Организация учебно-исследовательской деятельности учащихся при выполнении лабораторных работ на уроках физики.
«Одним из путей повышения мотивации и эффективности учебной деятельности в основной школе является включение обучающихся в учебно-исследовательскую и проектную деятельность» (Примерная образовательная программа основного общего образования).
Эффективность реализации федеральных государственных образовательных стандартов общего образования определяется тем, какие способы организации познавательной деятельности обучающихся используются педагогами на учебных занятиях и во внеурочной деятельности. Достижение планируемых предметных, метапредметных и личностных результатов должно опираться на системно-деятельностный подход, который призван обеспечить формирование у учащихся готовности к саморазвитию и непрерывному образованию, активную учебно-познавательную деятельность.
Умение учиться или способность к самообучению - главный метапредметный результат современного образования. Наиболее эффективным средством формирования у школьников способности к самообучению, является включение их в учебное исследование,
Предмет физика является одним из ведущих среди других предметов, где можно успешно использовать элементы исследования. Для успешной исследовательской деятельности необходимо выработать у учащихся элементарные навыки этой работы и пробудить интерес к исследовательской работе.
Важно научить учащихся: ставить цель, выдвигать и обосновывать гипотезы, составлять план исследований, подбирать необходимые приборы и материалы, собирать необходимые установки, проводить исследования и формулировать выводы, применять новые знания в практической деятельности.
Исследовательская деятельность учащихся многогранна и организовывать ее можно на любом этапе обучения физики:
1.При изучении физической теории .
2.При решении теоретических и практических задач.
3.При проведении демонстрационного эксперимента.
4.При выполнении лабораторных работ.
5.Исследования с помощью самодельных приборов.
6.Проектная исследовательская деятельность учащихся.
Мы рассмотрим один из подходов организации исследовательской работы при выполнении лабораторных работ .
Этап проектирования урока
Мотивов учебной деятельности называют много, однако главный «двигатель» исследовательского поведения – познавательный интерес, поэтому важно, чтобы цель предстоящего исследования, заключающаяся в выявлении теоретической закономерности, нахождении нового способа действия стала для ребенка личностно значимой.
При проектировании урока учителю важно самому сформулировать итоговый вывод, к которому дети должны прийти, если исследование на уроке будет выполнено.
Затем сформулировать тему урока в виде теоретического вопроса, который должен возникнуть у детей и на который они должны ответить в результате учебного исследования.
Далее нужно подобрать несколько заданий, с которыми дети должны справиться, используя знакомые понятия или способы действий. Выполнение детьми этих заданий должно вначале создать ситуацию успеха,
Следующий шаг – подбор задания, связанного с невозможностью его выполнения известными способами, с применением известных детям понятий (ситуация «разрыва»). Дети должны определить, каких именно знаний им не хватает для того, чтобы выполнить новое задание. Тогда теоретический вопрос, задуманный изначально учителем, может возникнуть у детей. Подобрать или создать такое задание, провоцирующее школьников на поиск нового знания – один из самых сложных этапов в подготовке к уроку. Учитель должен, «видеть» свой предмет как систему понятий в их взаимосвязи, уметь мыслить «от общего к конкретному», нужно придумать такое практическое задание, которое было бы интересно детям, чтобы они захотели его выполнить.
Приступая к поиску, дети должны будут оценить условия и выбрать наиболее оптимальный путь нахождения нового знания.
Затем понадобятся задания для оценки открытого способа или применения нового понятия, а также для самооценки овладения этим способом или понятием.
Мотивационный этап
Учитель предлагает решить ряд задач или выполнить ряд упражнений известным детям способом. Можно предложить объяснить, спрогнозировать какое-либо явление, опираясь на знакомое понятие, решить задачу, выполнить упражнение.
После успешного выполнения заданий учитель предлагает задание, которое невозможно выполнить известным способом (детям об этом не сообщается).В этом случае при выполнении задания у разных учащихся могут получиться разные результаты. Тогда уместно учителю задать детям вопрос: «Почему получились разные результаты?». Анализ выполнения детьми задания может подвести их к выводу о неверности решения, неправомерности использования в новых условиях «старого», известного способа.
Можно задать детям вопросы: «Чем отличается новое задание от предыдущих?», «Что нам нужно узнать для того, чтобы верно выполнить это задание?». Важно добиться постановки детьми теоретического вопроса, то есть моделирования ситуации, отрыва от конкретного условия, выделения в ней главного. Например, «Мы не можем решить этот пример, потому что не знаем…., «Мы не можем определить, потому что не знаем...» Дети понимают, что если они найдут ответ на этот теоретический вопрос, то смогут правильно выполнить предложенное практическое задание. Так возникает познавательный интерес, поиск ответа на теоретический вопрос становится личностно значимым для каждого ребенка в классе. Нахождение ответа на этот вопрос, то есть овладение новым способом, понятием становится целью детского учебного исследования.
Теоретический вопрос обязательно фиксируется на доске и в ученических тетрадях в словесной или модельной форме. Для детей это и есть тема урока, а ответ на этот вопрос – та цель, которую им нужно достичь. Получается, что цель урока возникает у самих учащихся, и это важно.
Этап моделирования
Далее учащиеся выдвигают гипотезы решения возникшей ситуации, фиксируют их на доске. Организуется учебная дискуссия, в которой роль учителя – управлять, можно включаться в диалог наравне с детьми, задавая вопросы. Важно учить детей вести дискуссию в культурной форме. Учитель наравне с детьми тоже может выдвигать гипотезы – как правильные, так и ошибочные, предлагая школьникам их проанализировать. Можно сообщить о том, что ребята из параллельного класса или из другой школы выдвинули другую гипотезу, которую также нужно проанализировать (в том случае, если класс затрудняется с гипотезой или возникла только одна гипотеза).
Итог такого обсуждения – принятие одной или нескольких общих гипотез (обычно их количество невелико: одна или две).
Этап проверки гипотез
Исходя из условий, учащимся предлагается выбрать способ проверки гипотез. Если это эксперимент – спланировать его, затем обсудить предложенные способы и выбрать оптимальный, определиться с тем, как будут фиксироваться результаты.
После этого группы приступают к постановке эксперимента, анализируют результаты, делают выводы. Работа может быть распределена между группами, а потом результаты обсуждаются совместно и делаются выводы.
Проанализировав результаты, учащиеся делают выводы. Таким образом, находится ответ на теоретический вопрос урока. Его нужно зафиксировать на доске и в ученических тетрадях в словесной, графической или модельной форме.
Теперь с помощью найденного способа, построенного понятия учащимся предлагается решить ту самую задачу, которую в начале урока они не смогли решить. При выполнении задания дети делают вывод о том, насколько новый способ или открытое понятие соответствуют цели исследования и подходят для решения данного класса задач.
Самооценка овладения новым способом действия
На этом этапе учащимся предлагаются задания на применение открытого способа действия, которые они выполняют индивидуально. а также произвести самооценку степени овладения новым способом.
Уместно задать детям следующие вопросы, направленные на рефлексию деятельности класса в целом и самооценку усвоения нового способа учащимися: «Какой вопрос возник в начале урока?», «Как мы нашли ответ на этот вопрос? Что мы для этого делали?», «Что мы узнали?», «Что мы теперь сможем делать, используя новый способ?», «Что мы можем объяснить, спрогнозировать, используя новое понятие?», «Кто считает, что хорошо овладел новым способом действия и может применять его в практических ситуациях при решении разных задач?», «Кто не совсем еще освоил новый способ действия?», «Что нужно сделать, чтобы достичь успеха в применении нового способа действия?»
Кроме того, школьникам можно предложить самостоятельно оценить свой вклад в коллективную учебную деятельность на уроке.
Схема проекта (технологическая карта) урока по физике
( 8 класс).
Тема урока: Энергия топлива. Удельная теплота сгорания. | |||||
Предметная цель урока: Сформировать понятие об энергии топлива, обеспечить понимание учащимися физической сути удельной теплоты сгорания топлива. Рассмотреть физические основы горения веществ, закрепить навыки решения расчётных, экспериментальных задач. | |||||
Главный детский теоретический вопрос: откуда берется, от каких величин зависит и за счет чего выделяется тепло при сгорании топлива? | |||||
К какому итогу придут учащиеся, если образовательная ситуация на уроке будет создана и успешно разрешена. Ученики выяснят, что тепло при сгорании выделяется за счет химической реакции соединения углерода с кислородом, зависит от массы и рода вещества ( удельной теплоты сгорания). Знают физические основы горения топлива, понимают смысл понятия «удельная теплота сгорания топлива». Умеют использовать физические приборы (весы с разновесом и измерительный инструмент – термометр) для измерения физических величин, умеют решать экспериментальные задачи и производить определённые расчёты, умеют работать с таблицей «удельная теплота сгорания» и справочной литературой. Видят вокруг себя практическое использование разных видов топлива в деятельности человека. | |||||
Этап урока | Задача этапа | Задания | Версии выполнения заданий детьми | Поисковое включение учителя | К какому итогу, выводу дети придут на этом этапе урока |
I. Мотивация и целеполагание Фронтальная беседа, индивидуальная работа | 1. Создание ситуации успеха в применении знакомого способа действия, понятия при решении частных задач | 1. РЕШИТЬ ЗАДАЧУ. Определьть количество теплоты необходимое для нагрева стали от 300С до 3700С. | Задача решена . Q = C M (t2-t1) Получен результат. | Какие определения, формулы, постоянные величин мы использовали при решении задачи, Коррекция оформления и способа решения | Знаем определение количества теплоты, от чего зависит количество теплоты при нагревании, сформулировали закон для расчета данной величины, дали определение удельной теплоемкости, выяснили где можно найти данную величину и в чем она измеряется, умеем применять знакомый способ действия, при решении практических задач. |
2. Создание ситуации «разрыва» (в которой имеющихся знаний и знакомых способов действия недостаточно для выполнения задания) | Задание 1. Решить задачу. Какую массу каменного угля необходимо сжечь чтоб нагреть воду массой 200 гр. от 10 0С до кипения. | Учащиеся получают разные ответы, не могут определить энергию выделяющуюся при сгорании каменного угля. Пытаются произвести расчет горения по формуле для нагревания веществ, но не могут определить удельную теплоемкость угля т.к. ее нет в таблицах. | - Почему получились разные ответы? - Почему мы не можем выполнить это задание? - Что нам нужно узнать, чтобы успешно выполнить задание правильно? | Нужно узнать от чего зависит количество теплоты при сгорании и как определить данную величину. ( Данная проблема фиксируется на доске и в тетради учащихся.) | |
II. Поиск ответа на теоретический вопрос | 1.Организация выдвижения и анализа гипотез, выбора общей гипотезы (общих гипотез) | Количество теплоты при сгорании зависит от: - температуры горючего, - массы горючего, - плотности вещества, -объема тела, - рода вещества, - от количества вещества. | - Обоснуйте свои гипотезы, - Оцените обоснованность гипотезы. Зафиксируйте их в тетради. | Выбрали общие гипотезы: количество теплоты при сгорании зависит от: - массы горючего, - рода вещества, | |
2.Организация планирования детьми способа проверки гипотез | ЗАДАНИЕ. Как можно проверить, верны ли гипотезы? Из каких источников мы можем черпать знания? Какие эксперименты мы должны провести чтоб проверить гипотезы? Какие приборы нам необходимы для проверки наших версий? | Источники знаний: - интернет, учебник, - опыты и эксперименты, - работа с учителем. Необходимы- мензурки, термометры, алюминиевые стаканчики, вода, спички, свеча, бумага. | - Каков алгоритм действий по проверке выдвинутых гипотез? - Какие инструменты необходимо использовать в работе? | Учащиеся спланировали способ проверки гипотез исходя из имеющихся условий. Разбились на три группы по способу получения знаний. Выяснили необходимость использования мензурок, алюминиевых стаканчиков, свечи, сухого горючего, воды, термометров. | |
3. Организация проверки гипотез | Учащиеся разбиты по группам и выполняют групповые задания: -1 группа работает с учебником и интернетом по карточке-путеводителю ( приложение 1); - 2 группа разрабатывает алгоритм действия и ставит эксперимент по проверке первой версии, -3 группа разрабатывает алгоритм действия и проверяет вторую версию. | 1группа выяснила что такое удельная теплота сгорания, в чем она измеряется, что показывает. Вторая группа доказала зависимость количества теплоты от массы топлива, а 3 группа- от рода вещества. Вывели формулу для определения количества теплоты при сгорании топлива. | Эксперименты проводятся строго в присутствии учителя и лаборанта с соблюдением правил техники пожарной безопасности. Выяснить: Можем ли мы теперь определить, верна ли наша гипотеза? - Какой ответ мы нашли на поставленный вопрос урока? | Нашли ответ на выдвинутые ранее вопросы. Выяснили что такое удельная теплота сгорания, в чем она измеряется, что показывает. Доказали зависимость количества теплоты от массы топлива и рода вещества. | |
III. Оценка применения открытого понятия, способа действия для решения конкретных задач. | 1.Организация выполнения детьми задания с применением открытого понятия и способа действия | Решение задачи № 1 Какую массу каменного угля необходимо сжечь чтоб нагреть воду массой 200 гр. от 10 0С до кипения. | Задача решена Q = qmу Q = cm ( t2 – t1 ) mу = cm( t2 – t1)\ q | Учитель выясняет: - Теперь смогли выполнить задание? - Что Вам помогло? - Какие новые знания мы использовали? | Использовали формулы для расчета количества теплоты при нагревании и сгорании, научились находить удельную теплоту сгорания по таблицам. |
IV. Личная проба учебного действия | Организация индивидуального выполнения детьми частных заданий на применение открытого способа | Решение задачи. А.В.Перышкин. Стр. 87. № 787. | Задача решена либо не решена учащимися. | - Проверьте правильность выполнения задания по эталону на доске. - Оцените свою работу. | Индивидуально оценили степень овладения новым способом действия, понятием, умение его использовать при решении частных задач. |
V. Подведение итогов урока | 1.Организация рефлексии учебной деятельности на уроке | Работа в паре. Составить опорную схему по изученному материалу. | Выдвигается несколько версий опорной схемы, после коррекции формируется одна О.С. | Обсуждение итогов урока. - Какой теоретический вопрос возник на уроке? - Как мы нашли ответ на этот теоретический вопрос? - Как мы использовали новые знания? - Что нужно сделать, каждому индивидуально чтобы хорошо овладеть навыками применения новых знаний? | 1. Сами поставили вопрос урока и нашли теоретический ответ на этот вопрос – построили новый способ действия, понятие. 2.Спланировали, как достичь успеха в его самостоятельном использовании. |
2.Предложение домашнего задания на применение нового способа действия, понятия | Выдача разноуровневого задания: п.10. Задачи по выбору: 1 группа № 788,786,791; 2 группа № 793,796, 3 группа № 797. | Пояснение домашнего задания. | Каждый учащийся должен выяснить на сколько хорошо он усвоил новые знания и умеет их применять |
Приложение №1.
Внимательно прочитать параграф №8 учебника.
Выяснить причину выделения тепла при сгорании топлива.
Дать определение удельной теплоты сгорания вещества.
В каких единицах измеряется удельная теплота сгорания.
Как определить и где найти значение удельной теплоты сгорания.
Выписать формулу количества теплоты при сгорании топлива.
Схема проекта (технологическая карта) урока
по физике 8 класс.
Тема урока: Закон сохранения энергии в тепловых и механических процессах. | |||||
Предметная цель урока: Доказать справедливость выполнения закона сохранения энергии для тепловых процессов. | |||||
Главный детский теоретический вопрос: выполняется ли закон сохранения энергии при замере температуры тела человека? | |||||
К какому итоговому рассуждению придет ребенок, если образовательная ситуация на уроке будет создана и успешно разрешена: закон сохранения энергии при замере температуры тела человека выполняется. Термометр получит столько же тепла сколько человек передаст ему при теплообмене. | |||||
Этап урока | Задача этапа | Задания | Версии выполнения заданий детьми | Поисковое включение учителя | К какому итогу, выводу дети придут на этом этапе урока |
I. Мотивация и целеполагание | 1. Создание ситуации успеха в применении знакомого способа действия, понятия при решении частных задач | Практическое задание . Мяч бросаем с высоты 2м. Определить его скорость при ударе о землю. | Ер = Ек по закону сохр. энергии, mgh = mv2\2 тогда v = 6,3 м\с | - Какой закон был использован при выполнении задания? | Мы знаем закон сохранения энергии в механических процессах. Умеем применять его при решении практических задач. |
2. Создание ситуации «разрыва» (в которой имеющихся знаний и знакомых способов действия недостаточно для выполнения задания) | Задание 1. Измерить температуру человека при помощи градусника. Выполняется ли закон сохранения энергии для тепловых процессов | 1версия — да выполняется, 2 версия — нет, не выполняется, 3 версия — выполняется при определенных условиях. | - Почему получились разные ответы? - Почему мы не можем выполнить это задание? - Что нам нужно узнать, чтобы успешно выполнить задание правильно? | Нужно найти количество теплоты отданное человеком и полученное градусником при теплообмене. Необходимо сравнить теплоту отдаваемую горячими и принимаемую холодными телами. | |
II. Поиск ответа на теоретический вопрос | 1. Организация выдвижения и анализа гипотез, выбора общей гипотезы (общих гипотез) | Гипотеза 1 — горячие тела отдают тепла больше чем принимают холодные. Гипотеза 2 — горячие тела отдают тепла меньше чем принимают холодные. Гипотеза 3 — горячие тела отдают тепла столько же сколько принимают холодные. | - Обоснуйте свои гипотезы. - Оцените обоснованность гипотезы - Зафиксируйте гипотезы в тетради и на доске. | Выбрали общие гипотезы и зафиксировали их в тетради и на доске. | |
2. Организация планирования детьми способа проверки гипотез. | Как можно проверить, верны ли гипотезы? | Необходимо провести экспериментальную работу. | - Какой способ проверки является оптимальным для наших условий? - Как будем фиксировать результаты исследования? - Какие выводы сможем сделать по результатам исследования? | Спланировали оптимальный способ проверки гипотез исходя из имеющихся условий. Измерили массу горячей и холодной воды, начальную и конечную температуру после смешивания, рассчитали количество теплоты отданное горячей и полученное холодной водой. | |
3. Организация проверки гипотез | - Можем ли мы теперь определить, верна ли наша гипотеза? (Какая из гипотез верна?) - Какой ответ мы нашли на поставленный вопрос урока? | Доказали справедливость 3-гипотезы, количество теплоты отданное горячей и полученное холодной водой равны , закон сохранения энергии в тепловых процессах выполняется. | |||
III. Оценка применения открытого понятия, способа действия для решения конкретных задач | 1. Организация выполнения детьми Задания 1 с применением открытого понятия, способа действия | - Теперь смогли выполнить задание? - Что Вам помогло? | Эксперимент подтвердил справедливость закона сохранения энергии в тепловых процессах, следовательно количество теплоты отданное человеком и принятое градусником одинаковое. | ||
IV. Личная проба учебного действия | Организация индивидуального выполнения детьми частных заданий на применение открытого способа | Задача. Сколько грамм сосновых дров надо сжечь чтоб нагреть воду от 100С до кипения. | Каждый ученик решает задачу в тетради самостоятельно, а один наиболее подготовленный ученик — за доской. | Организует самопроверку выполнения заданий. | Индивидуально оценили степень овладения новым способом действия, понятием, умение его использовать при решении частных задач ( без оценки учителя).. |
V. Подведение итогов урока | 1. Организация рефлексии учебной деятельности на уроке | - Какой теоретический вопрос возник на уроке? - Как мы нашли ответ на этот теоретический вопрос? - Как мы использовали новые знания? - Как еще можно использовать полученные знания? - Что нужно сделать, чтобы хорошо овладеть навыками применения открытого на уроке способа действия, понятия в разных практических ситуациях? | 1. Сами поставили вопрос урока и нашли теоретический ответ на этот вопрос – доказали закон сохранения энергии для тепловых процессов. 2. Спланировали, как достичь успеха в его самостоятельном использовании. | ||
2. Предложение домашнего задания на применение нового способа действия, понятия. | Выполнить лабораторную работу № 1. Составить опорную схему по теме урока. | Учитель выдает домашнее задание, разъясняет способы его выполнения , указывает на соблюдение техники безопасности при проведении экспериментов. |
