Применение технологии проблемного обучения на уроках физики

Мареева Елена Владимировна

«Проблемное обучение и развитие познавательного интереса учащихся на уроках физики».

Учитель физики

Вепрёвской ООШ им. Ф.В.Морина

Мареева Е.В.

2015г

«Надо стремиться показать физическое явление так,

чтобы оно не было оторвано от жизни.

Это позволит сделать для ученика очевидной

связь между теорией и практикой еще на

школьной скамье и будет способствовать

уничтожению самой большой болезни нашей учебы - её абстрактности, когда знание существует само по себе, а жизнь идет сама по себе».

П.Л.Капица

Есть один очень надежный способ усвоения знаний - открыть их самому. Исследовательская работа, поиск решений многочисленных проблем являются основой познания нового в загадочном для ребят мире под названием «ФИЗИКА».

Именно поэтому я изучала проблемно-поисковые методы в обучении физике. Эту методику на своих уроках я использую давно. Надо сказать, что метод этот не новый. Технология проблемного обучения получила распространение в 20-х годах в советской и зарубежной школах. В ее основе - теоретические положения американского философа, психолога и педагога Дж.Дьюи.

В основе своей деятельности использую следующие концептуальные
положения Дж.Дьюи:

• ребенок усваивает материал, являясь активным субъектом своего обучения

• условиями успешного обучения являются:

- проблематизация учебного материала;

- активность ребенка;

- связь обучения с жизнью ребенка.

Проблемное обучение основано на создании особого вида мотивации - проблемной, поэтому требует адекватного конструирования дидактического материала, который должен быть представлен как цепь проблемных ситуаций. Проблемные ситуации могут быть различными по содержанию неизвестного, по уровню проблемности, по виду рассогласования информации, по другим методическим особенностям .

Проблемные методы - это методы, основанные на создании проблемных ситуаций, активной познавательной деятельности учащихся, состоящей в поиске и решении сложных вопросов, требующих актуализации знаний, анализа, умения видеть за отдельными фактами физическое явление, закон.

Использование проблемно-поисковых методов в преподавании физики позволяет решать следующие задачи:

• Формировать теоретические знания учащихся;

• Развивать у учащихся:

- словесно-логическое мышление;

- самостоятельность мышления;

- познавательный интерес;

- речь.

Работу свою веду по следующим направлениям:

1. Проблемные вопросы, включая вопросы с межпредметным содержанием.

2. Проблемные задачи, включая задачи с межпредметным содержанием.

3. Проблемный эксперимент.

Проблемные вопросы - это такие вопросы, с помощью которых создается проблема. Проблемный вопрос, как и проблемная задача, является характеристикой объекта мышления. Вопрос может входить в структуру проблемной задачи, выполняя функцию ее требования, и выступать как относительно самостоятельная форма мысли, как отдельное проблематизированное высказывание, требующее ответа. Проблемный вопрос отличается от информационного тем, что он ориентирован на противоречивую ситуацию и побуждает к поиску неизвестного, нового знания.

При решении проблемных вопросов требуется (без выполнения расчетов) объяснить то или иное физическое явление или предсказать, как оно будет протекать в определенных условиях. Как правило, в таких задачах нет числовых данных. Отсутствие вычислений позволяет сосредоточить внимание учащихся на физической сущности явления. Решение проблемных вопросов способствует воспитанию у учащихся внимания, наблюдательности и развитию графической грамотности.

При решении проблемных задач ответ на поставленный вопрос не может быть получен без вычислений. Проблемная задача - это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов физики, качественноro и количественного анализа с подсчетом тех или иных числовых характеристик процесса. Их реше­ние имеет большое воспитательное значение, так как с помощью проблемных задач можно познакомить учащихся с достижениями науки и техники, воспитывать трудолюбие, настойчивость, волю, характер, целеустремленность. Процесс решения задач также является средством контроля знаний и умений учащихся.

При выполнении проблемного эксперимента по­является возможность установить причинно-след­ственные связи между явлениями, а также между величинами, характеризующими свойства тел. В соответствии с целями и задачами исследования эксперимент может быть количественным или качественным, демонстрационным, исследовательским, техническим или научным. Широкое при­менение эксперимента в школьном преподавании способствует формированию у учащихся представления об эксперименте как методе научного исследования.

Наша школа находиться в сельской местности. Родители учеников работают в сельском хозяйстве. Поэтому на уроках часто использую проблемные вопросы, связанные с сельскохозяйственной тематикой. Например:

• К уроку «Сила трения» 7кл (А.В.Перышкин)

  1. С какой целью поверхности педалей сельскохозяйственных машин изготавливают с рельефным рисунком?

  2. Имеются два шнура: шелковый и льняной. Какой шнур вы предпочтете для завязывания мешка?

  3. Влияет ли прицеп на значение силы трения между колесами трактора и почвой?

• К уроку «Давление» 7кл (А.В.Перышкин)

1. Почему у сельскохозяйственных машин делают колеса с широкими ободами?

2. В каком случае давление человека на дорогу больше и во сколько раз : когда он стоит на одном месте или когда идет?

• К уроку «Диффузия» 7кл (А.В.Перышкин)

1. В каком растворе - горячем или холодном быстрее просаливаются огурцы?

2. Какой водой, теплой или холодной лучше запивать лекарство, чтобы ускорить его действие? Почему?

3. На каком физическом явлении основано применение в медицине мазей, гелей и других наружных лекарственных средств

• К уроку «Архимедова сила» 7кл (А.В.Перышкин)

1. Почему рыбы имеют более слабый скелет, чем животные, обитающие на суше?

2. Почему плавает тяжелый корабль, а гвоздь,

брошенный в воду тонет?

Проблемные ситуации могут возникать спонтанно, что наблюдается практически на каждом уроке независимо от технологии, темы, предмета; могут намеренно создаваться учителем. Особую ценность в рамках проблемного обучения имеют проблемы, самостоятельно сформированные и разрешенные учениками, задачей учителя в этом случае является «удержание» обсуждения в русле целей, задач, темы данного урока.

При анализе проблемных ситуаций и решении проблем реализуется воспитательная функция урока. В классе должна быть атмосфера демократизма, сотрудничества. Авторитарный стиль руководства здесь неуместен. Ученики учатся уважать точку зрения другого, слушать, обосновывать свое утверждение; воспитывается культура дискуссии и общения в целом.

Приемы создания проблемных ситуаций могут быть самыми разными. Выбор того или иного приема определяется содержанием учебного материала, целью данного урока. Например:

1) учитель подводит к противоречию и предлагает найти способ его разрешения (при изучении свободного падения в IX классе можно «столкнуть» сторонников Аристотеля - они всегда найдутся в классе - и сторонников Галилея; взгляды сторон на данное явление были явно противоположны);

2) обнаружение противоречий практической деятельности (принцип действия обычного и медицинского термометров; как лучше разрубить полено, если в нем застрял топор);

3) рассмотрение явления с различных сторон (относительность движения и покоя);

4) сравнение, сопоставление фактов, обобщения, выводы (сравнение закономерностей электростатического и гравитационного полей; выяснение природы света на основе экспериментальных фактов; объяснение;).

Чтобы у ученика возникла потребность в решении проблемной задачи, она не только должна быть усвоена (понята) им, но и получить его личностную оценку (стать для него значимой). Именно поэтому в традиционном обучении учитель не только формулирует познавательные задачи урока (проблемы), но и вызывает к ним интерес учащихся (рассказывает о значении изучаемого вопроса для науки и техники, об истории его открытия т.д.). Например:

• К уроку «Скорость» 7кл (А.В.Перышкин)

Проблемная задача. В 1966 г. атомные подвод­ные лодки впервые в мире осуществили кругосвет­ное плавание под водой и за 1,5 месяца, ни разу не поднявшись на поверхность океана, прошли около 40000 км. С какой средней скоростью они двигались?

• К уроку «Расчет пути и времени движения» 7кл (А.В.Перышкин)

Проблемная задача. В тяжелых условиях первых месяцев Великой Отечественной войны возникла острая нужда в легком, безотказном и простом средстве борьбы против танков, которое всегда могло бы находиться у солдата «под рукой». Такое средство было создано. Над его разработкой тру­дились два конструктора военной техники - С.Г.Симонов и В.А.Дегтярев. В течение месяца они сконструировали и представили для испыта­ний образцы новых противотанковых ружей.

На каком расстоянии находился танк, если пуля, выпущенная солдатом из противотанкового ружья со скоростью 1000 м/с, настигла его через 0,5 с?

• К уроку «Вес тела» 7кл (А.В.Перышкин)

Проблемная задача. Самые крупные животные относятся к классу млекопитающих, из них осо­бенно поражает размерами и весом синий кит. Например, один из китов достигал в длину 33 м и весил 1500 кН, что соответствовало весу 30 слонов или 150 быков. Самая крупная современная пти­ца - африканский страус, достигающий 2,75 м в высоту, 2 м в длину (от кончика клюва до конца хвоста) и имеет массу 75 кг. К самым мелким пти­цам относятся некоторые виды колибри, масса которых 2 г, размах крыльев 3,5 см.

Найти вес млекопитающих в ньютонах, если даны их массы: кита - 7000 кг, слона - 4000 кг, носорога - 2000 кг, быка - 1200 кг, медведя - 400 кг, свиньи - 200 кг, человека - 70 кг, волка - 40 кг, зайца - 6 кг.

Исследовательские заданиями практического характера активизируют познавательную деятельность, вызывает интерес у учащихся, будят их мысль. Примеры вариантов исследовательских заданий, используемых на уроках:

1. Предсказание результата.

8 класс. Тема: «Мощность тока». «Предскажите, как будет изменяться мощность электрического тока в резисторах в зависимости от способа их соединения? Затем поставьте эксперимент».

2. При изучении нового материала.

Для самостоятельного исследования отбираю такие задания для учащихся, с которыми они могут справиться. Основная задача учителя при руководстве проблемным экспериментом состоит в том, чтобы каждый ученик выполнил задание при минимальной помощи со стороны учителя.

В 7 кл. провожу исследовательские работы при изучении таких вопросов: сила трения, её виды, от чего зависит; каковы условия плавания тел в жидкостях, равновесия рычага .

Например: 7 кл., при изучении архимедовой силы учащимся предлагаю следующие задания: исследовать зависимость выталкивающей силы от объема тела, погруженного в жидкость; от плотности жидкости. Дополнительные задания: исследовать, зависит ли выталкивающая сила от плотности тела, глубины погружения.

В 8 кл. уроки исследования провожу по темам - последовательное и параллельное соединение проводников.

Применение на уроках проблемно-поисковых методов приводит к развитию навыков творческой учебно-познавательной деятельности, способствует более осмысленному и самостоятельному овладению знаниями. Особенно эффективны эти методы в тех случаях, когда содержание учебного материала направлено на формирование понятий, теорий, законов физики, а содержание материала не является принципиально новым, а логически продолжают ранее изученное, когда содержание доступно для самостоятельных поисков учащихся, т.е. проблемные ситуации находятся в зоне ближайшего развития познавательных возможностей учеников.

Основные этапы проблемного урока :

1) Постановка проблемы. Под постановкой подразумевается понимание сути проблемы и ее формирование. Все проблемы, возникшие в ходе обсуждения, я записываю на доске.

2) Выдвижение гипотез, учащиеся пытаются найти выход из затруднения, вспоминая сходные ситуации.

3) Разработка способов проверки гипотезы.

4) Вывод.

Рассмотрим основные этапы на примере фрагментов урока «Сила трения», 7класс.

После создания проблемной ситуации на уроке ставим и записываем на доске возникшие проблемы:

I. Этап.

1) Почему возникает сила трения? Как направлена? Как можно ее измерить?

2) От чего сила трения зависит?

2. Этап. Учащиеся выдвигают гипотезы (рассмотрим второй проблемный вопрос)

1) от веса тела

2) от площади

3) от вида движения (т.е. скользит или катиться)

4) от материала тела и соприкасающейся поверхности (гипотезы выписываются на доске, причем допускаю выдвижение не только правильных, но и ошибочных гипотез)

III. Этап. Ребята работают самостоятельно; им предлагаю продумать и провести исследовательские работы по изучению силы трения (набор
материалов выдается заранее). После обсуждения формулируем ответы.

4. Этап. По вопросам, записанным на доске, ученики делают
   выводы.

Примеры проблемных экспериментов.

• К уроку «Взаимодействие молекул» 7кл (А.В.Перышкин)

Кусок мыла разрежем, окунем срезом в воду, стряхнем и сильно прижмем к дну мелкой фарфоровой тарелки. Держа за мыло, поднимаем тарелку над поверхностью стола. Почему тарелка не падает?

(Возникает сила притяжения между мылом и поверхностью тарелки - сила притяжения между молекулами.)

2. На поролоновую губку поместим гирю. Сначала гиря сжимает губку, а затем останавливается, сжатие прекращается. Почему?

(При большом сжатии или сближении молекулы они отталкиваются друг от друга.)

• К уроку «Инерция» 7кл (А.В.Перышкин)

Такие простые опы­ты, как выдергивание листа бумаги из-под стака­на с водой, выбивание щелчком картонки из-под лежащей на ней монеты, очень удачны, но можно предложить учащимся сделать и другой опыт. Не­сколькими быстрыми шагами пронести тарелку с жидкостью и, резко остановившись, поставить ее на стол. В каком направлении выливается жид­кость и почему?

(Жидкость по инерции выплескивается в направле­нии предыдущего движения тарелки.)

• К уроку «Способы увеличения и уменьшения давления» 7кл (А.В.Перышкин)

1. Зависимость дав­ления от действующей силы. Разрезание двух кус­ков пластилина проволоками одинаковой толщи­ны, закрепленными в лапках штатива: подвесьте на один кусок два груза по 100 г, а на другой ку­сок - один груз массой 100 г. Объясните резуль­таты эксперимента.

2. Зависимость давления от площади соприка­сающихся поверхностей. Разрезание двух кусков пластилина проволоками разной толщины. Объ­яснить результаты эксперимента.

• К уроку «Давление в жидкости и в газе. Расчет давления на дно и стенки сосуда» 7кл (А.В.Перышкин)

Наденьте на руку новый полиэтиленовый мешочек и опустите ее в ведро с водой, придерживая мешочек другой ру­кой.

Выясните: 1. Оказывает ли вода давление на погруженную в нее часть руки?

2. Меняется ли с глубиной погружения давление на руку, если меняется, то как?

3. Открытый полиэтиленовый пакет, в который предварительно налита подкрашенная вода, по­гружают в аквариум с водой, чтобы уровни обеих жидкостей совпадали. (Пакет удерживается лап­кой штатива.) Если нажать на стенку пакета в ка­ком-либо месте, то вмятина сохранится. Предло­жите учащимся объяснить причину этого явления

(Объясняется равенством давлений во всех точках внутри жидкости.)

• К уроку «Плавание тел» 7кл (А.В.Перышкин)

1. Опустите в сосуд с водой кусок пластилина. Что происходит? Почему?(Пластилин тонет). Что нужно сделать, чтобы он плавал? (Слепить из него лодочку).

2. Опустите картофелину в сосуд с водой. Что произошло? Почему? Вместо чистой воды возьмите насыщенный раствор соли в воде и повторите опыт. Объясните наблюдаемое явление.

Использование занимательного материала

Учителя нередко ставят знак равенства между интересом и занимательностью. Занимательность относится не столько к психическому состоянию человека (каким является интерес), сколько к качеству вещей, предметов, явлений, воздействующих на интерес, возбуждающих его. Свойства эти проявляются в новизне, неожиданности, странности, несоответствии с прежними представлениями. Занимательность - внешний фактор, который не в состоянии обеспечить полного успеха деятельности. Но она может снять равнодушие, а это в работе по активизации познавательной деятельности факт немаловажный.

Разнообразие занимательных форм обучения на уроках (игры-упражнения, состязания, конкурсы, «сигнальные карточки», живое, образное описание событий, эпизода, рассказ-задача, игры-путешествия, шарады, загадки, курьёзы, шутки, конкурс на быстрое отыскание ошибок и т.д.) создаёт положительный эмоциональный фон деятельности, располагает к выполнению тех заданий, которые считаются трудными и даже непреодолимыми. Занимательность особым образом окрашивает материал, делает процесс овладения знаниями более привлекательным, даёт пищу переживаниям. Рамки использования занимательности на уроке весьма подвижны.

Занимательность - внешний фактор, который не в состоянии обеспечить полного успеха деятельности. Но она может снять равнодушие, а это в работе по активизации познавательной деятельности факт немаловажный.

Наибольшее применение занимательность находит в закреплении и повторении учебного материала, в совершенствовании умений и навыков с учётом основных пробелов в знаниях и умениях учащихся.

Предполагается, что при использовании на уроках физики занимательных материалов активизируется мыслительная деятельность учащихся и повысится интерес к предмету.

Примеры занимательных материалов которые использую в своей работе:

1. Ребусы хороши при объяснении нового материала, при повторении, в конце урока, чтобы снять усталость. Учащимся предлагается отгадать зашифрованное слово. Это может быть название темы, единица измерения, высказывание ученого и т. д. При этом развивается мышление учащихся.

2. Активизировать мыслительную деятельность ученика, подготовить его к изучению нового материала, повторить ранее изученную тему или блок тем на уроке можно и путём разгадывания кроссвордов. Разгадывание кроссвордов в большей степени способствует развитию памяти и внимания учащихся. Учащимся предлагается разгадать кроссворд, в котором зашифровано название темы или который связан с изученной темой
   Большой кроссворд - интересное средство для самостоятельной работы с дополнительной литературой. Кроссворды «наоборот» - хороши тем, что ученики должны дать грамотное определение тем физическим терминам, которые находятся в сетке данного кроссворда.

3. Для образного видения явлений природы учащимся предлагается отгадать загадку и дать объяснение загаданному физическому явлению. Например: «Разноцветный мост встал на сто вёрст». (Радуга).
   Вопрос: Благодаря какому физическому явлению образуется радуга?
   Ответ. Благодаря дисперсии.
   Загадывать можно и физический прибор.
   Например:
   Когда с тобою этот друг,
   Ты можешь без дорог
   Шагать на север и на юг,
   На запад и восток. (Компас)

4. Один из способов повышения интереса к предмету - использование художественной литературы на уроках физики. Закрепляя знания о новых физических явлениях, предлагается поиграть в «физиков» и «лириков»: проиллюстрировать каждое явление природы каким-либо поэтическим произведением. Использование отрывков из литературных произведений помогают обогатить образное мышление учащихся, восполнить недостающие эмоции при рассмотрении конкретных физических явлений.

Сомненье, вера, пыл живых страстей
Игра воздушных мыльных пузырей:
Тот радугой блеснул, а этот - серый,
И разлетятся все

Вопрос. Почему одни мыльные пузыри имеют радужную окраску, а другие - нет ?
Ответ. Радужные полосы на поверхности мыльного пузыря возникают в результате интерференции световых волн, отражённых от его внутренней и наружной поверхностей. Плёнка сначала бесцветная, так как имеет приблизительно равную толщину. Затем раствор постепенно стекает вниз. Из-за разной толщины нижней утолщённой и верхней утончённой плёнки появляется радужная окраска.)

Во многих художественных произведениях можно найти немало ярких, легко запоминающихся рассказов о физических явлениях. Особенно интересно выбрать такие отрывки, где имеются физические ошибки, неточности. Тогда перед учениками ставится задача: найти ошибку и правильно объяснить явление. Произведения художественной литературы полезно привлекать и рассказывая об ученых-физиках.

Физические «фокусы» на уроках.

Разбудить любознательность, заставить взглянуть на обычные явления через призму физических законов можно с помощью опыта - «фокуса». Если традиционный демонстрационный опыт, показываемый учителем, ученик обычно осмысливает сразу, то «фокус», как правило, ставит его в тупик; для объяснения требуется внимательность и наблюдательность, раздумья и еще раз раздумья. Каждый фокус ученик старается повторить, а так как в ходе урока это сделать трудно, то фокус он воспроизводит дома, показывая родителям, друзьям, ищет совместно разгадку. Тем самым эксперимент - фокус повышает интерес к предмету и к знаниям. Разгадывая секрет фокуса. Ученик развивает свои умственные способности, начинает применять знания в незнакомой жизненной ситуации. Таким образом, этот вид учебного эксперимента развивает творческие возможности учащихся

Так как фокусы- опыты рассчитаны на учащихся, то они должны быть достаточно просты, связаны с учебным материалом. Оборудование для опытов нужно выбирать самое доступное и элементарное.

Например, «фокусник» на глазах у зрителей надувает воздушный шарик, завязывает его, кладет на стол. Затем берет со стола спицу и протыкает шарик. У желающих повторить фокус, шарик лопает. Секрет фокуса состоит в том, чтобы незаметно на шарик прилепить кусочек липкой прозрачной ленты и прокалывать шар именно в этом месте. Эта лента не позволяет расшириться отверстию от спицы.

Опыт работы в школе показывает, что в развитии интереса к предмету нельзя полностью полагаться на содержание изучаемого материала. Если учащиеся не вовлечены в активную деятельность, то любой содержательный материал вызовет в них созерцательный интерес к предмету, который не будет являться познавательным интересом.

Литература

1. И.Я.Ланина «Развитие интереса к физике»

2. В.И.Елькин «Оригинальные уроки физики и приемы обучения».

3. Зверева Н.М. « Активизация мышления учащихся на уроках физики».

4. А.П.Червоняк «Проблемное обучение и развитие познавательного интереса учащихся»

Вепрёвская ООШ им.Ф.В.Морина