Проблемное обучение на уроках физики

Проблемное обучение на уроках физики

Содержание

I Введение.

Актуальность проблемного обучения физике в средней школе.

II Основная часть.

2.1 Структура и содержание курса физики с точки зрения задач проблемного обучения.

2.2 Организация проблемной ситуации и решение учебных проблем:

• способы создания проблемных ситуаций;

• процесс решения учебных проблем.

2.3 Вариативность проблемности и учет индивидуальных особенностей учащихся.

2.4 Объяснение учебного материала с использованием проблемного обучения:

• проблемное     изложение;

• поисковая беседа.

2.5 О зависимости проблемного обучения от характера изучаемого материала:

• проблемное изучение физических законов;

• проблемное изучение физических явлений;

• проблемное изучение физических теорий.

2.6 Проблемное обучение и самостоятельный эксперимент учащихся.

2.7 Проблемное обучение при решении физических задач.

2.8 Проблемное обучение при выполнении домашних заданий.

2.9 Проблемное обучение и внеурочная работа по физике.

I. Введение

      Перед педагогической наукой и школой стоит задача: разработать для процесса обучения специальную систему развития самостоятельности и творческих способностей учащихся. Для того, чтобы быть на уровне времени, выпускник школы должен глубоко усвоить важнейшие идеи современной физики и овладеть системой основных научных понятий, уметь владеть методологическими знаниями, ориентироваться в научно-технической литературе, самостоятельно и быстро отыскивать нужные сведения, научиться самостоятельно и систематически пополнять знания и, наконец, научиться активно, творчески пользоваться своими знаниями. Эту задачу школа решает путем активизации познавательной деятельности учащихся, развития их мышления и способностей в процессе обучения.

Наиболее эффективным способом активизации мышления учащихся является проблемное обучение.

Проблемное обучение - это система развития учащихся в процессе обучения, в основу которой положено использование учебных проблем в преподавании и привлечение школьников к активному участию в разрешении этих проблем. Под учебной проблемой понимают задачу, вопрос или задание, решение которых нельзя получить по готовому образцу; в этом случае от ученика требуется проявление самостоятельности и оригинальности в самом подходе к решению этих заданий и задач. Система проблемного обучения охватывает все основные виды его учебной деятельности и определяет оптимальные условия организации труда.

Проблемное обучение призвано решать не только задачу развития мышления и творческих способностей учащихся, но и формировать их научное мировоззрение. Оно дает учителю возможность наиболее эффективно вести профориентацию учащихся. В первую очередь это раскрытие проблемного, противоречивого, диалектического характера самого процесса развития научных знаний. Также определяет роль проблемного обучения в реализации принципа политехнизма. Например, показано, что одним из очень эффективных путей политехнического обучения являются домашние задания физико-технического содержания: конструкторские, рационализаторские, а также задания, в которых требуется отыскать физический способ решения какой -либо практической проблемы. В таких заданиях учащиеся видят живую связь физики с техникой, производством, и, выполняя их, они приобретают интерес к физико- техническому творчеству.

Профориентационное значение проблемного обучения обусловлено тем, что в ходе выполнения проблемных задач наблюдается довольно быстрое «расслоение» учеников на группы. Выявляются те, у кого есть склонность к данному предмету и у кого ее нет. Проявляется направленность и глубина интересов. А так же степень одаренности учеников. Таким образом, проблемное обучение в целом и особенности проблемного задания различных видов оказываются отличным средством профдиагносгики и даже профотбора учащихся в том смысле, что многие ученики в процессе этой работы в известной мере уже определяют свой дальнейший путь. Опыт показал, что почти все ученики, обнаружившие в свое время интерес к творческой работе по физике, по окончании школы поступают на физико-математические факультеты или технические вузы и успешно там учатся.

Многие общие вопросы теории проблемного обучения сегодня уже решены в трудах М.И. Махмутова, Т.В. Кудрявцева, И.Я. Лернера и др. Большой вклад в разработку теории и практики проблемного обучения внесли исследования В.Г. Разумовского, основные результаты которых изложены в его книге « Развитие творческих способностей учащихся». Полезные идеи и методические разработки содержатся в работах Н.М. Зверевой, А.В. Усовой, М.М. Терентьевой. И все же пока еще нельзя сказать, что учитель физики в достаточной степени готов к внедрению на своих уроках проблемного обучения. Проблемность идеи внедрения такого обучения состоит в том, что учитель в недостаточной степени вооружен методической литературой, чтобы успешно осуществлять проблемное обучение. А это приводит в свою очередь к преувеличенно осторожному отношению к нему, неуверенности в возможности широкого применения его на уроках.

Для реализации проблемного обучения учителю физики в настоящее время необходимы как конкретные методические разработки отдельных уроков и тем, гак и разработки широкого плана, раскрывающие пути осуществления проблемного обучения в различных видах учебной работы ио предмету: при изложении нового материала учителем, выполнении учащимися самостоятельных экспериментальных работ, при решении задач, выполнении домашних заданий. Но прежде всего должны быть решены некоторые вопросы общего характера.

Одним из главных является вопрос о принципах отбора центральных проблем, составляющих логическую основу системы проблемного обучения физике.

Также необходимо выявить основные особенности проблемного обучения при изучении различного по содержанию материала (физические явления, законы, теории). Поэтому целью данной работы является: определить эффективность проблемного обучения на уроке физики и рассмотреть пути практической реализации проблемного обучения в преподавании физики, основываясь на основных методах проблемного обучения, предложенные Махмутовым М.И.:

• Информационно - сообщающий метод преподавания. Исполнительский метод учения.

• Объяснительный метод преподавания. Репродуктивный метод учения.

• Инструктивный метод преподавания. Продуктивно-практический метод учения.

• Объяснительно побуждающий метод преподавания. Частично-поисковый метод учения.

• Побуждающий метод преподавания. Поисковый метод учения.

II Основная часть

2.1 Структура и содержание курса физики с точки зрения задач проблемного обучения.

Используя методы проблемного обучения на уроках физики можно при минимальных затратах времени получить максимальный эффект в развитии мышления и творческих способностей учащихся. Поэтому вопрос об отборе наиболее ценных проблем, связанных между собой в единую систему, нельзя решать в отрыве от структуры курса и содержания материала. Что это значит? Структура каждого курса определяется общими идеями, положенными в основу его построения, например структура механики вытекает из главной методической идеи: показать, как на протяжении всего курса решается основная задача механики - определение положения движущего тела в пространстве в любой момент времени. Следовательно, главные проблемы должны способствовать логически последовательному раскрытию стержневой методической идеи курса и обеспечивать активную мыслительную работу учащихся. (Р.И. Малофеев «Проблемное обучение физике в средней школе ». Рассмотрим это на примере. При изложении кинематики в учебнике в соответствии с логикой познания в последовательном порядке рассматриваются усложняющие виды движения: прямолинейное равномерное, прямолинейное неравномерное, криволинейное движение (равномерное движение точки по окружности).

Соответственно и основные проблемы могут быть сформулированы следующим образом:

• Как определить положение прямолинейно и равномерно движущегося тела в произвольный момент времени?

• Как определить положение прямолинейно и равноускоренно движущегося тела в произвольный момент времени?

• Как определить положение тела при равномерном вращении в произвольный момент времени?

При переходе к динамике возникают, связанные с кинематикой основные проблемы: при каких условиях происходит прямолинейное и равномерное движение тела; прямолинейное и равноускоренное; какие виды сил встречаются в природе.

Главные проблемы, вытекающие из структуры курса, образуют логическую цепь связанных между собой проблем. На их основе уже составляются частные проблемы, целью которых является последовательное раскрытие главных проблем.

Например, первая из названных выше проблем кинематики - определение положения тела в произвольный момент времени, движущегося равномерно и прямолинейно, - распадается на две частные проблемы:

• От чего вообще зависит положение тела, движущегося прямолинейно и равномерно в той или иной произвольно взятый момент времени? (При обсуждении выясняется, что это положение зависит от выбора системы координат, скорости тела, его начального положения).

• Как выразить в виде формулы зависимость между координатой тела и временем при заданных скорости и начальной координате?

Главные и частные проблемы решаются под руководством учителя на уроках, посвященных изучению нового материала. В результате их решения ученики приобретают новые теоретические знания. Важно, чтобы эти проблемы были направлены в первую очередь на решение главных задач, вытекающие из центральной методической идеи курса. Тогда они не будут носить случайный . произвольный характер и вся система учебных проблем будет подчинена общей цели - наиболее полному раскрытию центральной методической идеи курса и одновременно развитию мышления и творческих способностей учащихся.

Часто вызывает затруднение у учителей физики подбор проблемных задач и заданий, отвечающих методическим идеям того или иного раздела курса физики. Можно воспользоваться краткими итогами в конце каждой главы в некоторых учебниках физики, кроме того, во всех учебниках, начиная с седьмого класса,  в каждом содержатся упражнения, вопросы и задания, четко указывающие, какой материал подлежит первоочередной отработке и закреплению. Таким образом, все учебники могут быть использованы как руководство для определения тематики проблемных задач и заданий.

Возьмем, к примеру, тему, с которой начинается изучение физики, - «Первоначальные сведения о строении вещества» (7кл.) Если посмотреть вопросы, задания и упражнения. Приводимые в учебнике по этой теме, то нетрудно увидеть: они подобраны таким образом, что ученики могут хорошо усвоить основные положения молекулярно-кинетической теории (все тела состоят из молекул, между которыми имеются промежутки; эти молекулы взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания; молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении). Очевидно. И проблемные задания должны быть направлены на активное усвоение учащимися именно этих главных вопросов. Надо показать простые опыты, с помощью которых можно доказать, что между молекулами твердых и жидких тел имеются промежутки, или опыты, дающие возможность установить, одинаковы или различны силы взаимного притяжения между молекулами у двух разных металлов, допустим, у меди и стали. (Две тонкие проволоки, имеющие равные площади поперечного сечения, подвешены за концы. Их постепенно нагружают. Медная проволока обрывается значительно быстрее, следовательно, молекулы стали взаимодействуют сильнее).

Однако было бы не правильно думать, что проблемное обучение должно всегда «подстраиваться» к структуре курса и его содержанию. В свою очередь и проблемное обучение предъявляет к содержанию и структуре курса физики определенные требования. Наибольшей ценностью обладает такое построение учебного материала, которое позволяет раскрыть логику развития важнейших физических идей и теорий, где знания являются наиболее обобщенными и поэтому наиболее ценными. Подобный подход знакомит учеников с фундаментальными проблемами, возникавшими в физике, и путями их решения. Эти проблемы возникали каждый раз, когда обнаруживались противоречия между вновь открываемыми опытными фактами и прежними представлениями, неспособными их объяснить. Преодоление таких противоречий всегда означало появление новых или существенное развитие существующих теорий.

«... Каждый раз, когда научное знание в данной области принимало законченную форму теории, опыт и наблюдение вне нас существующего мира обнаруживали новые факты, которые никак не укладывались в рамки теории и , наоборот, явно ей противоречили. Под давлением новых фактов вырастала новая теория», - писал советский ученый А.Ф. Иоффе.

Требования проблемного обучения к структуре и содержанию курса физики затрагивают и методологические, и педагогические основы обучения и воспитания учащихся. Эти требования непосредственно смыкаются с задачей формирования научного мировоззрения.

Последовательность действий при составлении системы главных проблем.

• Сначала определяют стержневую идею данного раздела курса физики, которая вытекает из общих целей и задач обучения и воспитания в процессе преподавания физики с учетом конкретного физического материала. Например, в оптике - это развитие представлений о природе света; в электричестве - параллельное развитие двух основных понятий: об электрическом заряде, с одной стороны, и о полях (электрическом, магнитном, электромагнитном) - с другой.

• Выделяют основные этапы (основные логические линии) в развитии центральной, стержневой идеи.

• Формируют проблемы, решения которых создают переход от одного этапа к другому.

1.2. Организация проблемной ситуации и решение учебных проблем.

1.  Интерес учащихся, а, следовательно, и их познавательная активность будет зависеть от того, как ставится проблема и каким путем учащиеся будут введены в проблемную ситуацию. Можно выделить несколько способов создания этих ситуаций.

• Ситуация неожиданности создается при ознакомлении учащихся с явлениями, выводами, фактами, вызывающими удивление, которые кажутся парадоксальными и поражают своей необычностью. Основой для создания такой ситуации часто служат занимательные опыты, которые можно подобрать по многим темам программы. Например, искривление луча - явление полного отражения света, замерзание воды в теплой комнате (при испарении эфира) - явление испарения и т.д.

• Ситуация конфликта используется в основном при изучении физических теорий и фундаментальных опытов. Но можно использовать и при изучении текущих вопросов программы. Выдвигая очередную учебную проблему, учитель может высказать и обосновать взаимоисключающие, но на первый взгляд логичные гипотезы, предложив учащимся разобраться в возникшем противоречии.

• Ситуация предположения состоит в том. что учитель предполагает возможное существование какой-либо новой закономерности или явления. При этом он вовлекает учащихся в исследовательский поиск. Например, приступая к изучению электромагнитной индукции, учитель может выдвинуть следующее предложение:

Известно, что возникновение электрического тока всегда вызывает появление магнитного поля. Нельзя ли получить в известном смысле обратное явление: возбудить электрический ток в проводнике с помощью магнитного поля? Учащиеся обсуждают различные предположения для исследования выдвинутой проблемы. Роль учителя состоит в том, чтобы направить ход обсуждения в нужное русло, не задерживаясь подолгу на ошибочных соображениях.

• Ситуация опровержения создается в тех случаях, когда учащимся предлагается доказать несостоятельность какой- либо идеи, доказательства, проекта. Например, надо доказать несостоятельность проекта, положенного в основу романа Жюля Верна «Из пушки на Луну», а также несостоятельность проектов вечных двигателей и т.д.

• Ситуация несоответствия возникает в тот момент, когда жизненный опыт, понятия и представления, стихийно сложившиеся у учащихся, вступают в противоречие с научными данными. Очень часто, например, учащиеся считают, что воздух не способен оказывать давление. Но можно поколебать их уверенность в этом, приведя пример: вода оказывает давление на погруженные в нее тела, так почему же воздух не может оказывать давление? Теперь можно предложить детям высказать аргументы «за» и «против» той и другой точек зрения. А потом найти теоретическое, а затем и опытное доказательство для разрешения созданной проблемной ситуации, продемонстрировав опыт с раздавливанием стекла. Этим самым доказать существование атмосферного давления.

• Ситуация неопределенности возникает в тех случаях, когда предъявляемое проблемное задание содержит недостаточно данных для получения однозначного решения. Тогда учащийся должен обнаружить недостаточность данных, затем либо внести их и решение становится определенным, либо провести исследование и определить границы, в которых может изменяться искомое неизвестное.

Однако не всегда возникает необходимость в применении таких способов. Нередко сформулированная учителем проблема своим содержанием уже вызывает интерес учащихся. Будит их мысль, вовлекает в активную познавательную деятельность, т.е. создает проблемную ситуацию. Например, при изучении явления теплопроводности, когда учащиеся уже знают, что теплота может передаваться постепенно от более нагретой части тела к менее нагретой, можно поставить вопрос:

Почему в помещениях под потолком температура воздуха бывает выше, чем в низу, около поля, хотя нагреватели (батареи отопления) находятся внизу?

Здесь учащиеся сталкиваются с принципиально новым для них явлением. Его нельзя объяснить передачей теплоты путем теплопроводности. Вопрос заинтересовывает учащихся - создается проблемная ситуация.

2. Педагогическая эффективность проблемного подхода зависит не только от удачного подбора проблемы и способа создания проблемной ситуации, но и от того, как учитель организует процесс решения проблемы, какова степень участия в этом школьников.

Существуют следующие этапы организации процесса решения проблемы:

• Постановка проблемы;

• Попытка найти выход из затруднения, вспоминая сходные ситуации, встречающиеся ему ранее, с тем, чтобы применить уже известную схему решения.

• Разработка способов проверки гипотезы и ее осуществление. Малофеев Р.И. предлагает два основных способа - теоретическое обоснование гипотезы и экспериментальное доказательство. Теоретическое обоснование может проводиться методом математического анализа, геометрическим или графическим способом и путем логических рассуждений. Экспериментальное доказательство используется при изучении нового материала, когда высказываемые учащимися предположения и их обоснования проверяются на опыте.

1.3.Вариативность проблемности и учет индивидуальных особенностей учащихся.

Вариативность означает возможность выбора такого варианта проблемного подхода к изучению материала, который в наибольшей мере отвечает конкретным условиям данного класса. При подборе учебные проблемы, используемые на данном уроке могут варьировать, также может варьироваться и степень активности учащихся в решении проблемы, т.е. варьируется и содержание проблемы и уровень проблемности. Это относится ко всем видам учебной работы по физике: объяснению нового материала, выполнению учащимися самостоятельных экспериментальных заданий на уроке, решению задач на уроке и к домашним заданиям.

Рассмотрим, как осуществляется вариативность проблемного обучения и учет индивидуальных особенностей при объяснении нового материала.

При объяснении нового материала составляют два или три различных варианта проблемного подхода, которые рассчитаны на классы с высокой подготовкой, средней, слабой. Например, в теме на закон Архимеда (7 кл.) в сильном классе после демонстрации действия архимедовой силы последовательно одну за другой можно поставить следующие проблемы: 1) объяснить причину появления архимедовой силы;

2) вывести формулу величины архимедовой силы (использовать рис. в учебнике);

3)предложить способ опытного определения величины архимедовой силы;

4)предложить способ опытной проверки формулы F= pgV. Обычно ученики сильного класса 1,3,4 проблемы решают вполне самостоятельно, а при решении второй проблемы требуется некоторая направляющая помощь учителя.

В среднем классе решение второй проблемы может не пойти, и тогда проблемная беседа превратится в обычное объяснение учителя. Поэтому здесь после опыта, обнаруживающего действие архимедовой силы, целесообразно предложить 1, 3 и 4 проблемы, а вывод формулы сделать в заключение урока самому учителю.

Наконец, в слабом классе можно использовать тот же план, что и в среднем, но при большей помощи учителя. А можно объяснить весь основной материал самому учителю, а в заключение урока провести фронтальный исследовательский эксперимент, на который затратить 12-15 минут.

Но всегда учителю необходимо учитывать индивидуальные особенности учащихся.

Для вовлечения в работу всех учеников класса необходимо очень четко сформулировать проблему и обязательно убедиться в том, что все хорошо поняли, для чего достаточно спросить несколько слабых учеников. Не следует торопиться с обсуждением, т.е. не следует начинать его сразу, как только первый ученик поднимет руку. Это очень важно, так как, во-первых, есть возможность обдумать идею решения тем ученикам, которые не отличаются быстротой мышления, во-вторых, обсуждение всегда оказывается более интересным и содержательным, когда высказываются различные идеи решения.

И, наконец, очень важно спрашивать систематически тех, кто не проявляет активности, поощряя их в случае удачного выступления. Опыт показывает, что при соблюдении этих условий в рабочем состоянии удается держать всех учеников класса и постепенно развивать интерес к творческой работе у большинства из них.

1.4 Объяснение учебного материала с использованием проблемного обучения.

При объяснении нового материала в основном используют две формы проблемного обучения: проблемное изложение и поисковую беседу. В первом случае проблему ставит и решает учитель. Он не просто излагает материал, а размышляет вслух над проблемой. Рассматривает возможные подходы и пути ее решения. Одни из них в процессе рассуждения он отвергает как несостоятельные, другие принимает и развивает. Таким образом, он постепенно приводит к верному решению. Проблемное изложение применяется в тех случаях, когда материал совсем новый или слишком сложный для того, чтобы можно было организовать его коллективное обсуждение, вовлечь учащихся в поисковую беседу.

Проблемное изложение материала помогает школьникам глубже понять идеи, положенные в основу великих экспериментов. Малафеев Р.И. в работе «Проблемное обучение физике в средней школе » очень интересно предлагает в форме проблемного изложения рассмотреть опыт Кавендиша по определению гравитационной постоянной. ( Малафеев Р.И. Проблемное обучение физике в средней школе. М. Просвещение 1993г., стр. 62—64). Кроме этого он отмечает, что , готовя материал для проблемного изложения, учителю следует выделить именно тот материал, который ученики должны записать в тетради, хотя бы в виде конспектов или в форме плана.

Другая форма проблемного обучения - поисковая беседа. Смысл ее - привлечь учащихся к решению выдвигаемых на уроке проблем с помощью подготовленной заранее учителем системы вопросов. Поисковая беседа может быть использована в тех случаях, когда ученики обладают необходимыми знаниями для активного участия в решении выдвигаемых проблем.

Чаще всего поисковая беседа охватывает не весь новый материал, изучаемый на уроке, а какую-то его часть или несколько частей. Однако есть и такие вопросы (небольшие темы), где изучение может быть организовано полностью в форме поисковой беседы.

1.5 О зависимости проблемного обучения от характера изучаемого материала.

В школьном курсе физики изучается разнообразный по содержанию материал. Можно выделить следующие вопросы, составляющие структурную основу его содержания: физические явления, факты, физические законы, физические теории;

а) Рассмотрим, каковы же особенности проблемного обучения и способы его организации при изучении физических явлений?

Чтобы ответить на этот вопрос Малофеев Р.И. предлагает следующую типичную схему изучения физических явлений:

• Наблюдение явления. Это не пассивный процесс созерцания явления: оно

предполагает активную работу мысли, памяти. Для того, чтобы направить мысль учеников при наблюдении в нужное русло, учитель может до или в ходе наблюдения поставить перед учащимися определенные задачи: например, подметить характерные особенности в демонстрируемом явлении и попытаться их объяснить и т.д. Таким образом происходит осмысление и делаются следующие шаги в познании этого явления.

• Выявление характерных особенностей явления. Как правило эти особенности обнаруживаются уже в ходе наблюдения. Учитель может сам отметить эти особенности, но лучше если сделают это сами учащиеся (кипение).

• Установление связей данного явления с другими, ранее изученными явлениями, и объяснение причины его возникновения. Например, при изучении конвекции обнаруживается связь с тепловым расширением тел и всплывание тел в жидкостях и газах. От сюда - причина конвекции: нагретые части жидкости или газа всплывают, при этом происходит перенос энергии от нижних слоев жидкости или газа к верхним.

• Введение новых физических величин и констант, характеризующие изучаемое явление. Представление о физическом явлении будет полным, если будут введены физические величины, характеризующие данное явление. Например, важнейшими особенностями явления плавления и отвердевания кристаллических тел являются постоянство температуры и необходимость сообщения телу строго определенного (при данных условиях) количества теплоты в течении всего процесса. Эти особенности характеризуются температурой плавления и удельной теплотой плавления. Соответственно при изучении явления испарения и конденсации вводятся понятия « температура кипения» и «удельная температура парообразования» и т.д.

• Установление количественных закономерностей, относящихся к рассматриваемому явлению. Например, при изучении плавления выявляется зависимость между количеством теплоты, необходимым для плавления, и массой тел; при изучении отражения света - зависимость между углами падения и отражения и т.д.

• Практическое применение физических явлений. Это завершающий этап изучения физических явлений, который позволяет показать использование его для объяснения принципа действия технических установок, для решения задач и выполнение практических заданий. На этом этапе происходит уточнение и углубление знаний о физическом явлении.

Итак, какие же возможности для проблемного обучения открываются при изучении физического явления. Проблемный подход можно использовать на каждом этапе изучения явления. Но особенно наибольшие возможности для такого обучения открываются при выявлении природы явления. Например, атмосферное давление можно начать с демонстрации занимательного опыта с яйцом, вползающим в графин. Он всегда вызывает изумление учащихся, (см. «Занимательные опыты по физике»). В ходе демонстрации возникает проблема, разрешить которую учащиеся не могут, т.к. знаний для немедленного ответа у них не хватает. Поэтому можно продемонстрировать заранее подготовленный опыт - прогибание резиновой пленки под действием атмосферного давления. Учащиеся понимают, что прогибание пленки связано с откачиванием воздуха из цилиндра; с внешней стороны на пленку действует какая-то сила. Постепенно они приходят к выводу, что прогибание пленки можно объяснить только давлением на нее окружающего воздуха, поскольку другие тела не действуют. После этого они сравнительно легко отвечают на вопрос: «Почему до откачивания воздуха из цилиндра пленка прогибалась?» Можно показать опыт с поднятием воды вслед за поршнем и раздувание резиновой камеры, помещенный под колокол воздушного насоса. Учитель просит предсказать результаты этих опытов. После этого ученики могут объяснить опыт с яйцом, вползающим в графин.

Общий вывод, который делают учащиеся из опытов: атмосферный воздух производит давление на все находящиеся в нем тела. Затем с направляющей помощи учителя учащиеся выясняют природу атмосферного давления,

б)   проблемное изучение физических законов. Закон - это необходимое, существенное, устойчиво повторяющееся отношение между явлениями.

Изучаемые в школе физические законы по способу их установления делятся на следующие группы: законы, устанавливаемые экспериментально, и законы, устанавливаемые теоретически.

Есть законы, устанавливаемые только опытным путем. Например, закон Паскаля, Закон Ома для участка цепи (VIII кл.), законы Ньютона и т.д. Никаких теоретических обоснований этим законам не дано.

Опытное получение закона может быть организовано либо на основе демонстрационного эксперимента учителя, либо путем самостоятельного эксперимента учащихся. Когда эксперимент проводится учителем, проблемный подход при этом чаще всего состоит в привлечении учащихся к поиску общей идеи экспериментального исследования и планированию его отдельных этапов. Такого рода проблемный подход типичен для тех случаев, когда на опыте исследуется функциональная зависимость между физическими величинами, т.е когда получается математическое выражение. Законы, устанавливаемые теоретически. Вывести закон теоретически можно аналитическим, геометрическим и графическим способами или же получить как результат последовательно проведенного логического рассуждения. Например, закон сохранения импульса выводят аналитическим способом, законы фотоэффекта - путем логического рассуждения, опирающегося на основные положения квантовой теории света. Но необходимо отметить, что проблемный подход при теоретическом выводе возможен в сравнительно немногих случаях, т.к. теоретические проблемы учащиеся решают медленнее, чем экспериментальные, и с меньшей самостоятельностью. Примеры проблемного подхода при теоретическом выводе закона представлены в работах Махмутова М.И. Проблемное обучение. М. Педагогика, 1975; Мочалова Н.М. Методы проблемного обучения и границы их применения. Издательство Казанского университета 1979г.; Малофеев Р.И. Проблемное обучение физике в средней школе. М. Просвещение 1993г.

Проблемное изучение физических теорий. Развитие физических теорий всегда происходило на основе преодоления противоречий между сложившимися представлениями и новыми фактами, опытными данными, которые не укладывались в рамки их представлений. Иногда противоречие между опытом и теорией приводило к полному краху теории. Так обстояло дело, например, с теорией теплорода, когда в результате установления известных опытных фактов произошло ее крушение, повлекшее за собой возникновение МКТ; была опроверг нута теория «дальнодействия» и т. д. И наоборот, противоречия между теорией и опытом вели к уточнению отдельных существенных положений теории, ее усовершенствованию.

Уяснение учащимися важнейших противоречий между опытом и теорией позволяет им глубже понять логику развития физики и сами идеи, заложенные в основу физических теорий. Очень хорошо показаны примеры организации проблемного изучения ряда теорий в работе Малофеева Р.И. (итоги работы учителей в экспериментальных классах г Кургана).

1.6  Проблемное обучение и самостоятельный эксперимент учащихся.

В настоящее время самостоятельный эксперимент учащихся на уроке физики осуществляют в форме лабораторных работ, фронтальных опытов и физического практикума. Фронтальные лабораторные работы и опыты составляют основу практической, экспериментальной подготовки при обучении физике.

Известно, что выполнение лабораторных работ по инструкциям снижает степень самостоятельности учащихся; при этом все ученики (и сильные и слабые) находятся в одинаковых условиях. В большом затруднении обычно оказывается и учитель при оценке работ. Нередко оценку ставим главным образом за качество оформления отчета. Поэтому выполнение экспериментальных работ в виде небольших экспериментальных проблем (без инструкции) часто устраняет отмеченные затруднения учителя при оценке работ. У учителей, не проводивших лабораторные работы проблемного характера, нередко возникают сомнения в возможности их проведения: как быть с учениками, которые не найдут достаточно быстро общей идеи решения поставленной задачи?; можно ли вообще творческий процесс так жестко регламентировать во времени и т.д. Можно сказать с уверенностью, что лабораторные работы проблемного характера не только реальны, но и необходимы. Успешное выполнение учащимися таких работ возможно при правильной методике их организации и проведения. В настоящее время накоплен достаточный опыт для успешного проведения таких лабораторных работ учителями ряда школ городов Казани, Кургана. Киева, Липецка и т.д.

Приведу пример из опыта курганских учителей по проведению лабораторной работы проблемного характера в X кл. «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока» (см. приложение).

Проблемный эксперимент можно использовать и при изучении и при закреплении нового материала. Но было бы совершенно не правильно противопоставлять проблемный эксперимент перед экспериментом, выполняемый по инструкции. Опыт показывает, что применение проблемных экспериментов может быть очень эффективным средством обучения и развития учащихся, однако это возможно при условии разумного сочетания их с экспериментальными работами учащихся, выполняемыми по инструкции. Дело в том, что, во-первых, далеко не каждой работе можно придать проблемный характер и, во-вторых, даже если это возможно, то не всегда целесообразно.

Проблемный эксперимент не может иметь места в следующих случаях:

• Когда идея исследования слишком сложна, чтобы учащиеся могли найти ее самостоятельно;

• Когда имеют существенное значение отдельные детали эксперимента, которые учащиеся вряд ли смогут предусмотреть самостоятельно;

• Когда цель эксперимента сводится к формированию первоначальных умений и навыков учащихся (например, измерительных) или к наблюдению явлений, если проблема отсутствует (например, при наблюдении картины магнитных полей постоянных магнитов, броуновского движения и т. д.).

Но даже и в тех случаях, когда проблемная задача может быть поставлена, следует подумать о том, посильна ли она основной массе учащихся. Если нет уверенности в этом, проблемный эксперимент проводить нецелесообразно, например, если предыдущий материал, знание которого необходимо для выполнения проблемного задания, усвоен учениками слабо.

Опыт показывает, что проблемный эксперимент проходит наиболее успешно, когда небольшая группа учеников класса (3-6 человек) полностью самостоятельно выполняет задание, а преобладающая часть - с небольшой помощью учителя. Целесообразность (или нецелесообразность) применения проблемного эксперимента зависит во многом и от субъективных обстоятельств: общего уровня усвоения подготовленности учащихся данного класса, уровня усвоения ими тех вопросов, знание которых необходимо для выполнения работы, уровня практических умений и навыков, а также от того, насколько освоились учащиеся класса с проблемной формой проведения эксперимента.

1.7  Проблемное обучение при решении физических задач.

Решение физических задач в учебном процессе по физике занимает очень важное место. Проблемность обучения при решении физических задач предполагает систематическое применение в процессе обучения творческих задач, задач проблем. Что следует понимать под проблемной или творческой задачей? В книге «Творческие задачи по физике в средней школе» В.Г. Разумовский отвечает, что творческой задаче присуща существенная новизна в самом подходе к ее решению, а также необходимость поиска принципа решения. Разумовский В.Г. называет основные признаки творческой задачи: « Это задача, в которой сформулировано определенное требование, выполнимое на основе знания физических законов, но в которой отсутствуют какие- либо прямые и косвенные указания на те физические явления, законами которых следует воспользоваться для решения этой задачи». Отсутствие в задаче таких данных, которые являются прямой или косвенной подсказкой идеи решения, делает задачу творческой, т.е. превращает ее в проблему.

Но нередко возникает спор: можно ли ту или иную задачу считать творческой (проблемной). Понятие «задача-проблема» (творческая задача) не является абсолютным, ибо нельзя провести совершенно четкой границы между понятиями «логическая задача» и «творческая задача». Если говорить совершенно строго, то лишь тренировочные задачи, решаемые по одному образцу (когда меняются лишь числовые данные), полностью лишены творческого содержания. Всякий отход от шаблона уже означает выход за пределы прежней ситуации, следовательно включает элементы проблемности, требует поиска нового способа решения. Например, решение задач на расчет сопротивления по формуле R= р 1 / S не требует никакого выхода за пределы известной ситуации, если однажды подобная задача решалась. Но уже задача определить площадь поперечного сечения (или диаметр) проводника означает выход за пределы прежней ситуации, предлагает поиск нового, ранее не применявшегося учеником способа решения. Однако элемент новизны задачи и элемент интуиции в мышлении здесь все же настолько незначительны, что задачу вполне можно рассматривать как чисто логическую. Творческий компонент в значительной мере усиливается, если искомое неизвестное формулируется в терминах, не связанных непосредственно с используемой формулой. Например: «Определите материал проводника»,(а не удельное сопротивление)

Творческий компонент еще больше возрастает, если конкретные данные в задаче отсутствуют, например, если ученикам предлагается придумать общий способ определения материала металлических проводников на основе знаний, которые они приобрели при изучении только что пройденного материала. Такие задачи еще не принято называть творческими, т.к. задача не содержит «существенной новизны» ; такие задачи не являются и чисто логическими. Тем не менее такие подготовительные задачи совершенно необходимы в системе проблемного обучения.

Говоря о значении творческих задач, В.Г Разумовский отмечает, что только такие задачи ведут к приобретению учащимися по-настоящему глубоких знаний. Многолетняя практика использования творческих задач подтверждает этот вывод.

1.8  Проблемное обучение при выполнении домашнего задания.

На уроке ввиду ограниченности времени редко возникает возможность предложить учащимся достаточно сложные проблемные задания. В этом случае хороши домашние проблемные задания, которые открывают более широкие возможности, чем задания, выполняемые в классе. Поэтому в системе проблемного обучения проблемные домашние задания незаменимы.

Надлежащий развивающий эффект проблемного домашнего задания дают лишь в том случае, если они используются регулярно. Опыт показывает, что здесь очень важно соблюдать меру, правильно дозировать задания. Длительные перерывы расхолаживают учащихся, но и излишняя плотность заданий порой оказывается вредной: у некоторых учеников наступает усталость от таких заданий. Однако у учеников, проявляющих повышенный интерес к физике и способных к творческой деятельности, интерес к проблемным заданиям очень высок. Поэтому для основной массы учащихся можно предложить оптимальную норму творческих заданий - примерно два задания в месяц.

Главными принципами организации творческой домашней работы учащихся являются:

1. систематичность применения проблемных заданий при рациональной их дозировке;

2. учет индивидуальных особенностей учащихся и организация дифференцированной работы с ними.

Индивидуальные различия в творческих способностях у учащихся необычайно велики, поэтому они должны быть выявлены до начала организации систематической творческой работы учащихся.

Методы диагностики интересов и творческих способностей учащихся:

• Вводные обще - классные (обязательные) проблемные задания двух основных типов: конструкторские и исследовательские. Они дают первое представление о творческих возможностях отдельных учеников.

• Задания для желающих. Они позволяют уточнить первоначальное представление об учащихся. Обычно на эти задания отзываются те, кто проявляет действительный интерес к физике и творческой деятельности.

• Индивидуальные беседы с теми, кто проявил интерес к новому делу.

Вся эта работа позволяет в короткий срок (2-3 недели) сделать примерную классификацию учащихся по интересам и способностям и начать дифференцированную работу с ними. Оптимальным, как показал опыт, является деление учеников на три группы: 1 слабые, не проявляющие интереса к физике; 2 успевающие по физике, но не проявляющие особого интереса к ней и к творческим заданиям; 3 ученики, сразу обнаруживающие явный интерес к творческой работе.

Цели в работе с каждой группой:

• с первой группой - пробудить первоначальный интерес и веру в свои силы;

• в работе со второй группой необходимо выяснить причину отсутствия интереса;

в работе с третьей группой как можно раньше определить направленность их интересов и с учетом этого строить индивидуальную работу с ними.

3     организация работы на высоком (оптимальном) уровне трудности;

4     гармоническое развитие творческих способностей;

5   организация осознанной перспективы в работе учеников, обнаруживших склонности и способности к творческой деятельности в области физики.

Некоторые вопросы методики применения проблемных домашних заданий.

Текущие задания обычно дают на небольшой срок, например, на 2-3 дня. Задания по теме или задания, охватывающие материал различных тем, дают на более длительный срок -5-7 дней. Если ученик приносит работу, которую он не успел

15

закончить или в каких-то отношениях еще несовершенную, целесообразно продлить ему срок выполнения задания, не выставляя оценки и не снижая за это в последствии. Работая над проблемными заданиями, учащиеся могут пользоваться консультациями учителя.

При оценке проблемных домашних заданий учитывается не только правильность решения, но и его простоту и оригинальность.

Коллективное обсуждение итогов и анализ результатов являются важной частью работы учащихся над проблемными заданиями. Обычно для анализа выбирают самые оригинальные, интересные работы, в которых использованы принципиально различные идеи решения или различная методика выполнения. Кроме того, обсуждению подвергаются и работы, содержащие поучительные ошибки.

Об основных типах домашних проблемных заданий можно почитать в работах Махмутова М.И.; Малофеева Р.И.; Мочаловой Н.М.

1.9  Проблемное обучение и внеурочная работа.

Особое значение приобретает проблемность при организации внеурочной работы учащихся. Ведь этой работой занимаются, как правило, наиболее способные и увлеченные физикой дети.

Основной формой организации внеклассного творчества учащихся в настоящее время является кружок. Эта форма работы позволяет проводить занятия с учащимися систематически и в течение длительного времени. Без этого нельзя добиться каких- нибудь серьезных результатов. Но недостаток кружковой работы - это малый охват учащихся. Но спасают дела и массовые формы внеурочной работы: вечера, конференции, олимпиады и т.д. Но и эта форма работы имеет свой недостаток: не позволяет организовать систематическую работу. Большой опыт ряда школ г. Кургана привел к выводу, что наиболее лучшей формой организации проблемного обучения в неурочное время являются круглогодичные творческие конкурсы. Они позволяют вести с учащимися систематическую работу. Эта форма работы вызывает у учащихся огромный интерес.

III Заключение.

В заключение хочется отметить, что творческая деятельность предполагает обширные знания, высоко развитое логическое мышление, гибкость ума, а также способность предвидеть результат исследования до проведения точно обоснованных доказательств.

Для развития творческих способностей необходимо в ходе обучения ставить учащихся в такие ситуации, в которых они вынуждены высказывать предположения, строить догадки, проявлять и развивать интуицию. С этим прекрасно справляется метод проблемного обучения. И как писал И.Д. Ушинский: «Внутренняя занимательность преподавания основана на том законе, что мы внимательны ко всему тому, что 1) ново для нас, но не только ново, чтобы быть совершенно незнакомым и по тому непонятным, новое должно дополнять, развивать или противоречить старому - словом, быть интересным, благодаря чему оно может войти в любую ситуацию с тем, что уже известно; 2) возбуждает и дает удовлетворение возбужденному внутреннему чувству».

Таким образом, именно в проблемном обучении заложены большие возможности для развития самостоятельности и творческих способностей учащихся. По этому проблемное обучение займет достойное место среди других методов обучения.

Литература:

1. М.И. Махмутов «Современный урок» М. 1985г.

2. В.Г. Разумовский «Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике» М. 1975 г.

3. Р.И. Малофеев «Проблемное обучение физике в средней школе»

М. 1993

4. Н.М. Зверева «Активизация мышления учащихся на уроках физики» М. 1980г

5. Н.М.Мочалова «Методы проблемного обучения и границы их применения» Казань 1979г

6. Н.М.Мочалова «Организация проблемного обучения» Казань 1978г.

7. JI.A. Иванова «Активизация познавательной деятельности учащихся при изучении физики» М. 1983 г

8. Ф.Я. Байков «Проблемно - программированные задания по физике в средней школе» М. 1982г.

9. Ланге В.Н « Физические парадоксы и софизмы» М. 1978г.

10.М.Е. Тульчинский «Качественные задачи по физике (6-7кл.)» !976г.

11.Журнал «Физика в школе» № 1,2 1997г. № 1,6 1998г.

Скачано с www.znanio.ru