Система заданий с использованием модели «Элемент — имя признака — значение признака» (ЭИЗ) на уроках физики

Мы живет в быстроменяющемся информационном мире. Знания, которые обучающиеся сегодня получают в школе, не всегда позволяют им хорошо ориентироваться в огромном потоке информации, решать различные проблемы, встающие на их жизненном пути. Необходимо «уметь — учиться». Базой образовательного и воспитательного процесса становится Программа формирования универсальных учебных действий (УУД). Универсальный характер УУД обеспечивает целостность общекультурного, личностного и познавательного развития, саморазвития личности; преемственность всех ступеней образовательного процесса; лежит в основе организации и регуляции любой деятельности обучающегося независимо от ее специально-предметного содержания; обеспечивает этапы усвоения учебного содержания и формирования психологических способностей обучающегося.

Развитие УУД осуществляется в рамках нормативно-возрастного развития личностной и познавательной сфер ребенка. Процесс обучения задает содержание и характеристики учебной деятельности ребенка и тем самым определяет зону ближайшего развития УУД — их уровень развития, свойства.

В Федеральных государственных образовательных стандартах (ФГОС) нового поколения определяются функции, дается классификация блоков УУД, пути их формирования с учетом возрастных особенностей обучающихся, которые являются главным инструментом для привития обучающимся «умения учиться». Но не показано, как формировать и развивать УУД в разных предметных областях?

Среди современных педагогических и образовательных технологий можно выделить Теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ — технологию), которую Селевко Г. К. относит к системам развивающего обучения с направленностью на развитие творческих качеств личности [11], и созданную на её базе Общую теорию системного мышления (ОТСМ-ТРИЗ). Использование дидактических инструментов ОТСМ поможет учителю в формировании и развитии УУД на уроках физики в основной школе.

Умение мыслить моделями — одна из главных особенностей человека. Без моделирования нет мышления. Однако в педагогике вопрос об обучении построению мысленных моделей до сих пор, можно считать открытым.

Модели изучаются сегодня в школьных курсах математики, информатики, физики (материальная точка, идеальный газ, броуновское движение, модели атомов, маятник и т. д.).

Модель — упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.

Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса, одна и та же модель может отражать разные объекты; один объект описывается множеством моделей.

В ОТСМ-ТРИЗ Хоменко Н. Н. предложил модели, среди которых:

-       системный оператор;

-       модель «Элемент — имя признака — значение признака» («ЭИЗ»).

На уроках физики в основной школе я применяю модель «ЭИЗ».

Модель «Элемент — имя признака — значение признака» («ЭИЗ») — это инструмент, позволяющий описывать объекты окружающего мира через их признаки (назначение, форма, цвет и т. д.). Отличительные особенности модели: разделение понятий «имя признака» и «значение признака», выделение признаков, существенных в данной ситуации. Что представляет из себя модель «ЭИЗ»?

«ЭИЗ» − это таблица, в которой восклицательный знак обозначает заданную часть, а вопросительный знак ту часть, которую нужно найти.

Таблица 1

Общий вид модели «ЭИЗ»

Элемент	Имя признака	Значение признака
?	!	?
	!	!
	?	!

В ней рассматриваются любые элементы (физические вещества, физические тела, физические явления, физические величины, законы и т. д.) и указываются имена признаков и их значения. Для каждого элемента признак может иметь одно значение, множество значений или диапазон значений. Модели не даются обучающимся в готовом виде, а формируются самими детьми в учебном процессе. Итак, на основе модели «Элемент — имена признаков — значения признаков» строятся инструменты:

-          для описания и изучения объектов;

-          для описания и изучения объектов как систем;

-          для описания и изучения проблем, возникающих в системах.

На базе модели «ЭИЗ» в ОТСМ–ТРИЗ введены модели события и эффекты.

Событием будем называть любое изменение значения признака объекта (или нескольких признаков).

Таблица 2

Общий вид модели «События»

Таблица 3

7 класс, тема «Три состояния вещества»

Было	Стало	Что изменилось	Виновник
вода	лед	агрегатное состояние	процесс отвердевания
температура воздуха 25º С	температура воздуха 20º С	температура воздуха понизилась на 5º С	процесс охлаждения

Таблица 4

Примеры событий

событие 1 (причина)	событие 2 (следствие)
если	то
7 класс, тема «Давление газа»
если	увеличить температуру газа	то	давление газа увеличится
8 класс, тема «Зависимость силы тока от напряжения»
если	увеличить напряжение на концах участка в 2 раза	то	сила тока в проводнике увеличится в 2 раза
9 класс, тема «Перемещение»
если	траектория движения тела замкнутая линия	то	перемещение равно нулю.

Эффектом в ОТСМ-ТРИЗ называют связи между событиями.

Эффект — это полисистема событий, связанных между собой причинно-следственными связями.

Таблица 5

Эффекты, связывающие значения признаков объекта

состояние 1 (причина)	состояние 2 (следствие)
если	то
7 класс, тема «Три состояния вещества»
если	если вещество твердое	то	постоянная форма и объем
8 класс, тема «Электрические явления»
если	электрические заряды отрицательные	то	при взаимодействии они отталкиваются
9 класс, тема «Магнитный поток»
если	плоскость контура перпендикулярна к линиям магнитной индукции	то	магнитный поток, пронизывающий контур замкнутого проводника, максимален

При работе с моделью «ЭИЗ» выделяют:

1.      Элементарный уровень, направленный на формирование:

-          описывать изменения значений признаков элемента и связи между ними;

-          отслеживать изменения в модели в зависимости от изменения значений признаков;

-          переходить от конкретных описаний к более общим и наоборот.

2.      Достаточный уровень, направленный на формирование:

-          умение строить описание объекта, исходя из функции объекта;

-          описывать элемент по общим признакам;

-          прогнозировать изменения в системе объекта.

Работа с моделью «ЭИЗ» и конструктором на её основе формирует и развивает знаково-символические, логические ПУУД (опознание, сравнение, выделение признаков, обобщение, классификация, сериация, моделирование).

Приведу примеры системы заданий по физике с использованием модели «ЭИЗ».

7 класс.

При формировании понятия скорости.

1.                  Мне задавали вопросы о физической величине — скорости.

На первый вопрос я ответила: υ.

На второй вопрос: м/с.

На третий вопрос: векторная.

На четвертый вопрос:

Какие вопросы мне задавали?

Таблица 6

Вид задания с помощью модели «ЭИЗ»

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
Скорость	?	υ
	?	м/с
	?	векторная
	?

Результат выполнения задания:

1-й вопрос — Какой буквой обозначается величина?

2-й вопрос — В каких единицах измеряется величина в СИ?

3-й вопрос — Какой величиной является векторной или скалярной?

4-й вопрос — Как можно вычислить величину?

2. Составьте рассказ о скорости с использованием конструктора «ЭИЗ» по плану:

1)     Какой буквой обозначается величина?

2)     В каких единицах измеряется величина в СИ?

3)     Какой величиной является векторной или скалярной?

4)     Как можно вычислить величину?

Таблица 7

Результат выполнения задания

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
Скорость	Какой буквой обозначается величина?	υ
	В каких единицах измеряется величина в СИ?	м/с
	Какой величиной является векторной или скалярной?	векторная
	Как можно вычислить величину?

3. Составьте загадку, используя «ЭИЗ».

Результат выполнения задания: Эта физическая величина измеряется в СИ в м/с. Векторная величина и ее можно вычислить по формуле, что это за физическая величина?

4. Вопрос учителя классу: Отгадайте, что я загадала, заполните пропуски?

Таблица 8

Вид задания с помощью модели «ЭИЗ»

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
?	?	?
	Величина	векторная
	Прибор	?
	?	Физическая величина, с помощью которой количественно описывают взаимодействие тел.

Таблица 9

Результат выполнения задания

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
скорость	Обозначается	υ
	Величина	векторная
	Прибор для измерения	спидометр
	Определение	Физическая величина, с помощью которой количественно описывают взаимодействие тел.

8 класс.

1.      Опишите по плану агрегатные состояния вещества, используя «ЭИЗ»:

Таблица 10

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
?	Расположение молекул	?
	Характер движения молекул	?
	Взаимодействие молекул	?
	Свойства состояния	?

Таблица 11

Результат выполнения задания

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
Твердое состояние	Расположение молекул	молекулы расположены в определенном порядке, образуют кристаллическую решетку
	Характер движения молекул	колеблются
	Взаимодействие молекул	притяжение между молекулами значительнее, чем в жидкостях
	Свойства состояния	сохраняется форма и объем

Таблица 12

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
жидкое состояние	Расположение молекул	расстояния между каждыми двумя молекулами меньше размеров молекул
	Характер движения молекул	скачками меняют свое положение
	Взаимодействие молекул	притяжение между молекулами значительнее, чем в газах
	Свойства состояния	не сохраняется форма, текучесть, объем постоянный

Таблица 13

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
газообразное состояние	Расположение молекул	расстояние между молекулами гораздо больше размеров молекул
	Характер движения молекул	молекулы движутся по всем направлениям
	Взаимодействие молекул	почти не притягиваются друг к другу
	Свойства состояния	не сохраняется форма, объем

2.      Учитель: «Отгадайте фамилию известного ученого физика, которого я загадала»

Таблица 14

Вид задания с помощью модели «ЭИЗ»

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
?	Время жизни	19 век
	Место жительства	Великобритания
	Награды	Золотая медаль Королевского общества, медаль Альберта, медаль Копли
	Открытия	Явление магнитного насыщения ферромагнетика, магнитострикция
	Научная деятельность	Работы в области электромагнетизма, термодинамики

9 класс.

1.      Составьте паспорт физической величины, используя «ЭИЗ».

Таблица 15

Вид задания с помощью модели «ЭИЗ»

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
?	?	?
	?	?
	?	?
	?	?
	?	?
	?	?
	?	?
	?	?

Таблица 16

Результаты выполнения задания

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
Скорость при равномерном движении	Какое явление или свойство тел характеризует данная величина.	Характеристика движения или быстрота перемещения и направления движения материальной точки.
	Определение величины.	Физическая величина равная отношению перемещения тела ко времени, за которое оно совершено.
	Определительная формула (для производной величины — формула, выражающая связь данной величины с другими).
	Какая это величина — скалярная или векторная.	Скорость — величина векторная.
	Единицу измерения величины.	Единица измерения скорости в СИ 1 м/с
	Обозначение величины.
	Направление величины.	Вектор скорости сонаправлен с вектором перемещения.
	Способы измерения величины.	Скорость можно измерить через косвенные измерения: по формуле вычислив перемещение и время, за которое оно пройдено.

2.      Используя паспорт физической величины, составьте загадки.

3.      Составьте самостоятельно модели «События» и «Эффекты».

Таблица 17

событие 1 (причина)	событие 2 (следствие)
если	!	то	?
если	?	то	!

Таблица 18

состояние 1 (причина)	состояние 2 (следствие)
если	?	то	!
если	!	то	?

4.      Составьте загадки по плану об ученых — физиках, внесших огромный вклад в развитие механики.

Таблица 19

Элемент	Имена признаков	Значения признаков
?	Время жизни	?
	Место жительства	?
	Награды	?
	Открытия	?
	Научная деятельность	?
	Известные эксперименты	?

Алгоритм для составления заданий с использованием модели «ЭИЗ»:

1.      Выбрать объект по изучаемой теме (явление, формулу, закон, прибор).

2.      Описать объект в модели «ЭИЗ», составив карту объект (таблица 20)

Таблица 20

Карта объекта

Элемент	Имя признака	Значение признака
!	!	!
	!	!
	!	!

3.      С помощью модели «ЭИЗ» составить задания (таблица 21).

Таблица 21

Виды заданий на использование модели «ЭИЗ»

№	Виды заданий	Примеры заданий
1	Найти объект по заданным имени и значениям признаков	Отгадайте объект, который я загадала.
2	Найти объект по заданным значениям признаков	Отгадайте объект, который я загадала.
3	Опишите объект по плану, задан элемент и имена признаков	Составьте загадку об объекте по заданному плану
4	Опишите объект, задан только элемент	Составьте загадку об объекте без заданного плана
5	Определите план или вопросы, по которому описан объект, задан элемент и значение признаков.	Какие вопросы мне задавали? По какому плану описан объект?
6	Составьте план для описания объекта, задан только элемент	Придумай план для загадки об объекте

Модель «ЭИЗ» является универсальным инструментом в учебном процессе, с помощью которого можно представить любую информацию. Формирование и развитие познавательных УУД обеспечивает развитие личности ребенка в системе физического образования и может быть достигнуто при использовании системы заданий, разработанных с использованием модели «ЭИЗ».

Задания не должны применяться от случая к случаю, так как в совокупности они образуют систему заданий, по которой можно проследить степень сформированости и развития познавательных УУД. Научившись создавать систему своих заданий, учитель сможет сформировать у обучающихся умение учиться.

Литература:

1.         Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. — Петрозаводск: Скандинавия, 2004. — 208 с.

2.         Гин А. А. Приемы педагогической техники. — М.: Вита-Пресс, 2005. — 112 с.

3.         Гин А. А. Цели и задачи ТРИЗ-педагогики [Электронный ресурс]/ http://www.trizway.com.

4.         Гин А. А., И. Ю. Андржевская. 150 творческих задач для сельской школы. — М.: Народное образование, 2007. — 234 с.

5.         Криволапова Н. А. Внеурочная деятельность. Сборник заданий для развития познавательных способностей учащихся 5–8 классы. — М.: Просвещение, 2012. — 222 с.

6.         Мурашковска И. Н. Камо грядеши, ТРИЗ-педагогика? — Технологии творчества. — 2000. — № 1. — с. 20–26

7.         Нестеренко А. А. Несколько мыслей о ТРИЗ-педагогике. / А. А. Нестеренко. — Технология творчества. — 1999. — № 3. — С. 12–16.

8.         Нестеренко А. А. Система моделей управления мыслительной деятельностью из ОТСМ-ТРИЗ. [Электронный ресурс] http://www.trizminsk.org.

9.         Погребная, Т. В. Современная ТРИЗ-педагогика в системе непрерывного образования педагогов. — Красноярск: ККИПКРО, 2005. — 42 с.

10.     Развитие исследовательских умений младших школьников. Под ред. Шумаковой Н. Б. — М.: Просвещение, 2011. -157 с.

11.     Селевко Г. К. Энциклопедия педагогических технологий. В 2 т. — М.: НИИ Школьных технологий, 2006. — 816с.

12.     Сборник задач для изучающих ТРИЗ. Сост. А. В. Кислов, Е. Л. Пчелкина. — СПБ: РА ТРИЗ, 2007. — 56 с.

13.     Ширяева, В. А. Развитие системно-логического мышления учащихся в процессе изучения теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) [Текст]: автореф. дис. канд. пед. наук / В. А. Ширяева. — Саратов: СГУ им. Н. Г. Чернышевского, 2000. — 18 с.

14.     Электронная книга «Введение в ТРИЗ. Основные понятия и подходы». Официальное издание Фонда Г. С. Альтшуллера, версия 3.0. [Электронный ресурс].