Розвиток експериментальних здібностей учнів на уроках фізики

У сучасних умовах розвитку суспільства перед школою особливо гостро постає проблема підготовки не "носіїв знань", а активних, мислячих особистостей, здатних не лише орієнтуватися і пристосовуватися до нових умов, але й змінювати їх, пізнавати оточуючий світ та впливати на нього.

Школа в сучасному суспільстві повинна формувати не тільки систему спеціальних предметних умінь, але і універсальних знань, умінь, а також досвід самостійної діяльності та особистої відповідальності учнів. У зв’язку з переходом загальноосвітніх навчальних закладів на профільне навчання підвищуються вимоги до якості підготовки учнів на уроках фізики, і відповідно зростає роль фізичного експерименту, який сприяє створенню на уроці проблемної ситуації, що стимулює учнів до здійснення самостійного пошуку.

Аналіз рівня сформованості експериментальних умінь та навичок учнів свідчить про те, що вони досить непогано підготовлені до виконання експериментальних робіт з використанням інструкцій, але, практично, безпорадні, коли потрібно самостійно виконати будь-яке експериментальне завдання. В учнів виникають труднощі під час пошуку загальної ідеї виконання завдання, планування етапів експерименту, вибір необхідного обладнання, самостійне складання таблиць-звітів, тощо. І тоді трапляється, що учень, який правильно виконав і оформив лабораторну роботу, не може пояснити її змісту, оскільки дотримуючись вказівок інструкції, учень не завжди задумується для чого він виконує ту чи іншу дію. Як наслідок, в учнів відсутні навички та уміння самостійного експериментування.

Перед початком розв’язування експериментального завдання учням пропонується наступний план дій:

1) визначте мету завдання та подумайте про можливі шляхи її розв’язку, з них виберіть найбільш оптимальний;

2) складіть план виконання роботи, якщо потрібно зробіть рисунок (схему) установки, що використовується;

3) врахуйте обставини, які можуть впливати на точність результатів експерименту, намагайтесь їх уникнути або зменшити;

4) виберіть необхідне обладнання для виконання досліду;

5) складіть установку, проведіть експеримент;

6) проаналізуйте отриманий результат та сформулюйте висновок.

Таким планом можна користуватись у процесі виконання демонстраційних дослідів, фронтальних, домашніх експериментів.

Чим детальніше аналізується структура діяльності й ґрунтовніше відпрацьовується кожна з операцій на початковому етапі, тим швидше уміння стає узагальненим і більше операцій виконується в згорнутому вигляді, тим швидше учні опановують уміння самостійно (без докладних інструкцій учителя) виконувати досліди. При цьому значно підвищується роль експерименту в засвоєнні учнями понять і законів.

Поступовий виклад плану діяльності при виконанні навчального експерименту дозволяє учням опановувати більш складними операціями. Тому осмислення і реалізація розгорнутого плану для них не становитиме труднощів. Вони виявляться вже підготовленими до цього всім попереднім ходом навчання.

Найбільші труднощі викликає формування в учнів уміння правильно формулювати мету експерименту, висувати й обґрунтовувати гіпотезу, яку можна покласти в його основу. Тим часом фізика не можуть обійтися без висування гіпотез.

Уміння самостійно формулювати й обґрунтовувати гіпотезу впливає на виконання наступних структурних елементів експерименту: визначення умов проведення досліду, його проектування, аналіз результатів досліду і формулювання висновків. Для розвитку уміння висувати і обґрунтовувати гіпотезу можна застосовувати багато методів:

- метод проб і помилок;

- метод каталога;

- морфологічного аналізу;

- метод контрольних питань;

- "мозковий штурм";

- синектичний метод.

Учень на певний час стає автором будь-якої точки зору на певну наукову проблему. Під час реалізації такого підходу формується вміння висловлювати свою думку і розуміти чужу, вести критику, шукати позиції, що поєднують обидві точки зору і знаходить компроміс. Формування пізнавальної самостійності є актуальним та засновано на розвитку у учнів здатності аналізувати нестандартні ситуації, ставити цілі, планувати експеримент та оцінювати результати своєї діяльності. Це дозволить дітям навчитись приймати відповідальні рішення в різних життєвих ситуаціях. Уроки, які проводить вчитель, передбачають таку організацію навчальної діяльності, при якій учень сам оперує навчальним змістом, що веде до більш міцного та осмисленого засвоєння матеріалу, а також до підвищення знань, умінь і навичок.

Учитель на даних уроках виступає в ролі організатора, діючи скоріше як керівник та партнер, ніж як джерело готових знань та директив для учнів. Вся навчальна діяльність будується на основі суб’єкт-суб’єктних, партнерських взаємовідносин між вчителем і учнями, між самими учнями, що створює доброзичливе середовище для розвитку, самопізнання та самовираження особистості.

Широке застосування дослідницького методу на уроках вчителя пов’язано з певними труднощами, оскільки для його реалізації, як правило, потрібні великі витрати навчального часу та диференційований підхід до учнів. Ці труднощі практично відсутні під час організації позакласної роботи, тому саме тут цей метод використовується найбільш широко.

Максимальний розвиток пізнавальних сил учнів може бути досягнутий шляхом застосування дослідницького методу під час вдалого поєднання класної та позакласної роботи. Дещо різний характер завдань на уроці та у позаурочній роботі, різниця в обстановці, умовах та ситуаціях сприяють формуванню творчих рис особистості учня.

Досвід роботи доводить, що доступні експериментальні дослідження (коли проведення дослідження вимагає небагато часу (щоб не мати перевантаження учнів) та наявності самого елементарного обладнання) корисно давати в якості обов’язкового домашнього завдання, щоб залучити до них учнів. Справа в тому, що проведення цих робіт, як правило, збуджує зацікавленість у всіх учнів, в тому числі й тих, хто погано встигає, а систематичне включення їх у навчальний процес сприяє формуванню глибокого пізнавального інтересу. При цьому якщо експериментальна робота дається як обов’язкове домашнє завдання, то завдання інших видів зведені до мінімуму.

Схема оформлення результатів повинна бути така:

1. Деталі.

2. Спостерігали.

3. Висновок.

Завдання домашніх експериментів бажано супроводжувати рисунками.

Для прикладу можливі такі домашні завдання:

Лійка і свічка

Завдання

Для демонстрації необхідно мати свічку висотою 10-12 см і лійку з будь-якого матеріалу. Взяти в рот шийку лійки і подути на полум’я свічки. Полум’я не тільки незагасне, а й відхилиться в напрямку до лійки! Побачити це явище самому демонстратору можна за допомогою дзеркала.

Запитання

1. Де тиск повітря буде найменшим?

2. Чому полум’я свічки відхиляється в напрямку до лійки?

3. Куди відхилиться полум’я, якщо втягувати повітря в себе?

Магдебурзькі півкулі

Завдання

Складіть газету

у 6-8 шарів і виріжте прокладку. Діаметр отвору прокладки має бути на 10 мм менший за діаметр склянки. Склянки повинні бути з тонкого скла (вони легші).

Змочіть прокладку у воді, щоб вона стала вогкою. (Не використовуйте папір з учнівських зошитів, з ним дослід не виходить).

Покладіть прокладку на склянку. В одну склянку поставте свічку і підпаліть її. Нижню склянку повільно закрийте другою так, щоби вінця склянок збіглись.

Притисніть склянки одну до одної. Через деякий час ви побачите, що склянки «склеїлися» і їх навіть можна підняти.

Запитання

1. Для чого використовують у цьому досліді свічку?

2. Чому свічка гасне?

3. Чому склянки «склеїлися»?

4. Навіщо потрібна прокладка з 4-5 шарів вогкого газетного паперу?

5. Чому склянки треба притиснути одна до одної після того, як згасне свічка?

6. Навіщо було змочувати прокладку?

Несподівані результати

ЗавданняПоставте на стіл більшу пляшку, а позад її, на відстані 120-150 мм, — запалену свічку. Наблизьтесь до пляшки на відстань 200-250 мм і щосили дуйте. Можна думати, що полум'я буде продовжувати горіти, адже воно закрито від вас пляшкою. Але полум'я відхиляється і гасне.

Запитання

1. Чому пляшка не перепинила шлях струменю повітря?

2. Де важливо знати, як поводить себе потік повітря?

Розвиток творчого мислення учнів, залучення їх до конструювання та винахідництва – важливе завдання, розв’язання якого допоможе дітям стати повноцінними людьми.

Виконання експериментальних завдань логічно пов’язує теоретичні знання з життєвим повсякденним досвідом учнів, сприяє осмисленому переносу знань з однієї теоретико-практичної ситуації в іншу, формує технічне мислення, розвиває уяву та розширює сферу застосування знань; в учнів розвивається допитливість розуму, самостійність у судженнях, працелюбство та наполегливість у досягненні поставленої мети.

Досвід роботи вчителя показує, що в усіх без винятку експериментальних завданнях є резерв залучення учнів до елементів пошукової, конструкторської діяльності, до творчості, які дуже ефективні для самоосвіти та пізнавальної діяльності особистості.