ПРОЕКТНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ
ТЕХНОЛОГИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ УЧАЩИХСЯ ПО ФИЗИКЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.. 4
ЦЕЛИ и ЗАДАЧИ ПРОЕКТНОГО И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ОБУЧЕНИЯ 6
МЕТОДИКА ПРОЕКТНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ УЧАЩИХСЯ.. 11
ПРОЕКТЫ УЧАЩИХСЯ.. 13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 22
Объект исследования ‑ процесс обучения физике в средней школе.
Предмет исследования – технологии проектного и исследовательского обучения в физике.
Цель исследования ‑ анализ, поиск и теоретическое обоснование оптимальных форм и методов применения технологий проектного и исследовательского обучения при изучении физики.
Методологическая база:
• философские, психологические и педагогические концепции познания;
• дидактические закономерности учебного познания;
• достижения и тенденции развития общей и частной методики обучения.
Задачи исследования:
1. Определить сущность проектной и исследовательской технологии в обучении.
2. Изучить тенденции развития применения проектной и исследовательской технологии в обучении физике.
3. Рассмотреть возможность объединения проектной и исследовательской технологии а при обучении физике.
4. Проверить эффективность использования объединенной проектной и исследовательской технологии при обучении физике в средней школе.
Проектная деятельность как источник развития сферы образования и разновидность профессионально-педагогической активности в истории культуры формировалась достаточно длительный период. Первоначально проектирование тесно вплеталось в ткань жизнедеятельности, не выделяясь в самостоятельный вид деятельности. Философы рассматривали проектирование как один из механизмов культуры, способствующий превращению человека в свободно творящее существо. Проектирование как деятельность стало интенсивно развиваться в рамках инженерно-технической деятельности, архитектуры, строительства. На философском уровне проект рассматривается как итог духовно-преобразовательной деятельности. На деятельностном — как результат проектирования. Уже в работах Аристотеля, Т. Мора, Т. Кампанеллы, Р. Оуэна представлены идеальные образы «новой породы людей». Идеал выступает в данном случае как род проекта-цели, воплощающей представление о совершенстве, а проектирование проявлялось на разных уровнях жизнедеятельности общества как стремление активно вмешиваться в несовершенство окружающего мира.
Этот метод более четко оформился в США к 1919 году. В России он получил широкое распространение после издания брошюры В.Х.Килпатрика «Метод проектов. Применение целевой установки в педагогическом процессе» (1925 г.). В 20-е и начале 30-х годов в российских школах широко использовался метод проектов для реализации выдвигаемых задач – развития ученика. Исходный лозунг основателей системы проектного обучения – «Все изжизни, все для жизни».
В разработку теории исследовательского обучения наибольший вклад внесли американские ученые Дж. Дьюи, У.Х. Килпатрик, Э. Паркхерст немецкий педагог Г. Кершенштейнер, французкий педагог С. Френе, а также русские психологи и педагоги В.И. Андреев, П.П. Блонский, М.В. Кларин, В.В. Краевский, И.Я. Лернер, А.М. Матюшкин, А.И. Савенков, И.Ф. Свадковский, М.Н. Скаткин и др.
К настоящему времени нет общепринятого определения понятия «исследовательское обучение». Исследовательским обучением можно назвать такой вид обучения, когда изучение и усвоение знаний, умений и навыков осуществляется в процессе исследовательской деятельности учащегося под руководством педагога. Есть и такое определение рассматриваемого понятия: Исследовательское обучение — особый подход к обучению, построенный на основе естественного стремления учащегося к самостоятельному изучению окружающего мира.
Концепция исследовательского обучения была разработана в трудах американского философа и педагога Дж. Дьюи. По его утверждению, чужие слова и книги могут дать знания, но воспитывают не они, а опыт. Он пишет о том, что призвание школы — не изымать молодежь из окружающей деятельной среды и заставлять изучать сведения о том, как познавали мир другие люди, она должна давать возможность для проявления стремлений к освоению мира, для интеллектуальной инициативы ребенка. Он считал, что в процессе обучения надо исходить из четырех основных детских инстинктов: делания, исследовательского, художественного и социального. На основе этих инстинктов развиваются интересы ребенка; используя их, школа может превратить обучение в продуктивный и увлекательный процесс. Для этого обучение должно быть организовано так, чтобы учащийся оказывался в позиции исследователя.
Таким образом, можно сделать вывод, что несмотря на современное разделение технологий проектного и исследовательского обучения, они являются неразрывными частями друг друга и работа учащихся над проектом не может быть без проведения даже какого либо самого малого исследования.
Проектный метод обучения
Основные принципы метода проектного обучения — диалогичность, проблемность, интегративность и контекстность.
• Диалогичность предполагает вступление учащегося в диалог с собственным «Я» и с другими участниками проекта — так раскрываются особенности личности.
• Проблемность знаменует начало энергичной мыслительной работы, связанной с необходимостью решения заданной ситуации.
• Интегративность определяется наилучшим соединением давно сформировавшихся систем усвоения знаний и правил обучения.
• Контекстность подразумевает разработку проектов, близких к жизни учащихся, и осознание их важности для общества.
Основная цель проектного обучения — научить детей находить решения без вмешательства взрослого. Учитель лишь мотивирует и направляет ребенка, в случае необходимости подсказывает, где найти нужную информацию.
Кроме основной, у метода проектного обучения есть и другие цели:
• создавать мотивацию к обучению;
• привлекать каждого члена группы к самостоятельной работе;
• совершенствовать познавательные, организаторские, профессиональные и другие способности учащихся;
• повышать самооценку детей;
• развивать системное, критическое и аналитическое мышление;
• учить использовать полученные знания для решения, в т.ч. практических жизненных задач.
Эффективность проектного обучения заключается в том, что учащиеся мотивированы на самостоятельную работу и поиск информации в разных источниках от библиотек до интернета. Они учатся распределять время и работать с полученными данными, организуют работу в группах и приобретают навыки коллективного или индивидуального принятия решений.
Обязательное условие создания проекта — существование четких представлений о конечном итоге деятельности, об этапах работы над проектом и способах его реализации.
Проекты делятся на виды по шести разным основаниям:
1. По содержанию:
2. По основному методу:
3. По характеру координирования проекта:
4. По продолжительности выполнения:
5. По количеству участников:
Исследовательский метод обучения
Исследовательский метод обучения предполагает самостоятельное прохождение учениками всех этапов эксперимента вплоть до анализа полученных результатов.
Цели исследовательского метода обучения:
Среди основных целей использования исследовательского метода обучения находится также развитие у детей следующих умений:
Каждый из учебно-исследовательских методов обучения предполагает проведение работы в различных направлениях.
При этом вся она может быть дифференцирована по цели, изучаемому объекту, месту и времени проведения и т.д. Так, различают:
Исследования по цели. Они бывают инновационными, то есть предполагающими получение новейших научных результатов, а также репродуктивными, то есть ранее кем-то полученными.
Исследования по содержанию. С одной стороны они подразделяются на теоретические и экспериментальные, а с другой - на естественнонаучные и гуманитарные. Первые из таких исследований осуществляются при проведении учениками собственных экспериментов и наблюдений. Вторые производятся при изучении и дальнейшем обобщении материалов и фактов, которые содержатся в различных источниках. Помимо этого, по своему содержанию учебные исследования подразделяются на моно-, межпредметные, а также надпредметные. При использовании первых из них ученики получают навыки и умения в пределах только одного научного направления. Межпредметные исследования способны решить поставленную задачу при привлечении знаний по нескольким дисциплинам. Надпредметные работы учеников выходят за рамки тех учебных планов, которые имеются в образовательном учреждении.
Исследования по методам проведения. Например, по физике они могут быть калориметрическими, спектральными и т.д.
Исследования по месту, а также по времени их проведения. В этом случае они бывают внеклассными или урочными.
Исследования по продолжительности бывают долговременными, проводимыми на протяжении нескольких лет или месяцев, среднесрочными (несколько недель или дней) и краткосрочными (урок или определенная его часть).
Анализируя приведенные выше сведения, опять-таки можно сделать вывод о непосредственной схожести и идентичности двух рассмотренных выше технологий обучения и самое главное о необходимости их комплексного применения в учебном процессе.
Рассмотрим применяемую мной методику проектно-исследовательской технологии индивидуального обучения учащихся.
В своей педагогической деятельности я стараюсь использовать проектно-исследовательский метод обучения для учащихся заинтересованных в изучении физики.
Именно заинтересованность в изучении различных физических явлений, процессов, механизмов и приборов является основной движущей силой данного процесса.
В начале изучения физики (7 класс) использую «Метод кратковременных фронтальных проектов», который заключается в создании собственных моделей по таким например темам как: «Простые механизмы», «Сообщающиеся сосуды» и т.д. В результате проверки и анализа созданных учащимися проектов выделяю наиболее перспективных учащихся для предложения им на проектной неделе лицея более сложных и долговременных проектов.
На начальном этапе работы с проектом учащейся может иметь и оценку «удовлетворительно» по учебному предмету «Физика». В процессе работы над проектом или последующими проектами учащейся как правило, в итоге добивается хороших и отличных оценок по данному предмету.
Проектно-исследовательская деятельность учащихся это особая кропотливая работа с каждым из них, требующая особого отношения и внимания.
Выработанные мною принципы проектно-исследовательской деятельности учащихся:
1. Коллектив проекта – не более 2 человек.
2. Идея проекта принадлежит учащимся, роль учителя – организация обсуждения, уточнение приоритетных задач.
3. Самостоятельный выбор учащимися формы реализации проекта, обязательно материальное воплощение (модель, действующий образец, демонстрация и т.д.).
4. Определение круга решаемых вопросов и масштаба поиска информации.
5. Ориентация на межпредметный характер проекта.
6. Определение контрольных точек выполнения проекта.
Стараюсь нацелить учащихся на долгосрочные масштабные проекты, которые выполняются достаточно длительное время, с последующей презентацией на различных научно-практических конференциях и выставках.
Защита своих проектов не только в родном лицее, но и на городских, областных, межрегиональных и всероссийских конференциях дает учащимся уверенность в себе, позволяет сделать выбор своей будущей профессией, побывать на различных научных площадках страны.
Перечислю основные успешные проекты выполненные учащимися нашего лицея:
Связь компьютерных систем с использованием лазерных излучателей
Беляков Юрий, ученик 11 А класса
Водянов Владислав, ученица 9А класса
Цели проекта:
1. Изучить принципы построения, возможности и области практического применения со-временных лазерных систем связи.
2. Изучить теоретические основы распространения лазерного излучения в атмосфере.
3. Разработать и испытать модель лазерной системы связи на основе вычислительной платформы Arduino.
4. Выработать предложения по созданию и внедрению лазерных систем связи в новых об-ластях науки и техники.
Объект работы:
1. Персональные компьютеры.
2. Вычислительная платформа Arduino.
3. Сервоприводы.
4. Лазерный модуль 650nm для Arduino.
5. Приемники лазерного излучения для Arduino.
Задачи проекта:
1. Создание модели лазерной системы связи на основе вычислительной платформы Arduino.
2. Разработка алгоритма наведения и модели позиционирования и лазерного излучателя на приемник лазерного излучения.
3. Получение экспериментальных данных по дальности и надежности связи.
4. Анализ полученных результатов и выработка предложений по внедрению.
Программа реализации проекта:
1. Подбор и изучение теоретического материала.
2. Изучение основных теоретических положений по организации лазерной связи.
3. Изучение систем лазерной связи и их практического применения.
4. Анализ существующих проблем лазерных систем, поиск путей решения.
5. Разработка модели лазерной системы связи.
6. Подбор необходимого оборудования.
7. Создание модели лазерной системы связи.
8. Проведение испытаний, получение экспериментальных данных.
9. Выработка предложений для реализации в практических целях.
Автоматизированное устройство фитоосвещения растений.
Аляев Александр Олегович, ученик 8В класса
Авдеева Кристина Юрьевна, ученица 9А класса
Актуальность проекта:
1. Освещение растений светом оптимальных длин волн обеспечивает макси-мальное поступление энергии для фотосинтеза.
2. Устройство является автоматизированным, что позволяет экономить элек-троэнергию и оптимально “досвечивать” растения в темное время суток.
3. Использование микроконтроллера и RGB-светодиодов обеспечивает любой спектральный состав освещения в пределах спектральных характеристик используемых светодиодов.
Цели проекта:
1. Разработать устройство автоматизированного фитоосвещения растений.
2. Разработать и апробировать различные режимы освещения растений.
Задачи проекта:
1. Подобрать оборудование.
2. Изучить его возможности и особенности.
3. Протестировать разработанное устройство.
Программа реализации проекта:
1. Подбор и изучение теоретического материала по:
- влиянию спектра освещения на рост растений;
- вычислительной платформе «Arduino»;
2. Подбор необходимого оборудования для создания вышеуказанного устройства.
3. Разработка электрической схемы и конструктивного исполнения данного устройства.
4. Разработка алгоритма функционирования устройства.
5. Создание программного обеспечения для обеспечения функционирования данного устройства.
6. Тестирование устройства и программного обеспечения.
7. Анализ результатов тестирования и выработка предложений для реализации в практических целях.
Физические основы построения модели
Роботизированной Волновой Электрической Станции (РВЭС)
Дьячков Даниил Александрович, ученик 9 «А» класса
Цель:
Создать модель волновой электростанции с минимальной себестоимостью электроэнергии.
Задачи:
1. Разработать модель роботизированной волновой электростанции.
2. Рассмотреть физические основы предложенных преобразований волновой энергии.
3. Произвести предварительные расчеты энергоэффективности РВЭС работающий по принципу осциллирующего водяного столба с конусными концентраторами.
4. Разработать 3D модели волновых башен РВЭС.
Объект исследования:
Физические характеристики волны.
Физика процесса преобразования волновой энергии Мирового океана.
Предмет исследования:
Получение максимального КПД при преобразовании волновой энергии в электрическую, с минимальными технологическими затратами.
Актуальность выбранной темы:
1. Использование природной энергии Мирового океана.
2. Экологичность проекта.
3. Автоматизированное управление работой электростанции.
Smart Aeroponics System
Роботизированная система выращивания растений с использованием принципов аэропоники
Дьячков Даниил Александрович, ученик 10А класса
Аляев Александр Олегович, ученик 9В класса
Проблема:
В основном в продуктах тепличного сектора аграрной промышленности не хватает витаминов и микроэлементов. Современные знания в области агротехники позволяют исправить этот недостаток и выращивать продукты с заранее заданным минеральным составом. Но при современных способах выращивания продуктов ЭТО НЕ ВЫГОДНО!!! Это главная проблема, на решение которой направлен наш проект.
Для решения выбранной проблемы была создана роботизированная система выращивания растений, которая работает по принципу аэропоники - Smart Aeroponic System.
Цель:
Создать устройство, которое возможно внедрить в тепличный сектор аграрной промышленности, тем самым решив проблему продуктов низкого качества.
Создаваемое устройство должно обеспечить выращивание высоко качественного продукта, с такой же (или более высокой) рентабельностью что и существующие промышленные теплицы.
Задачи:
1. Добиться максимальной автономности функционирования теплицы.
2. Обеспечить минимальную стоимость устройства и себестоимость выращивания растений.
3. Уменьшить сроки созревания продуктов без потери качества.
Общий принцип работы теплицы заключается в чередовании идеальных условий для ускоренного роста растений и стрессового воздействия для провоцирования синтеза витаминов. Выработка витаминов в растениях подробно описана в научной статье«Содержание витаминов в зависимости от условий» А.А. Нечипоровича, члена-корреспондента АН СССРhttp://lsdinfo.org/soderzhanie-vitaminov-v-zavisimosti-ot-uslovij/
Physical Experiment with Augmented Reality Smart Education
Физический Эксперимент с Дополненной Реальностью Умного Образования
Аляев Александр Олегович, ученик 10А класса
Цель:
Определить основные принципы внедрения дополненной реально-сти в школьный физический эксперимент. Разработать устройства, для демонстрации физического эксперимента с использованием в них элементов дополненной реальности.
Задачи:
1. Изучить основные принципы построения и применения систем до-полненной реальности.
2. Рассмотреть варианты использования дополненной реальности при проведении физического эксперимента.
3. Разработать несколько вариантов физического эксперимента с ис-пользованием дополненной реальности.
Фигуры Хладни
Из прошлого в настоящее.
Кравчук Анна, ученица 9 класса
Цели работы:
1. Получить с помощью звуковых волн фигуры Хладни,
2. Проверить, как меняется картина распределения узлов и пучностей сыпучего материала от частоты звуковой волны.
3. Рассмотреть образование фигур Хладни различными сыпучими материалами.
Задачи:
1. Собрать и проанализировать информацию о фигурах Хладни.
2. Провести ряд опытов по получению фигур Хладни.
3. Проанализировать результат.
Актуальность данной работы заключается в том, что на примере образования фигур Хладни, можно ярко проиллюстрировать такой раздел физики как «Механические колебания и волны», заинтересовать учащихся интересными физическими экспериментами.
Живя в мире, наполненном звуками, мы редко задумываемся, что же такое звук и какое влияние он оказывает на нас. А в окружающем нас пространстве беззвучно перемещаются «немые» волны различной частоты. Природой человеку дан слуховой аппарат. Звук он слышит, а увидеть звуковые волны не может. Визуализация звуковых волн является одним из красивейших зрелищ, которые можно увидеть своими глазами при помощи экспериментов.
Создание энергоэффективной приточно-вытяжной вентиляции
с рекуперацией тепловой энергии для
индивидуального использования
Ткаченко Даниил, ученик 10А класса
Актуальность проекта:
Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепловой энергии для ин-дивидуального использования (далее Рекуператор), позволяет повысить энергоэффективность, решить проблему энергосбережения в квартире или в частном доме.
Удаляемый воздух несет в себе большой запас тепловой энергии, подмешивание его в поток наружного, позволяет повысить температуру приточного воздуха, тем самым снизится требуемая мощность нагревательного элемента. Рекуператорные установки играет большую роль в жизни человека, ведь с установкой пластиковых окон отсутствует вентиляция, а в связи с этим развиваются некоторые болезни.
Цель проекта:
Создать рекуператор для решения проблемы проветривания в помещении.
Задачи проекта:
-Изучить особенности рекуперации тепла.
-Создать макет рекуператора со своей конструкцией.
Программа реализации проекта
1. Подбор и изучение теоретического материала о рекуперации тепла.
2. Теоретический расчет энергоэффективности рекуператора.
3. Разработка вариантов конструкции рекуператора.
4. Поиск необходимых материалов и оборудования для создания макета.
5. Изготовление рекуператора.
6. Тестирование
полученного изделия.
Анализ и расчет бактерицидных рециркуляторов облучателей
воздуха
Кравчук Анна Дмитриевна, ученик 10А класса
Аляев Александр Олегович, ученик 11А класса
Цель исследования:
Изучить принцип работы бактерицидного рециркулятора воздуха, рассмотреть порядок расчета его эффективности работы и дать рекомендации по изготовлению данного устройства собственной конструкции.
Задачи:
1. Изучить принцип работы бактерицидных рециркуляторов-облучателей воздуха.
2. Произвести расчет эффективности данных устройств.
3. Разработать на основе проведенного расчета экспериментальный образец устройства для применения в нуждах лицея.
Основными методами исследования являются:
- работа с научной литературой;
- поиски анализ информации в сети Интернет;
- практическая работа по созданию прибора ультрафиолетовой очистки воздуха.
Изготовление и калибровка датчика температуры для модели автономного роботизированного многофункциональногомодульного транспортного средства, изучения и обслуживания водоемов малой глубины на основе робототехнического комплекта Lego Mindstorms EV3
Королева София, ученица 6 класса
Цель:
Изготовить датчик температуры для использования с микропроцессорным блоком LEGO MINDSTORMS Education EV3, в модели роботизированного водного транспортного средства.
Задачи:
1. Изучить технические данные микропроцессорного блока LEGO MINDSTORMS Education EV3 и штатного датчика температуры.
2. Подобрать полноценную замену штатного датчика температуры.
3. Разработать конструкцию датчика с учетом погружения в воду.
4. Произвести калибровку датчика температуры и обеспечить вывод информации в стандартных единицах (градусах Цельсия).
Как показывает практика проектно-исследовательской деятельности в лицее, к сожалению не все учащиеся могут заниматься таким родом деятельности. Проектно-исследовательская деятельность в первую очередь требует от учащихся достаточно больших затрат времени. Во-вторых наличия заинтересованности в этой сфере, ну и кроме того высокого уровня самодисциплины, который необходим для правильного распределения своего свободного времени от учебы.
Одной из основных проблем в проектно-исследовательской деятельности учащихся является самостоятельная работа во всех ее аспектах, это и поиск информации и написание описательной части, создание презентации и т.д. Несмотря на раннее приобщение к сети Интернет, на первоначальном этапе учащиеся испытывают достаточно большие трудности с поиском информации, ее анализом и сортировкой. В большинстве случаев можно говорить о нехватке «пытливости ума».
Как видно из перечня проектов годовой костяк проектно-исследовательской группы составляет 3-5 человек, с постоянной ротаций в связи с окончанием школы и началом изучения физики.
Результатом проекто-исследовательской деятельности учащихся является:
1. Повышение успеваемости (не только по физике, но и по большинству предметов).
2. Осмысление метапредметного характера окружающего мира.
3. Осознанный выбор следующего места учебы и будущей профессии.
4. Активная жизненная позиция.
5. Продолжение проектно-исследовательской деятельности в ВУЗе.
Таким образом, подводя итог, можно констатировать следующее:
1. Вовлечение учащихся в проектно-исследовательскую деятельность по предмету должно осуществляться сразу же по началу изучения предмета.
2. Первые шаги в проектно-исследовательской деятельности - простые фронтальные кратковременные проекты по отдельным темам (наприме: «Простые механизмы», «Сообщающиеся сосуды» и т.д.).
3. Отбор учащихся по результатам выполнения простых проектов для выполнения более сложных и долговременных.
4. Участие как можно в большем числе городских, региональных и всероссийских конференциях и выставках.
Эффективность проектно-исследовательского обучения заключается в том, что учащиеся мотивированы на самостоятельную работу и поиск информации в разных источниках от библиотек до интернета. Они учатся распределять время и работать с полученными данными, организуют работу в группах и приобретают навыки коллективного или индивидуального принятия решений.Все проекты уникальны и оригинальны, направлены на решение конкретных задач.
Приоритетное условие успеха — мотивированность учащихся, их заинтересованность и понимание важности подобной работы.
Скачано с www.znanio.ru
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.