Организация исследовательской деятельности при изучении нового материала на уроках физики. Мастер-класс.

В современную систему образования интенсивно внедряются методики, технологии, приёмы, направленные на решение задач формирования умений и качеств личности, способствующих самореализации в условиях быстро меняющегося мира. Основой для их создания могут служить умения,  сформированные в процессе исследовательской деятельности учащихся.                   

        Физика – наука экспериментальная и организация исследовательской деятельности учащихся при ее изучении позволяет повысить интерес к физической науке, сделать её занимательной и полезной. Эта деятельность предполагает наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере: постановку проблемы, изучение теории, посвященной данной проблематике, подбор методик исследования и практическое овладение ими, сбор необходимого  материала, его анализ и обобщение, научный комментарий, собственные выводы.

        Важно дать понять школьнику, что физика – это не страшно, физика – это интересно.

             Исследовательская деятельность учащихся многогранна, потому её можно организовать на любом этапе изучения физики. При изучении теории; решении задач; проведении демонстрационного эксперимента; выполнении лабораторных работ.

При организации исследовательской деятельности необходимо правильно подобрать методы, средства и приемы обучения.

Основные средства, которые нужно использовать учителю:

• образец решения задачи;

• алгоритмическое предписание;

• обучение эвристическим методам решения задач на большом числе примеров;

• самостоятельное и заинтересованное решение учащимися задач, способ решения которых им неизвестен, но материал, которых не выходит за рамки их знаний,

Изучая физику, мы изучаем понятия, явления, законы. При решении задач новые понятия и правила обращения с ними не даются в готовом виде, а конструируются как необходимые инструменты познания и преобразования окружающей действительности. При реализации этого подхода к преподаванию физики урок будет состоять из следующих этапов:

1. постановка проблемы;

2. актуализация имеющихся знаний;

3. «создание» новых знаний в ходе совместной деятельности учителя и учащихся. Цель исследования - это обоснованное представление об общих конечных или промежуточных результатах. Цель формулируется кратко и предельно точно, выражает то основное, что намеревается сделать исследователь.

Задачи исследования представляют алгоритм действий исследовательской работы, этапы достижения цели. Задачи всегда содержат искомое, требуемое, рассчитанное на совершенствование определенных действий, приложение усилий для продвижения к цели, для разрешения проблемы. На уроках при организации исследовательской деятельности применяются различные методы и приемы обучения: проблемный метод, метод проектов, собственно исследовательский метод, эвристический метод, эксперимент.

Для развития познавательных способностей необходимо в ходе обучения ставить учащихся в такие ситуации, в которых они вынуждены высказывать предположения, строить догадки, т.е. создавать проблемные ситуации на уроке.

Работа учителя физики при организации исследовательской деятельности включает в себя несколько функций:

1) Организация индивидуальной работы, работы в группах.

2) Организация активизации учащихся и их координации, через выполнение творческих работ.

При организации исследовательской деятельности решаются следующие задачи:

- обучение учащихся на примере реальных проблем и явлений, наблюдаемых в повседневной жизни;

- обучение приемам мышления: поиску ответов на вопросы, видению и объяснению различных ситуаций и проблем, оценочной деятельности, приемам публичного обсуждения, умению излагать и отстаивать свою точку зрения, оперативно принимать и реализовывать решения;

- использование разных источников информации, приемы ее систематизации, сопоставления, анализа;

- подкрепление знания практическими делами с использованием специфических для физики методов сбора, анализа и обобщения информации.   Главной задачей является ознакомление учащихся с методами научных исследований по физике, которые можно представить в виде следующей цепочки: теория – гипотеза – наблюдение – эксперимент – анализ - вывод – проверка вывода на практике.

         Метод исследования:

·        экономит время урока

·          при исследовании одной ключевой ситуации ставятся и решаются несколько задач

·         повышает мотивацию учащихся к изучению физики

·         в исследовательскую деятельность включается весь класс

·         используется групповая форма учебно исследовательской деятельности, что помогает решать проблему дифференциации обучения.

         Остановимся на этапе исследовательской деятельности при изучении нового материала:

Фрагмент урока в 7 классе. Тема урока  «Плотность вещества».

Организационный этап.

         Во время объяснения нового материала учащиеся ставятся в ситуацию исследователя.

Класс делится на три группы.

 Работа в группах.

(Актуализация опорных знаний)

 Вопросы: 

1.     Из чего состоит вещество?  (молекул и атомов).

2.      В чем разница между твердым телом и жидкостью? (разные агрегатные состояния вещества отличаются скоростью движения молекул и их взаимным расположением).

3.      Что называется массой тела? (масса тела – это мера его инертности, масса тела – это общая сумма масс всех молекул тела).

4.      В чем измеряется масса? (единица массы 1 килограмм ).

5.     Что такое объем? (объем – это часть пространства, которую занимает тело).

6.     Какими приборами измеряют массу и объем? (весы – прибор для измерения массы, мензурка – прибор для измерения объема).

Работа в группах над переводом в СИ.

1.     25 т. 200кг =

2.     50дм³=

3.     120 г 50мг=

4.     10025см³=

Работа в группах по карточкам с качественными задачами.

1.     Воздушный шарик сжали, изменился ли объем воздуха в шарике? (да, потому что уменьшились промежутки между молекулами воздуха).

2.     Может ли масса какого-либо тела равняться нулю?  (нет, потому что тела состоят из молекул, а молекулы из атомов. Каждый атом имеет свою массу, и она не равна нулю).

3.     Изменяется ли масса молекул воды, когда вода превращается в лед? (нет, вода и лед это два разных состояния одного вещества, которое состоит из одинаковых молекул по размерам и массе).

4.     Изменяется ли объем воды при замерзании? (объем воды изменяется, увеличиваются промежутки между молекулами воды).

5.     Изменилась ли масса сена, которое было в стоге, когда его спрессовали в тюк? (нет, масса сена не изменилась, изменился его объем).

          Каждая группа выполняет экспериментальное задание, используя необходимые физические приборы. Найти массу тела правильной и неправильной формы. Записать в тетради.

Выполняется коллективный эксперимент.

Опыт№1.

На уравновешенные  рычажные весы ложем две пробирки. Одна с машинным маслом, вторая с водой.  Сравните массы этих тел и объемы. Ученики проводят опыт, выдвигают собственные гипотезы для объяснения полученных результатов. Выходят к доске и записывают результаты опытов.

m₁>m₂

V₁=V₂

Вывод.

Одинаковые объемы разных жидкостей имеют разную  массу. У воды больше, у масла меньше.

Опыт№2.

На уравновешенные  рычажные весы ложем две мензурки. Одна с фасолью, вторая с горохом. Сравните массу и объем.

m1=m2

V1>V2

Вывод.

Разные объемы у разных дел одинаковой массы. У фасоли больше, у гороха меньше.

Учитель подводит учеников к общим выводам из проведенных опытов. Ученики предлагают собственные гипотезы и коллективно делают вывод:

1.     Молекулы разных веществ разные по размерам и массе (опыт №1, опыт №2)

2.     Масса молекул в единице объема вещества разная  для каждого вещества (опыт №1)

3.     Взаимное расположение молекул разное в разных веществах(опыт№2)

Изучение нового материала.

Учитель

Нужно ли ввести еще одну физическую величину для сравнения масс и объемов разных тел?  Ученики выдвигают гипотезы.

Учитель

Такую величину называют плотностью тела. Это главная характеристика вещества.

Запись на доске.

Плотность=масса/объем.

Единица измерения плотности 1кг/1м³.

Формула для вычисления плотности имеет вид:

Ученики записывают основной конспект в тетрадь.

Учитель

Если увеличивается объем, то для сплошного тела во столько же раз увеличивается и масса. Поэтому плотность данного вещества имеет определенное значение для данного вещества вне зависимости, какой объем этого вещества взят. Для неоднородных тел определяют среднюю плотность. Чтобы каждый раз не высчитывать отношение массы к объему тела, ученые  составили таблицу плотностей разных твердых тел, жидкостей и газов. Выведите из формулы плотности, чему равна масса тела или его объем.

Организация работы в группах с таблицами плотностей.

1.     Сравните плотности воды и льда? (плотность воды больше, чем плотность льда.  Разное взаимное расположение молекул)

2.     Найти и сравнить плотности ртути и газа (плотность ртути больше плотности газа, потому что вещества разные.  Разные размеры молекул и их расположение)

3.     Что означает запись в таблице «плотность алюминия – 2700кг/м³ »? (это означает, что 1 м³ алюминия имеет массу 2700кг.)

4.     Какая из двух ложек одинакового размера стальная или серебряная имеет большую массу? (серебряная. Потому что, плотность серебра больше, т.е. масса всех молекул в единице объема больше)

5.     Какой газ имеет наибольшую, а какой наименьшую плотность? (кислород наибольшую, водород наименьшую)

Учитель

Мы узнали про еще одну характеристику вещества – плотность.

Итог урока.

Учитель.

Как вы думаете, почему в таблице плотностей отсутствуют значения плотности грунта земли. (ответы учеников, выдвигают свои гипотезы)

Обобщение учителя.

Причина состоит в том, что расстояние между частицами грунта может быть заполнено водой, воздухом, органическими веществами. Все это изменяет плотность грунта. Не всякий грунт может быть пригодным для роста растений.  Поэтому плотность грунта важная характеристика определенной среды.

Домашнее задание.

Провести дома опыт. Используя мензурку и весы определить плотность картофелины.