Применение компьютерных технологий для формирования познавательной активности школьников при обучении физике

Размещено на http://www.allbest.ru

Применение компьютерных технологий для формирования познавательной активности школьников при обучении физике

Г.П. Стефанова, И.А. Крутова

Главная задача современного обучения достижение высокой эффективности учебного процесса. На уроке необходимо создать такие условия, при которых полноценное усвоение физических знаний было бы доступно каждому ученику и поддавалось контролю со стороны учителя. Развитие компьютерных технологий и приход их в школу существенно расширяет возможности учителя в управлении познавательной деятельностью школьников.

Преподавание физики, в силу особенностей самого предмета, представляет собой благоприятную сферу для применения современных информационных технологий. Информационные технологии применяются учителями как при проведении уроков, так и в организации внеурочной деятельности учеников.

Информационные технологии на уроках физики можно применять в следующих направлениях: мультимедийные сценарии уроков или фрагментов уроков; подготовка дидактических материалов для уроков; использование готовых программных продуктов по своей дисциплине и многое другое.

Каждый человек обладает свойством все знания, умения и качества личности он приобретает только сам, в процессе собственной деятельности. Если учитель лишь объясняет материал, то ученики, в лучшем случае, могут воспроизвести понятие или формулировку закона, научного факта, но не осознают, каково содержание деятельности по созданию данного физического знания, и не умеют использовать его в ситуациях, которые встречаются в жизни. В этом случае говорить об усвоении знаний не приходится: знание, которое не используется в конкретной деятельности, быстро забывается.

Знания, полученные при изучении русского языка, английского языка, математики, используются человеком в жизни потому, что постоянно возникает потребность говорить, писать, считать. Физика же наука «недеятельностная», и учитель физики вынужден искусственно создавать ситуации, побуждающие учащихся к выполнению определенной деятельности. На наш взгляд, физическое знание можно считать усвоенным только в том случае, если ученик овладел деятельностью по его «созданию» и применению в любой конкретной ситуации.

Для разработки технологии обучения школьников применению физических знаний в определенных жизненных ситуациях наиболее эффективным представляется использование деятельностного подхода в обучении, основные идеи которого нашли отражение в работах психологов Л. С. Выготского, В. В. Давыдова, П. Я. Гальперина, А. Н. Леонтьева, Н. Ф. Талызиной. Выделим положения деятельностной теории, которые могут быть положены в основу разработки методики обучения учащихся познавательной деятельности, связанной с применением физических знаний в конкретных ситуациях.

1. В педагогической практике под познавательной деятельностью понимается любая деятельность учащихся в процессе учения. В рассматриваемой теории понятие «познавательная деятельность» значительно уже. Под познавательной деятельностью понимается деятельность, целью которой является не накопление суммы научных фактов, а овладение способами получения и применения знаний в любых практических ситуациях.

Знания нужны человеку не сами по себе, а для решения задач, возникающих в практической и теоретической деятельности. Однако задачи, с которыми человек может встретиться в ходе своей деятельности, крайне многообразны, и научить решению всех их невозможно. Достичь этого можно единственным способом: обучение учащихся решению конкретных задач сделать средством для выделения обобщенного способа деятельности, а затем научить их применять обобщенный способ для решения задач в любой новой ситуации.

2. Исследования психологов показали, что все знания и умения приобретаются учеником только в соответствующей деятельности. Все виды деятельности имеют свою структуру и состоят из определенной системы действий, выполнение которой обеспечивает достижение цели деятельности. Совокупность условий для успешного выполнения действий называют ориентировочной основой деятельности (ООД). П. Я. Гальперин выделяет три типа ООД и соответственно три способа ориентировки, предопределяющие три типа учения [1].

Ориентировочную основу первого типа составляют образцы действия и его продукт. Никаких указаний на то, как нужно выполнять действие, не дается. Ученики ищут пути выполнения задания вслепую, методом проб и ошибок. Действия для ученика остаются неосмысленными: изменение несущественных условий ведет к значительному нарушению действия. Перенос знаний и умений на новые задания очень ограничен.

Ориентировочная основа второго типа содержит не только образцы действий, но и все указания на то, как их правильно выполнять. Эти указания даются ученикам в готовом виде и в конкретной форме. В этом случае обучение идет быстро и без ошибок. Однако перенос на новые задания ограничен наличием в их составе элементов, идентичных элементам уже освоенных знаний.

Ориентировочная основа третьего типа отличается тем, что ориентиры предоставляются ученику в обобщенном виде, характерном для целого ряда явлений. Для каждого случая ориентировочная основа действия составляется учеником самостоятельно на основе обобщенного метода. Сформированное таким образом действие обнаруживает свойство широкого переноса на выполнение многих задач.

Таким образом, существует три типа учения: методом проб и ошибок, путем действия по образцу и путем применения обобщенного метода. Формируемое действие имеет наилучшие характеристики при организации обучения по третьему типу.

Чтобы сделать человека независимым от условий, в которых он будет действовать, необходимо сформировать у него какую-либо деятельность в обобщенном виде. Для этого специальным образом подбираются задания, количество которых зависит от сложности действия и составляет 8-10 заданий по каждому действию. При этом подбираемые ситуации должны быть различными.

3. Отличительным признаком любой человеческой деятельности являются то, что она всегда начинается с постановки цели, руководство которой позволяет получить конечный продукт с требуемыми свойствами. Наличием идеального плана деятельности человек и отличается от животного. При этом деятельность только тогда позволяет получить продукт с заранее заданными свойствами, если цель этой деятельности сформулирована самим человеком на основе возникшей у него потребности (такую цель называют сознательной). Поэтому этапу составления ООД должен предшествовать мотивационный этап, который позволяет человеку принять цель данного действия и сформулировать ее. Для того чтобы у учащихся возникла потребность в решении учебной задачи, должна быть создана ситуация, побуждающая к формулированию цели деятельности (в виде познавательной задачи), и организован соответствующий анализ этой ситуации. учащийся познавательный физика обучение

По общему признанию психологов, изначальным (пусковым) моментом познавательной деятельности является стремление узнать неизвестное. «Мышление всегда начинается с проблемы или вопроса, с удивления или недоумения, с противоречий. Этой проблемной ситуацией объясняется вовлечение личности в мыслительный процесс, он всегда направлен на разрешение какой-то задачи» [2].

Вопрос о способах создания ситуаций, побуждающих учащихся к познавательной деятельности, один из важных для современной психологии, педагогики и частных методик. Ученые, педагоги, учителя предлагают различные способы создания у учащихся ситуативного интереса. Однако четкого ответа на вопрос, как создать ситуацию, в которой у учащихся возникла бы внутренняя познавательная потребность, пока не найдено. Деятельностный подход в обучении позволяет предопределить возможный путь решения этой проблемы: так как человек осознает только то, что составляет содержание его деятельности, ситуация только тогда вызовет познавательную потребность, если она возникает в собственной деятельности ученика и является для него значимой.

4. В качестве основных критериев усвоения действий и понятий в деятельностной теории выступают следующие характеристики:

1) обобщенность понятий и действий способность учащихся применять сформированные понятия и действия в условиях, в той или иной степени отличающихся от условий обучения, широта переноса;

2) сознательность усвоения способность ученика правильно действовать в конкретной ситуации и правильно аргументировать свои действия;

3) прочность сформулированных действий способность учащихся использовать полученные ими знания и умения как сразу после обучения, так и спустя некоторое время;

4) сокращенность действия и мера его освоения способность обучаемого выполнять каждое следующее действие с большей скоростью, чем предыдущее [3].

Сравнение трех типов учения позволяет выдвинуть предложение, что разрабатываемая методика обучения учащихся познавательной деятельности по применению физических знаний будет наиболее результативной, если выбрать путь, соответствующий организации обучения по третьему типу.

Рекомендации психологов позволяют определить число ситуаций, в которых ученику необходимо выполнить определенную деятельность, чтобы физическое знание было усвоено. Число ситуаций должно быть порядка десяти. Это соответствует данным психологических исследований, согласно которым для овладения деятельностью её необходимо выполнить не менее 8-10 раз. В рамках разрабатываемой методики под контрастными заданиями будем понимать ситуации трёх типов: а) обладающие всеми признаками понятия, под которое они подводятся; б) не обладающие некоторыми признаками; в) имеющие неопределённые признаки. При этом ситуации должны описывать такие условия, в которых человеку когда-либо придётся эту деятельность выполнять, и не только в школьном возрасте.

Выделенные психологами критерии усвоения действий и понятий могут быть использованы для оценки результативности разработанной методики обучения учащихся познавательной деятельности, связанной с применением физических знаний.

Усвоение учащимися знаний темы осуществляется с применением задач-упражнений. Задачи-упражнения являются новым дидактическим средством и представляют собой задания, в которых описаны конкретные ситуации с реальными объектами, а требование соответствует виду деятельности, в котором это знание используется: распознавание или воспроизведение физического явления, физического объекта; нахождение значения физической величины; составление уравнения и др. Задачи-упражнения выполняются с опорой на физическое знание, подлежащее усвоению. Они могут быть представлены как словесно, так и в виде рисунков, графиков, таблиц, а также предполагать возможность выполнения предложенной деятельности с реальными объектами и приборами.

Эффективность этапа применения знаний повышается, если учителем создается потребность в данном виде деятельности. Для того чтобы учащиеся сами сформулировали задание по применению знаний, учитель обращается к ним с вопросом: «В каких видах деятельности может быть применено знание, полученное нами на сегодняшнем уроке?» Учащиеся предлагают свои варианты, после корректировки которых учитель формулирует задание. После этого школьникам предлагается разработать в обобщенном виде способ выполнения этого задания и записать его в тетрадях в виде программы действий. Затем организуется деятельность учащихся по выполнению задания в каждой ситуации с опорой на разработанный способ действий.

Таким образом, подготовительная работа учителя физики к организации деятельности школьников на этапе применения знаний предполагает выполнение следующих действий: 1) формулировка цели, побуждающая школьников к выполнению деятельности с опорой на физическое знание; 2) составление программы достижения поставленной цели; 3) подбор или составление ситуаций, которые позволяют сформировать данную деятельность; 4) выбор оптимального вида представления для описания каждой ситуации;

5) проверка соответствия составленного набора ситуаций представленным выше требованиям.

Для управления познавательной деятельностью школьников по усвоению физических знаний нами разработано новое дидактическое средство, в котором сформулированы задания по применению знаний, к каждому заданию подобрано не менее 8 конкретных ситуаций, выделены способы выполнения заданий в обобщенном виде. Оно называется «Рабочая тетрадь по физике» и предназначено для усвоения учащимися основных физических понятий, законов и научных фактов [4]. Название пособия подчеркивает, что оно используется учеником на уроке, не заменяя при этом тетрадь по физике, в которой ученик ведет записи во время получения новых физических знаний, выполнения практических работ. В данном пособии ученик выполняет иные виды деятельности: составляет программу выполнения задания в обобщенном виде, многократно тренируется в её исполнении при распознавании и воспроизведении конкретных ситуаций, решении задач-проблем, объяснении явлений. Все эти виды деятельности выполняются с опорой на физические знания и позволяют ученику усвоить их прямо на уроке без специального заучивания.

Ситуации заданий интересны для учащихся, так как позволяют применить знания по физике для решения практически значимых проблем. Неоценимую помощь в создании таких дидактических средств предоставляет компьютер, в котором создается банк задач-упражнений по всем темам школьного курса физики. Это облегчает подготовительную работу учителя физики, так как имеется возможность быстрого доступа к дидактическим средствам, позволяющим организовать процесс усвоения физического знания.

Приведем пример одного задания из «Рабочей тетради по физике».

Задание. Выделите рычаг и изобразите действующие на него силы в следующих ситуациях. Разработайте способ выполнения задания (см. рисунки).

Такие умения, как планирование и выполнение деятельности по распознаванию и воспроизведению конкретных ситуаций, соответствующих знанию, должны контролироваться не в конце изучения темы, а на контрольных этапах цикла усвоения знаний и действий.

Для организации деятельности по применению знаний учителем разрабатывается презентация, состоящая из следующих слайдов: формулировка задания, описание восьми ситуаций, программа выполнения задания последовательность действий, выполнение которых приводит к достижению цели, поставленной в задании.

Размещено на http://www.allbest.ru

Способ выполнения задания разрабатывается учащимися самостоятельно с опорой на «созданное» на уроке знание. В процессе обсуждения с учащимися действий, последовательное выполнение которых приводит к достижению цели деятельности, поставленной в задании, по мере предложения ими правильного ответа способ появляется на экране. Далее она многократно применяется в конкретных ситуациях. Описание каждой новой ситуации (в виде текста, рисунка, графика и т. п.) появляется на экране только после того, как все учащиеся класса реализовали действия способа и получили правильный ответ в предыдущей ситуации (см. рисунок).

Остановимся подробно на разработанном нами электронном образовательном ресурсе, позволяющем управлять деятельностью школьников на этапе применения знаний. Он включает в себя систему презентаций по каждой теме школьного курса физики. Каждая презентация состоит из слайдов, на которых приведены:

- формулировка задания;

- физические знания, с опорой на которые возможно достичь цели деятельности, сформулированной в задании;

- описание конкретных ситуаций;

- способ выполнения задания;

- описание ситуации, способа деятельности в обобщенном виде, решение данной ситуации;

- формулировка ситуаций для контроля за усвоением знаний.

Например, для обучения учащихся деятельности по построению изображений в плоском зеркале используется презентация, один из слайдов которой приведен на рисунке.

Каждому ученику предстоит выполнить построение изображения предмета или источника света в восьми конкретных ситуациях.

Способ выполнения задания разрабатывается учащимися самостоятельно с опорой на выделенные физические знания. Способ выполнения задания последовательность действий, выполнение которых приводит к достижению цели, поставленной в задании. В процессе обсуждения с учащимися действий способа по мере предложения ими правильного ответа он появляется на экране. Разработанный способ многократно применяется в конкретных ситуациях.

Рациональная интеграция педагогических и информационных технологий позволяет учителю эффективно управлять процессом усвоения учащимися физических знаний.

Примечания

1. Гальперин П. Я. Основные результаты исследований по проблеме «Формирование умственных действий и понятий». М., 1965. С. 82.

2. Иванова Л. А. Активизация познавательной деятельности учащихся при изучении физики. М.: Просвещение, 1983. С. 289.

3. Талызина Н. Ф. Управление процессом усвоения знаний. М.: Изд-во МГУ, 1984. С. 160-185.

4. Стефанова Г. П., Крутова И. А. Физика: рабочая тетрадь для учащихся 7 класса: учеб. пособие. Астрахань: Изд. дом «Астрахан. ун-т», 2011.

Размещено на Allbest.ru