Экспериментальная и проектная деятельность при обучении физике



Не существует сколько-нибудь достоверных тестов на одарённость, кроме тех, которые проявляются в результате активного участия хотя бы в самой маленькой поисково-исследовательской работе.

А. Н. Колмогоров

Многолетний опыт работы со школьниками со всей очевидностью показал, что нет единообразного пути восприятия основ физики. Некоторые школьники лучше мыслят математическими символами и им легче вообразить физический закон в виде математической формулы. Другие связывают физические законы с опытами, процессами, которые им удалось наблюдать, для них характерна склонность к модельному, образному мышлению.

Наш предмет, физика, изучает все, что вокруг нас. Образовательные возможности у неё безграничны, много интересных и загадочных явлений, разнообразных эффектов. Поэтому поиск оптимальных и эффективных подходов в образовании вообще и в физике в частности, просто необходим.

Эксперимент в правильно организованной учебной среде занимает особое место. Педагогическую значимость имеет и сам процесс реализации эксперимента.

Эксперимент как педагогический метод обладает широкими дидактическими возможностями. Интерес к нему как методу обучения обусловлен, в частности, тем, что данный вид заданий представляет учащимся хорошую возможность самостоятельно выявить первопричину физического явления на опыте в процессе его непосредственного рассмотрения. Базируясь на самом простейшем оборудовании и даже предметах обихода, эксперимент приближает физику к нам, превращая её в представлениях учащихся из абстрактной системы знаний в науку, изучающую «мир вокруг нас». Тем самым подчёркивается практическая востребованность физических знаний, их значимость в обычной жизни.

Особое внимание на уроках с использованием физического эксперимента необходимо уделять постановке проблемы, анализу условий проведения опыта и обучению формулировке выводов из результатов эксперимента. Эта работа даётся учащимся нелегко, поэтому перед выполнением каждого опыта проверяется понимание учащимися цели опыта, уровень осознания ими возможных вариантов деятельности, ведётся подготовка детей к прогнозу результатов. До проведения эксперимента следует подвести учащихся к выводу о том, что существует проблема, которая может быть разрешена опытным путём, затем совместно составляется алгоритм проведения эксперимента, результаты которого решат обозначенную проблему. После выполнения самостоятельного индивидуального эксперимента проводится коллективное обсуждение полученных результатов, формулируются выводы. В результате экспериментальная деятельность формирует накопленные ранее предварительные представления, которые к началу изучения физики далеко не у всех учащихся одинаковы и научны. На протяжении всего курса физики экспериментально-исследовательская деятельность расширяет кругозор учащихся, зарождает правильные начальные представления о новых физических явлениях и процессах, раскрывает закономерности, знакомит с методами исследования, показывает устройство и действие используемых приборов и установок, иллюстрирует техническое применение физических законов. Всё это конкретизирует, делает более понятным и убедительным изучаемый материал, побуждает школьников к познавательной деятельности. При этом важно помнить, что задачи исследования должны соответствовать возрасту и лежать в зоне ближайшего развития обучающихся — интерес к работе и посильность во многом определяют успех.

Для обучения физике важно наличие физического кабинета с минимальным комплектом оборудования по всем разделам. В сочетании с самостоятельно изготовленными учащимися совместно с учителем учебными приборами такой кабинет становиться хорошей учебной лабораторией физики.

Для организации уроков с использованием любого вида эксперимента, учителю физики необходимо ориентироваться на уровень развития учеников, самому владеть методикой проведения эксперимента, уметь обучить школьников выполнять опыты.

При планировании уроков, можно использовать следующие подходы:

1) исследовательский подход, т. е. обучение через открытие. Этот вариант срабатывает при изучении материала.

2) заменять традиционные лабораторные работы на более интересные, добавив, например, дополнительное задание или изменить порядок работы. Желательно, чтобы алгоритм работы ученики составляли сами.

3) чаще использовать домашний эксперимент. Если ранее дети описывали домашний опыт, то теперь они могут снять видео, которое можно продемонстрировать на уроке, что очень повышает его значимость.

Лабораторные и практические работы, предлагаемые для выполнения при обучении физике в средней школе можно немного усовершенствовать. Способы выполнения, предлагаемые в некоторых лабораторных и практических работах в средней школе, несовершенны и не дают учащимся убедительных результатов несколько не рациональны. Приборы и материалы, используемые в средней школе при выполнении лабораторных работ, имеют ряд недостатков. Это влияет на качество выполнения лабораторных и практических работ. Вот несколько полезных советов.

1. При выполнении лабораторной работы в 7 классе «Определение выталкивающей силы, действующей на погружённое в жидкость тело» можно вполне обойтись без штатива. Тело можно аккуратно погрузить в воду, придерживая рукой динамометр, с подвешенным к нему на нити тело. При этом всё просто и занимает намного меньше времени и усилий чем с использованием штатива.
2. При проведении урока по выполнению лабораторной работы «Выяснение условий плавания тел» предлагаю приготовить пузырьки объемом 20 мл (пенициллиновые) по три на парту и заранее насыпать необходимое количество песка для трех случаев: когда тело тонет, всплывает и плавает. Пробирки пронумеровываем, чтобы легче отследить результат. Учащиеся определяют только массу и объем готовой пробирки(пузырька). Это позволяет значительно сократить время выполнения работы и сконцентрировать внимание учащихся на анализе поведения тела в воде, а не на рутинной работе с песком, к тому же рабочее место остается чистым.
3. На лабораторных работах по оптике в 11 классе, при отсутствии электропитания лампочек, можно использовать свет от фонарика сотовых телефонов, он ярче и позволяет получить более четкий луч от щели экрана или получить изображение с помощью тонкой линзы, опять же не тратится время на сборку электрической цепи.
4. При выполнении лабораторной работы " Определение поверхностного натяжения воды» в 10 классе, очень хорошо подходят одноразовые шприцы, так как количество бюреток в школе может быть ограничено или вообще отсутствует.

Также из одноразовых шприцов разного диаметра и трубок изготавливаем модели гидравлических прессов(физика 7 класс), что позволяет наглядно продемонстрировать работу этих устройств.

Для приобретения практических навыков и умений по физике необходимо организовать работу учителя так, чтобы, все работы с приборами и материалами проделывали сами учащиеся, помогая друг другу.

Использование учащимися таких предложений развивают у них смекалку и интерес к физике.

При обучении физике я столкнулась с рядом проблем, затрудняющих достижение результатов преподавания предмета:

— низкий уровень самостоятельности учащихся в учебном процессе;

— неумение следовать прочитанной инструкции, ярко выраженное в неспособности внимательно прочитать текст и выделить последовательность действий, а также выполнить работу от начала до конца в соответствии с заданием;

— разрыв между поисковой, исследовательской деятельностью учащихся и практическими упражнениями, в ходе которых отрабатываются навыки;

— отсутствие переноса знаний из одной образовательной области в другую, из учебной ситуации в жизненную.

Каждый ученик по своему воспринимает материал и усваивает его. Одному необходима основательная опора на наглядные образы и представления, другой менее нуждается в этом; один медлителен, другого отличает относительная быстрота умственной ориентировки; один запоминает быстро, но не прочно, другой ‒ медленно, но продуктивно; один приучен организованно работать, другой работает по настроению, нервно и неровно; один занимается охотно, другой ‒ по принуждению Проблема учёта индивидуальных особенностей учащихся относится к традиционным для психолого-педагогической науки. В практике процесс обучения в основном ориентируется на средний уровень обученности и развития способностей к учению, поэтому не каждый школьник может реализовать свои потенциальные возможности. Реализовать эти возможности дает проектная деятельность.

Проектная деятельность — это уникальная деятельность, направленная на достижение заранее определенного результата, создание определенного уникального продукта.

Проект — уникальный процесс, состоящий из совокупности скоординированных и управляемых видов деятельности с начальной и конечной датами, предпринятый для достижения соответствующей конкретным требованиям цели, включающий ограничения по срокам, стоимости и ресурсам

Для учителя физики важным является то, что в процессе работы над учебным проектом у школьников формируются основы системного мышления, навыки выдвижения гипотез, формулирования проблем, поиска аргументов, развитие творческих способностей, воображение, фантазия, целеустремленность, организованность, ориентироваться в ситуации неопределенности.

Проектная деятельность учащихся многогранна. При изучении учебного предмета «Физика», есть возможность организовывать её на любом этапе обучения физике:

С целью «внушить охоту и воспитать вкус» к изучению физики замечательный популяризатор науки Я. И. Перельман рекомендовал следующие приемы:

1. Положения науки иллюстрируются событиями современности.
2. Привлекаются примеры из техники.
3. Используется художественная литература, легенды, сказания.
4. Используются парадоксы.
5. Разбираются бытующие предрассудки.
6. Делаются неожиданные сопоставления.
7. Рассматриваются примеры, взятые из повседневной жизни.
8. Анализируются математические фокусы, подвижные настольные игры, иллюзии зрения и т. д.
9. Делаются экскурсы в область истории науки и техники.

Все эти приемы не потеряли актуальности и в наши дни; во многом они теперь расширены и дополнены.

Метод проектов — это совместная деятельность учителя и учащихся, направленная на поиск решения возникшей проблемы. Каждый учитель физики на уроках, должен формировать у учащихся: информационную, коммуникативную компетентность решения проблемы. Метод проектов позволяет максимально приблизиться к реальным условиям для формирования у учащихся компетентности. На уроках физики для формирования элементов проектной деятельности, самыми лучшими являются: практические, лабораторные работы, уроки с организацией групповой работы. Обучающиеся, которые работают над своими проектами, становятся более заинтересованными в изучении физики.

Проекты органично вписываются в учебный процесс. При использовании метода проектов на уроках физики создается такая проблемная ситуация, в результате которой учащиеся самостоятельно формулируют исследовательские проблемы. Учащиеся делятся своими идеями, мыслями, предлагают разработки, взаимодействуют друг с другом в группах и с учителем, а также с родителями. В процессе работы ребята сталкиваются с необычными проблемами, преодолевают их, узнают много нового, используют свои знания. Об этом очень важно рассказать во время презентации: о своих идеях, их обсуждении, какие идеи были отвергнуты, какие приняты и почему, каким был ход работы, какие трудности преодолевались и как — это так называемая «рефлексия деятельности», поэтому презентация имеет важное учебно-воспитательное значение, обусловленное самим методом.

Долгосрочными индивидуальными проектами мы занимаемся с учащимися уже несколько лет и уже можно поделиться опытом. Первые проекты учащиеся защищают в 9 классе, тему выбирают в начале 8 класса, здесь важно дать свободу выбора интересующей области и лишь потом определиться с темой. Важно помочь обучающемуся увидеть работу в перспективе т. е. конечный продукт. Это позволяет выработать четкий план действий. Необходимо так же согласовать контрольные точки, этапы подготовки проекта с целью формирования ответственности и самостоятельности.

Со всеми требованиями к проектам и их защите учащиеся знакомятся заранее.

Аналогично 11 класс выбирают темы проектов в 10 классе, защита проходит в сентябре.

Практика показывает, что если первый индивидуальный проект учащийся выполняет под руководством учителя, то дальнейшие проекты он выполняет все с большей долей самостоятельности.

Если возникают затруднение при ориентации детей с выбором темы, можно обратиться к следующим ресурсам:

http://obuchonok.ru/node/1124 — «Обучонок». Темы проектов по физике по всем разделам и областям школьной программы.

https://портфолио-ученика.1сентября.рф/subjects/11/5 — Фестиваль исследовательских и творческих работ обучающихся — проект издательского дома «Первое сентября». Архив проектных работ.

Приведу примеры нескольких проектных работ, продукты которых успешно используются на уроках физики, что повышает их значимость и самооценку ученика.

1. Первый искусственный спутник Земли», продукт- макет ИСЗ и плакат с его характеристиками стал яркой демонстрацией успехов нашей страны в освоении космоса.
2. Исследование свойств аморфных тел», продукт -коллекция аморфных тел.
3. Выращивание кристаллов», продукт — коллекция выращенных кристаллов.
4. Как рождается звук в музыкальных инструментах», продукт — видеоролик.
5. Влияние звуков на рост и развитие растений», продукт- растения и видеоролик.
6. Простые механизмы в строительстве Исаакиевского собора», проект — модель подъемного устройства.
7. Ветровая энергетика», продукт — модель ветрогенератора.
8. Искривление пространства и времени. «Черные дыры», продукт — веб страница.
9. Загадки темной материи», продукт — интерактивный плакат с QR кодами

Таким образом на основе собственного опыта можно сделать вывод:

Выполнение учащимися школы эксперимента и проектных работ способствует более осознанному восприятию материала, повышает интерес к физике, развивает ценные практические умения. Эти задания являются эффективным средством повышения самостоятельности.

Метод проектов имеет ряд преимуществ:

— он дает возможность организовать учебную деятельность, соблюдая разумный баланс между теорией и практикой;

— успешно интегрируется в образовательный процесс;

— легко вписывается в учебный процесс. Эта технология позволяет достигать поставленных любой программой, стандартом образования целей по любому учебному предмету, сохраняя при этом достижения отечественной дидактики, педагогической психологии, частных методик;

— этот метод гуманистический, обеспечивает не только успешное усвоение учебного материала, но и интеллектуальное и нравственное развитие детей, их самостоятельность, доброжелательность по отношению к учителю и друг к другу;

— проекты сплачивают детей, развивают коммуникабельность, желание помочь другим, умение работать в команде и ответственность за совместную работу;

— позволяет сместить акцент с процесса пассивного накопления учеником суммы знаний на овладение им различными способами деятельности в условиях доступности информационных ресурсов.

Проектное обучение стимулирует истинное учение самих учащихся, потому что оно:

— личностно ориентировано;

— использует множество дидактических подходов;

— самомотивируемо, что означает возрастание интереса и вовлеченности в работу по мере ее выполнения;

— позволяет учиться на собственном опыте и опыте других в конкретном деле;

— приносит удовлетворение учащимся, использующим продукт своего труда.

Правильная организации экспериментально-исследовательской деятельности имеет важное значение для повышения мотивации и эффективности учебной деятельности школьников.

Литература:

1. Байбородова Л. В. Проектная деятельность школьников в разновозрастных группах: пособие для учителей общеобразовательных организаций / Л. В. Байбородова, Л. Н. Серебренников. — М.: Просвещение, 2013. — 175 с. — (Работаем по новым стандартам).
2. Богаев Д. П. Полезные хитрости при выполнении лабораторных работ, с. http: //Vidiouroki.net/ filekom/php?filid=98722675, 22.11.2019.
3. Как организовать проектную деятельность со школьниками. Памятки и пошаговая инструкция [Электронный ресурс] / З. Хайрова, С. Азарова // Справочник педагога-психолога. Школа. — 2019 — № 6. — С. 6–16.
4. Колесников И. А. Метод мозгового штурма в обучении семиклассников проектно-исследовательской деятельности [Текст] / И. А. Колесников // Школа и производство. — 2022 — № 4. — С.21–25
5. Краснова, В. В. Проектная деятельность в реализации ФГОС нового поколения / В. В. Краснова. — Текст: непосредственный // Юный ученый. — 2016. — № 6.1 (9.1). — С. 31–33.
6. Майер, Валерий Вильнельмович. Образовательные ресурсы проектной деятельности школьников по физике / Майер Валерий Вильнельмович. — М.: Флинта, 2018. — 796 c.
7. Мягкая, С. Н. Экспериментально-исследовательская деятельность на уроках физики как средство повышения познавательной деятельности обучающихся 7–9-х классов / С. Н. Мягкая. — Текст: непосредственный // Педагогика сегодня: проблемы и решения: материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, апрель 2020 г.). — Санкт-Петербург: Свое издательство, 2020. — С. 6–8. — URL: https://moluch.ru/conf/ped/archive/364/15756/ (дата обращения: 01.05.2023).