов (задачи репродуктивного уровня может решить даже слабый студент);

• последовательность и логичность;

• многовариантность;

• полнота охвата учебного материала;

• универсальность применения (можно использовать и при изучении нового материала, и при обобщении).

Каждый обучающийся вовлечён в активную познавательную деятельность и работает в ситуации успеха. Обучение индивидуализировано не только внутри темы, но и внутри урока, что позволяет студенту работать в своём темпе, на своём уровне сложности - репродуктивном, аналитическом, творческом. Увеличена доля самостоятельной работы обучающихся на уроке. Преподаватель помогает преодолевать трудности, организует и регулирует процесс обучения.

V. Система работы педагога.

Система работы педагога по развитию научного мышления студентов состоит из следующих компонентов:

1. Определение главных целей и задач обучения с учётом уровня развития подростков и их мотивами учения, особенностями изучаемой темы, имеющимися средствами обучения. Проводится анкетирование обучающихся с целью включения их в процесс целеполагания.

2. На основе определённых целей компонуется отобранный для изучения материал, изыскиваются средства обучения. Принципы конструирования системы занятий могут быть разными.

Например:

• материал темы рассматривается как единый логический блок, который потом прорабатывается на отдельных занятиях;

• учебные занятия по теме выбираются преимущественно одного типа, или только практикумы по решению задач, или только практикумы по эксперименту, т.е. вся тема изучается либо через задачи, либо через опыты;

• тема изучается дифференцированно, студенты делятся на группы по склонностям и желанию на теоретиков, экспериментаторов, историков и т.д.

3. Создание организационных, педагогических, психологических условий для развития научного мышления каждого студента при изучении физики:

• разнообразием форм организации учебно-познавательной урочной и внеурочной деятельности;

• средствами задач (факторы, связанные с содержанием задачи, с организацией деятельности по решению задачи, определяющиеся отношением между участниками, включёнными в деятельность по решению задачи).

3. Планирование учебного процесса через систему уроков, каждый урок, отдельные этапы урока, порции материала с учётом развития научного мышления студентов.

4. Оценка и анализ эффективности работы преподавателя по развитию научного мышления, планирование дальнейшей работы на основе данных и выводов о результативности.

VI. Создание организационных, педагогических условий для развития научного мышления каждого студента при изучении физики.

Как известно, решение задач играет огромную роль в обучении физике. Поэтому задачи выступают как главное средство развития научного мышления студентов. Умение решать задачи - критерий успешности обучения физике.

Факторы, связанные с самой задачей и её содержанием.

1. Задачи, отражающие историю развития цивилизации и пути познания мира человечеством.

Исторический материал, показывающий, как шло обогащение научных знаний, всегда вызывает интерес обучающихся.

Пример. Учёным древности удалось установить, что

1) свет распространяется прямолинейно,

2) отражается от гладкой поверхности,

3) меняет направление своего распространения при переходе из воздуха в воду,

4) световые пучки, пресекаясь, не «возмущают», т.е. не искажают друг друга. Какими опытами вы можете подтвердить эти открытия?

Эта задача и подобные ей иллюстрируют роль эксперимента в процессе познания: он выступает как критерий истины. Но могут быть исторические задачи и другого типа. Главное, чтобы в них «прозвучали» следующие вопросы: Как и при каких обстоятельствах совершено открытие? Что привело учёного к этому? Какие факты и наблюдения натолкнули его на решение? В чём состоял его оригинальный подход к проблеме? На какой гипотезе он основывался? И т.д. Такие материалы раскрывают динамику познания (от простого к сложному, от частного к общему, от конкретного к абстрактному, от одного явления к другому через их взаимозависимость) и развивают мышление студентов.

2. Качественные задачи, связанные демонстрационными опытами.

Задача формулируется так, чтобы охватить как можно больше ситуаций.

Пример. Что произойдёт, если тонкую трубку опустить вертикально в сосуд с водой, закрыть верхний её конец пальцем, затем вынуть трубку из воды и снять палец? Почему? Как объяснить происходящее на каждом этапе? Как изменятся результаты опыта, если брать трубки других сечений и длин, использовать другие жидкости? Почему? Проверьте на опыте свои предположения. Сделайте выводы. Можно ли такую трубку использовать в качестве пипетки? Обоснуйте ответ.

Решая задачу, студенты начинают понимать, что решить любую задачу, в том числе учебную, нелегко: надо проявить настойчивость и смекалку, уметь ставить себе вопросы и отвечать на них, выявлять разные взаимосвязи. Становятся понятными слова знаменитого физика В.Гейзенберга: «Часто правильно поставленный вопрос означает больше чем на половину решение проблемы».

3. Количественные экспериментальные задачи. Задачи на разработку планов экспериментальных исследований.

В ходе их решения обучающиеся получают представление о том, как устанавливается та или иная количественная физическая закономерность, как опытные факты могут обосновывать теоретический вывод.

Пример 1. Сконструируйте из пробирки прибор, действующий как собирающая линза. Создайте из пробирки прибор, который давал бы уменьшенное изображение рассматриваемого предмета. Сконструируйте из пробирки прибор, который одновременно действовал бы и как собирающая, и как рассеивающая линза. Придумайте, как сделать из пробирки прибор, который позволит сравнивать показатели преломления двух веществ (относительно воздуха).

Пример 2. Разработайте план многоэтапного эксперимента по выяснению зависимости электрического сопротивления проводника: от чего оно зависит и как. Проведите опыт по своему плану, а затем сделайте вывод.

4. Задачи, знакомящие обучающихся с теоретическими методами познания.

К таким методам относятся: метод принципов, метод гипотез, метод анализа размерностей, статистический метод, метод графов и т.д.

Пример 1. (метод принципов) Какую скорость в горизонтальном направлении нужно сообщить телу, чтобы оно в полёте не меняло своей высоты над поверхностью Земли? Рельеф поверхности и атмосферу в расчёт не принимать, траекторию считать близкой к окружности.

Пример 2. (метод анализа размерностей) Получите формулу для расчёта силы лобового сопротивления движению в жидкости.

Пример 3. (метод графов) Для тепловой электростанции требуется построить цилиндрическую кирпичную трубу высотой 100м. Имеется кирпич, плотность которого 1700 кг\м³. Какой прочности должен быть этот кирпич, чтобы выдержать четырёхкратное напряжение?

Пример 4. (метод «чёрного ящика») Дан «чёрный ящик» с двумя выводами. Имея батарейку и амперметр, определите, какая электрическая цепь находится внутри него.

VII. Планирование учебного процесса через систему уроков, каждый урок, отдельные этапы урока физики, порции материала с учётом развития научного мышления студентов.

I. Решение задач по образцу.

Преподаватель составляет дидактические материалы под названием «Решите задачу, используя образец». Они содержат:

• условие задачи, в котором предлагается рассмотреть проявление изучаемой закономерности в двух случаях (а и б);

• план решения;

• образец решения задачи, проводимого поэтапно в соответствии с данным планом решения (для случая а);

• место для самостоятельного решения аналогичной задачи в соответствии с планом решения и образцом (для случая б).

Пример. Рассмотрите, как строится изображение светящейся точки, находящейся на главной оптической оси собирающей линзы на расстоянии d от неё, в случае а. Постройте изображение светящейся точки для случая б.

План решения

Случай а d >F

Случай б d

Нарисуйте:

• линзу;

• её главную оптическую ось;

• оптический центр линзы;

• её фокусы;

• светящуюся точку S.

и т.д.

) t

S F O F

2. Решение задач на выбор.

Для развития желания решать задачи и активизации самостоятельности я предлагаю желающим самим выбирать себе задачи из разных задачников и решать их. По каждой теме предлагаю решить любые 15-20 задач за определённое время. Срок сдачи задания устанавливаю таким образом, чтобы он наступал через 1-2 недели после проведения контрольной работы по данной теме.

2. Применение метода «от противного».

Активизация мыслительной деятельности студентов невозможна без знаний ими определённых методов научного мышления. Один из них - метод «от противного», известный обучающимся из курса геометрии.

Пример. Может ли свободный электрон поглотить фотон?

Решение. Предположим, что свободный электрон может поглотить фотон. Запишем для этого случая законы сохранения импульса и энергии, считая взаимодействие нерелятивистским. Получим, v=2c. После взаимодействия электрон должен обладать скоростью в два раза большей скорости света. Этот результат противоречит СТО. Значит, свободный электрон не может поглотить фотон.

Использование метода «от противного» при решении задач способствует формированию у учащихся научного стиля мышления, умений формулировать умозаключения, анализировать, синтезировать и обобщать. Применение этого метода оказывается весьма полезным при изучении некоторых физических, абстрактных понятий - таких, как «электрический заряд», «электрическое поле», «магнитное поле» и др.

IV. Поэлементный подход.

Поэлементный подход заключается в том, что в группе педагог организует целенаправленную работу над каждым отдельным действием обобщенного алгоритма решения задач. Преподаватель добивается того, чтобы каждый студент перед решением задачи планировал свои действия, а после решения комментировал их; тем самым развиваются мыслительная и речевая деятельность. Создаётся ситуация, когда обучающиеся вступают в диалог в ходе обсуждения задачи; основой диалога служит алгоритм.

Пример. Рассмотрим один тип задач - по теме «Теплота и работа». Технологическая цепочка - последовательность действий при обучении, соответствует поэлементному подходу к решению задач. Она следующая:

Шаг 1. Повторение формул по теплоте и работе.

Шаг 2. Обучение записи условия задачи.

Шаг 3. Выбор основного уравнения и запись объяснения задачи.

Шаг 4. Сообщается алгоритм решения задач такого типа.

Шаг 5. Проверка ответов по наименованиям.

Шаг 6. Расчёт численного ответа.

Шаг 7. Проверка ответа на достоверность («на глупость»).

8. Результативность работы преподавателя.

Итогом работы преподавателя по развитию научного мышления обучающихся при обучении решению задач по физике являются результаты обучения. Они показывают уровень умений, навыков студентов, динамику успеваемости, познавательной активности, творческой инициативы, развитие потребности в самообразовании.

В течение ряда лет преподаватель добивается 100%-ной успеваемости и высокого уровня подготовки студентов по физике.

Ежегодно обучающиеся Акатовой Г.С. принимали участие в городских олимпиадах по физике, где показывали хорошие результаты:

2007 г

2-е место, городская олимпиада по физике г. Липецк (11 класс, Пахомов Д)

3-е место, городская олимпиада по физике г. Липецк (11 класс, Шапошников А.)

1-е место, городская олимпиада по физике г. Липецк (10 класс, Стуров А.)

3-е место, городская олимпиада по физике г. Липецк (10 класс, Стриженко А.)

2008 год

5-е место, областная олимпиада, поощрительный приз (11 класс, Стуров А.)

Шапошников Александр в 2007- 2008 учебном году, закончив школу № 70 г. Липецка, поступил в Университет ядерной физики г. Москва.

Работая над проблемой развития научного стиля мышления обучающихся, я убедилась в том, что различные методы, приёмы обучения решению задач по физике позволяют лучше понимать учебную задачу, определять цели работы на уроке. Наличие устойчивого интереса к изучению физики на протяжении ряда лет способствует осознанному усвоению физических знаний, умений и навыков, развитию научного стиля мышления.

8. Литература.

   1. В.А.Онищук «Урок в современной школе», М. Просвещение, 2013 год.

   2. В.Ф.Шаталов «Точка опоры», М. Педагогика, 2010 год.

   3. У.Древе, Э.Фурман «Организация урока» (в вопросах и ответах), М. Просвещение, 2012 год.

   4. В.Н. Максимова «Межпредметные связи и совершенствование процесса обучения», М. Просвещение, 2013 год.

   5. «Актуальные вопросы формирования интереса в обучении» под редакцией Г.И.Щукиной, М.Просвещение, 2010 год.

   6. «Урок физики в современной школе. Творческий поиск учителей» под редакцией В.Г. Разумовского, М. Просвещение, 2013год.

   7. «Основы методики преподавания физики» под редакцией А.В.Пёрышкина, М. Просвещение, 2010 год.

   8. Б.А.Татьянкин «Проектирование технологии обучения физике в 7-8 классах», Воронеж, 2011 год.

   9. Л.М. Фридман «О методике обучения решению задач», М. Просвещение, 2011 год.

   10. С.А.Тихомирова «Дидактический материал по физике 7-11 класс», М. Просвещение, 2009 год.