Организация исследовательской деятельности учащихся при обучении физике

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

НА ТЕМУ: « ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ»

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

ГЛАВА 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ

1.1 Теоретические основы исследовательской деятельности

1.1.1 Исследовательская деятельность - средство активизации познавательной деятельности

1.1.2 Исследовательские умения

1.2 Характеристика видов исследовательской деятельности и ее место в учебно-познавательной деятельности

1.2.1 Виды учебно-исследовательской деятельности

1.2.2 Экспериментально-исследовательская деятельность

1.2.3 Проектно-исследовательская деятельность

1.2.4 Исследовательские задания

ГЛАВА 2. ПОДХОДЫ К ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ

2.1 Возможности организации исследовательской деятельности учащихся

2.2 Организация исследовательской деятельности учителем

2.3 Этапы исследовательской деятельности учащихся

ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПО организации ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ГЛАВА 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ

4.1 Методические рекомендации по организации исследовательской деятельности на уроках физики

4.1.1 Использование исследовательских заданий

4.1.2 Приемы и методы организации исследовательской деятельности

4.1.3 Организация исследовательской деятельности в рамках элективного курса

4.2 Методические рекомендации по организации исследовательской деятельности при обучении физике во внеурочной деятельности

Заключение

Библиографический список

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Не существует сколько-нибудь достоверных тестов на одаренность,

кроме тех, которые проявляются в результате активного участия

хотя бы в самой маленькой поисковой исследовательской работе.

А.Н. Колмогоров

Актуальность. В настоящее время происходят радикальные изменения в обществе, техногенное общество сменяется посттехногенным. Любому типу общества присуща соответствующая система образования. Техногенному обществу свойственна, так называемая, «традиционная» система образования. Посттехногенному нужна принципиально новая система образования, где образование рассматривается как деятельность, направленная на развитие личности посредством обучения и воспитания, а учитель организует познавательную деятельность школьников.

Повышение качества образования и формирование у учащихся ключевых компетенций - важнейшая задача модернизации школьного образования, которая предполагает активную самостоятельную позицию учащихся в учении; развитие общеучебных умений и навыков: в первую очередь исследовательских, рефлексивных, самооценочных.

Модернизация общего образования в целом включает и реформирование физического образования. Физика как общеобразовательный предмет вносит свой вклад в решение задач обучения, воспитания и развития учащихся, подготовки их к труду и жизни. Оживить процесс обучения, создать атмосферу, сопутствующую поиску и творчеству, сделать учебную деятельность увлекательной и интересной, пробудить у учащихся тягу к знаниям поможет решить постановка ученика в условия исследователя, на место учёного или первооткрывателя.

Целью исследования стало выявление методических условий организации исследовательской деятельности, дающих возможность учащимся инициировать самостоятельное мышление для повышения качества обучения. Перед исследованием были поставлены следующие задачи:

1. Анализ литературы, нормативных документов по теме исследования.

2. Разработка методики обучения физике, направленной на организацию исследовательской деятельности.

3. Проведение педагогического экспериментального исследования по организации исследовательской деятельности.

4. Разработка методических рекомендаций для учителей и заданий для учащихся, по организации исследовательской деятельности при обучении физике в общеобразовательной школе.

ГЛАВА 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1.1 Теоретические основы исследовательской деятельности

1.1.1 Исследовательская деятельность - средство активизации познавательной деятельности

Среди важнейших задач, стоящих сегодня перед школой, следует назвать активизацию творческой познавательной деятельности, развитие теоретических и практических умений, овладение школьниками основами естественнонаучного мировоззрения. В фундаментальных исследованиях психологов и методистов показано, что учебно-познавательная деятельность, одной из форм которой являются исследования, играет важную роль в развитии учащегося [5, 14, 17].

А.Н. Леонтьев называет деятельностью «процессы, которые характеризуются психологически тем, что то, на что направлен данный процесс в целом (его предмет), всегда совпадает с тем объективным, что побуждает субъекта к данной деятельности, т. е. «мотивом»» [11]. По мнению Д. Б. Эльконина, «учебная деятельность -- это деятельность, имеющая своим содержанием овладение обобщенными способами действий в сфере научных понятий, ...такая деятельность должна побуждаться адекватными мотивами» [25]. Под исследовательской деятельностью понимается деятельность учащихся, связанная с решением ими творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением и предполагающая наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере. психологический педагогический учебный физика

С точки зрения теории и практики образования наибольший интерес представляют научные исследования. Если в науке главной целью является производство новых знаний, то в образовании цель исследовательской деятельности в приобретении учащимся навыка исследования как универсального способа освоения действительности, развитии способности к исследовательскому типу мышления, активизации личностной позиции учащегося в образовательном процессе на основе приобретения новых знаний (см. схему1).

Под учебно-исследовательской деятельностью школьников понимается деятельность, связанная с поиском ответа на творческую, исследовательскую задачу с заранее неизвестным решением и предполагающая наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере.

По мнению В. И. Андреева, специфика учебной исследовательской деятельности, в отличие от деятельности ученого, заключается в том, что ученик чаще всего осуществляет не весь цикл исследования, а выполняет лишь отдельные его элементы [2].

Схема 1

Виды исследовательской деятельности

И. Я. Лернер выделяет эти элементы в виде этапов учебного исследования:

- определение или осознание цели исследования;

- установление объекта изучения;

- изучение известного об объекте, его элементах и связях между ними;

- постановка проблемы, принимаемой к решению, или осознание ее;

- определение предмета исследования;

- выдвижение гипотезы;

- построение плана исследования;

- осуществление намеченного плана, корректируемого по ходу исследования;

- проверка гипотезы, в том числе экспериментальная, если это необходимо;

- определение значения найденного решения избранной проблемы для понимания объекта в целом; определение сфер и границ применения найденного решения [12].

Мы разделяем позицию В. Я. Синенко, который рассматривает учебную исследовательскую деятельность как интеграцию двух важнейших подходов к обучению физике - принципа цикличности и концепции формирования физических понятий. Принцип цикличности в учебном поиске позволяет отразить в нем научное творчество исследователя, ориентирует учителя и учащихся на объективные этапы исследования. Концепция формирования научных понятий в сочетании с использованием различных видов самостоятельных работ наполняет принцип цикличности дидактическим содержанием, а деятельность учителей по организации учебного исследования делает более целенаправленной [19].

1.1.2 Исследовательские умения

Физика как учебный предмет обладает объективными возможностями для развития общих исследовательских умений и для становления и развития личности ученика при его включении в различные виды познавательной деятельности в учебном процессе [13, 21]. Основные виды учебных умений обозначены в работах д.п.н., академика РАО, профессора А.В.Усовой [22] (см. рис.1).



Рис. 1

К основным познавательным умениям (умения самостоятельно приобретать знания) относятся: а) работа с учебной и научно-популярной литературой, ресурсами Интернета, а на этой основе умения самостоятельно приобретать и углублять знания;

б) проведение наблюдения и формулировки вывода, моделирование и построение гипотезы; в) самостоятельно ставить эксперимент и на его основе получать новые знания, объяснение явления и наблюдаемых фактов на основе имеющихся теоретических знаний, предсказывание следствий из теорий.

К практическим умениям относятся умения пользоваться измерительными приборами, производить математическую обработку результатов измерений, решать различные виды учебных задач. К организационным умениям относятся умения планировать свою деятельность и правильная организация своего рабочего места во время занятий и лабораторных работ. К оценочным умениям относятся умения давать социально-экономическую и экологическую оценку полученным значениям величин в результате решения вычислительных или экспериментальных задач, достоверности результатов измерений. Пути формирования обобщенных умений и навыков учащихся описаны в работах А. В. Усовой [23], через использование различных видов самостоятельных работ и планов обобщенного характера.

В перечне учебных умений можно выделить учебные исследовательские умения (см. схему 2).

Схема 2

Умения, необходимые в решении исследовательских задач: умение видеть проблемы; умение задавать вопросы; умение выдвигать гипотезы; умение давать определение понятиям; умение классифицировать; умение наблюдать; умение проводить эксперименты; умение делать выводы и умозаключения; умение структурировать материал; умение доказывать и защищать свои идеи [3].

1.2 Характеристика видов учебно-исследовательской деятельности и ее место в учебно-познавательной деятельности

1.2.1 Виды учебно-исследовательской деятельности

Основными видами учебно-исследовательской деятельности учащихся являются:

· проблемно-реферативный: аналитическое сопоставление данных различных литературных источников с целью освещения проблемы и проектирования вариантов ее решения;

· аналитико-систематизирующий: наблюдение, фиксация, анализ, синтез, систематизация количественных и качественных показателей изучаемых процессов и явлений;

· диагностико-прогностический: изучение, отслеживание, объяснение и прогнозирование качественных и количественных изменений изучаемых систем, явлений, процессов;

· изобретательско-рационализаторский: усовершенствование имеющихся, проектирование и создание новых устройств, механизмов, приборов;

· экспериментально-исследовательский: проверка предположения о подтверждении или опровержении результата;

· проектно-поисковый: поиск, разработка и защита проекта - особая форма нового, где целевой установкой являются способы деятельности, а не накопление и анализ фактических знаний [24].

1.2.2 Экспериментально-исследовательская деятельность

Исходя из специфики физики как опытной науки, выявлена взаимосвязь повышения продуктивности и гибкости мышления школьников с постановкой исследовательских заданий экспериментального характера. При этом значительная роль отводится основной школе [7, 15].

Экспериментально-исследовательские задания - это такие задания, в которых на основе теоретического анализа ситуации возможно предсказание результатов исследования. Цель эксперимента - создание условий для развития исследовательского мышления и формирования навыков самостоятельной экспериментальной деятельности. Эксперимент позволяет поднять учащихся на более высокий уровень развития познавательного интереса, так как он связывает теорию с практикой, показывает применение теоретических знаний и необходимость их экспериментального подтверждения.

Формы организации учебных занятий, направленных на развитие у ребят самостоятельного экспериментирования, весьма разнообразны: творческий лабораторный практикум, творческие экспериментальные задания, домашние экспериментальные задания, индивидуальное учебное исследование, практикум по моделированию физического эксперимента. Эти формы организации учебных занятий реализуются через проблемно-поисковый, экспериментально-исследовательский и исследовательские методы обучения.

1.2.3 Проектно-исследовательская деятельность

Самой эффективной в плане формирования ключевых компетенций у учащихся является проектная исследовательская деятельность -- деятельность по проектированию собственного исследования, предполагающая выделение целей и задач, выделение принципов отбора методик, планирование хода исследования, определение ожидаемых результатов, оценка реализуемости исследования, определение необходимых ресурсов. Является организационной рамкой исследования [16].

Эксперимент, в данном случае, служит толчком для создания новых технологий обучения, например, метода проблемного подхода к изучению нового материала. Это дает возможность сформулировать у учащихся активное восприятие темы и получить полное представление о деятельности исследователя на различных этапах его экспериментальной работы.

1.2.4 Исследовательские задания

В качестве основного средства организации исследовательской работы выступает система исследовательских заданий. Исследовательские задания - это предъявляемые учащимися задания, содержащие проблему; решение ее требует проведения теоретического анализа, применения одного или нескольких методов научного исследования, с помощью которых учащиеся открывают ранее неизвестное для них знание [4].

Познавательные задачи - специально подобранные учебные задачи, которые не должны быть надуманными, а должны быть как бы выхваченными из окружающей действительности. Одним из составляющих элементов организации познавательной деятельность на уроке является постановка и решение проблемы. Проблема - сложная познавательная задача, решение которой представляет существенный практический или теоретический интерес.

Творческие задачи могут носить форму загадки, составлены на основе необычного и интересного текста, содержат вопрос или задание, ответ на которые требует понимания физического явления.

Урок-исследование. Физическое явление, изучение которого предусмотрено программой по физике, предлагается для самостоятельного наблюдения под руководством учителя.

Ход исследования можно представить в виде цепочки:

· Обоснование темы;

· Постановка целей и задач

· Определение объекта и предмета исследования

· Разработка гипотезы исследования

· Непосредственно исследования

· Результаты

· Оценка полученных результатов и выводы.

Из всего многообразия видов работ, развивающих самостоятельность ребят, можно выделить конструкторскую, в ней заложены широкие возможности формирования умения думать, использовать свои теоретические знания, вести исследования, работать с ручным материалом, справочной литературой.

Выводы. Организация исследовательской деятельности - один из способов развить систему определенного уровня мышления, раскрыть творческие способности учащихся, обучение на новом качественном уровне.

Основным средством организации различных видов учебно-исследовательской деятельности являются задания, активизирующие познавательную деятельность. В ходе решения исследовательских задач формируются исследовательские умения обучающихся.

ГЛАВА 2. ПОДХОДЫ К ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ

2.1 Возможности организации исследовательской деятельности учащихся

В организации исследовательской работы большое значение имеет отбор учебного материала для всех исследований, который должен строго соответствовать основным принципам дидактики: научности, систематичности, последовательности, доступности, наглядности, индивидуальному подходу к учащимся в условиях коллективной работы, развивающему обучению, связи теории с практикой.

При организации исследовательской деятельности решаются следующие задачи:

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

2. 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;

3. использование разных источников информации, приемы ее систематизации, сопоставления, анализа;

4. подкрепление знания практическими делами, с использованием специфических для физики методов сбора, анализа и обобщения информации.

Рассматриваемый вид деятельности можно организовать на различных этапах урока; на различных типах уроков; на элективных курсах; а также во внеурочной деятельности. Система работы с учащимися отражена в схеме 3.

Работа по формированию исследовательских умений должна осуществляться, главным образом, на уроках: на уроках изучения нового материала, уроках решения задач, уроках лабораторных работ. На учебном занятии возможно применение исследовательского метода обучения, нетрадиционных форм занятий, домашних заданий исследовательского характера. Этому способствуют и современные интерактивные технологии, такие как методы проектов и проблемного обучения, а также информационные технологии.

Исследовательская деятельность учащихся многогранна и может быть организована на любом этапе обучения физике: при изучении физической теории; при решении задач; при проведении демонстрационного эксперимента; при выполнении лабораторных работ. Массовая внеурочная работа - это интеллектуальные игры, олимпиады, конференции, телекоммуникационные проекты. Игры организуются в рамках предметных недель.

В идеале исследовательская деятельность должна встраиваться в классно-урочную систему так, чтобы учитель мог сам компоновать необходимые ему учебные модули из отдельных элементов, они должны максимально учитывать действующие учебные программы и требования к учащимся.

2.2 Организация исследовательской деятельности учителем

При организации исследовательской деятельности необходимо подобрать правильно методы, средства и приемы обучения. Основной метод - продуктивный (проблемно - поисковый, эвристический), который предполагает самостоятельное усвоение знаний и способов действий, развитие творческого мышления, перенос знаний в незнакомую ситуацию, видение новой проблемы в традиционной ситуации, преобразование известных способов деятельности и самостоятельное создание новых.

Основные средства, которые нужно использовать учителю

· образец решения задачи (I этап);

· 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.

Основные общедидактические приемы: анализ, сравнение, обобщение и систематизация, выдвижение гипотез, перенос знаний в новую ситуацию, поиск аналога для нового варианта решения проблемы, доказательство или опровержение гипотезы, планирование исследования, оформления результатов исследования. Следует отметить, что обучать элементам исследовательской деятельности необходимо при дифференцированном подходе к обучению физике.

Этапы работы учителя при организации исследований:

1. Мотивация исследовательской деятельности - очень важный этап процесса обучения, если мы хотим, чтобы оно было творческим. Целью мотивации, как этапа урока, является создание условий для возникновения у ученика вопроса или проблемы.

2. Цель исследовательской деятельности - формирование определенных исследовательских умений.

3. Программа действий: при организации образовательного процесса на основе исследовательской деятельности на первое место встает задача проектирования исследования.

1) Планирование деятельности обучающихся.

2) Выполнение исследований.

3) Результаты деятельности обучающихся.

4) Анализ полученных результатов.

5) Корректировка результатов.

4. Результаты исследовательской деятельности (формирование исследовательских умений).

В зависимости от уровня сложности и подготовки учащихся выделяются несколько уровней такого рода обучения. На первом уровне преподаватель ставит проблему и намечает методы ее решения. На втором уровне преподаватель только ставит проблему, учащиеся самостоятельно находят методы ее решения. На третьем уровне учащиеся самостоятельно формулируют проблему и предлагают методы ее решения.

Модели организации учебно-исследовательской деятельности учащихся на различных уровнях обучения представлены в Таблице 1.

Таблица 1

Модель	Модель 1. «Обучение исследованию»	Модель 2. «Приглашение к исследованию»	Модель 3. «Систематическое исследование»
Цель	не столько достижение результата, сколько освоение самого процесса исследования.	развитие проблемного видения, стимулирование поискового мышления	формирование научного мышления, синтез процесса исследования и его результатов
Технология	учитель ставит проблему и намечает стратегию и тактику ее решения, само решение предстоит найти учащемуся. Модель реализуется как форма организации индивидуальной деятельности ученика во внеурочное время.	учитель ставит проблему, но уже метод ее решения ученики ищут самостоятельно. Реализуется как форма организации групповой и коллективной деятельности ученика во время урока.	постановка проблемы, поиск методов ее исследования и разработка решения осуществляется учащимся самостоятельно
Шаги	Шаг 1. Столкновение с проблемой. Шаг 2. Сбор данных - «верификация» Шаг 3. Сбор данных - экспериментирование. Шаг 4. Построение объяснения. Шаг 5. Анализ хода исследования.	Шаг 1. Знакомство с содержанием предстоящего исследования. Шаг 2. Построение собственного понимания замысла исследования. Шаг 3. Выделение трудностей учебного познания как проблемы исследования Шаг 4. Реализация собственного способа построения исследовательской процедуры.	Шаг 1. Определение проблемы. Шаг 2. Выдвижение гипотезы. Шаг 3. Выбор источников информации. Шаг 4. Анализ и синтез данных. Шаг 5. Организация данных для ответа на поставленные вопросы и проверки гипотезы. Шаг 6. Интерпретация данных в соотнесении с социальными, экономическими и политическими процессами.

2.3 Этапы исследовательской деятельности учащихся

Основные этапы учебного исследования, осуществляемые учащимися:

1) Мотивация исследовательской деятельности.

2) Формулирование проблемы.

3) Сбор, систематизация и анализ фактического материала.

4) Выдвижение гипотез.

5) Проверка гипотез.

6) Доказательство или опровержение гипотез.

Одним из способов осуществления мотивации может служить исходная (мотивирующая задача), которая должна обеспечить «видение» учащимися более общей проблемы, нежели та, которая отражена в условии задачи.

Этап формулирования проблемы - самый тонкий и «творческий» компонент мыслительного процесса. В идеале сформулировать проблему должен сам ученик в результате решения мотивирующей задачи. Однако в реальной школьной практике такое случается далеко не всегда: для очень многих школьников самостоятельное определение проблемы затруднено; предлагаемые ими формулировки могут оказаться неправильными. А поэтому необходим контроль со стороны учителя.

Сбор фактического материала может осуществляться при изучении соответствующей учебной или специальной литературы либо посредством проведения экспериментов, всевозможных наблюдений, измерения физических величин и т.д. Эксперименты не должны быть хаотичными, лишенными какой-либо логики. Необходимо задать их направление посредством пояснений, чертежей и т.п. Число испытаний должно быть достаточным для получения необходимого фактического материала.

Систематизацию и анализ полученного материала удобно осуществлять с помощью таблиц, схем, графиков и т.п. - они позволяют визуально определить необходимые связи, свойства, соотношения, закономерности.

Выдвижение гипотез. Полезно прививать учащимся стремление записывать гипотезы точно и лаконично. Не нужно ограничивать число предлагаемых учащимися гипотез. Проверка гипотез позволяет укрепить веру или усомниться в истинности предложений, а может внести изменения в их формулировки. Чаще всего проверку гипотез целесообразно осуществлять посредством проведения еще одного эксперимента. При этом новый результат сопоставляется с ранее полученным результатом. Если результаты совпадают, то гипотеза подтверждается, и вероятность ее истинности возрастает. Расхождение же результатов служит основанием для отклонения гипотезы или уточнения условий ее справедливости.

На последнем этапе происходит доказательство истинности гипотез, получивших ранее подтверждение; ложность же их может быть определена с помощью контрпримеров. Поиск необходимых доказательств часто представляет большую трудность, поэтому учителю важно предусмотреть всевозможные подсказки.

При выполнении работы исследовательского характера, учащиеся должны сами составлять план и этапы выполнения эксперимента, определять необходимое оборудование для выполнения работы, ставить задачи и находить пути их решения, делать выводы. Тогда это и будет - исследовательская работа.

По умению выполнять самостоятельную исследовательскую деятельность возможно формирование групп учащихся: 1-я группа - учащиеся, действующие продуктивно, способные включаться в самостоятельную исследовательскую деятельность, активно в ней участвовать, делать анализ материала, формулировать выводы; 2-я группа - учащиеся, способные включаться в самостоятельную исследовательскую деятельность с помощью учителя, действующие медленнее и менее продуктивно; 3-я группа - учащиеся, у которых недостаточно развиты познавательные способности, действующие по образцу, неспособные вести самостоятельные исследования [10].

Выводы. Исследовательская деятельность может быть организована двумя способами. Во-первых, как компонент традиционного учебного процесса, во-вторых, для педагогического проектирования более эффективного исследовательского метода обучения.

Анализ литературы по проблеме показал, что по отношению к содержанию учебного предмета исследовательская деятельность может выполнять различные функции, поддерживая собственную учебную деятельность ребенка. Для того чтобы внедрение исследовательского метода обучения происходило с наибольшей отдачей, следует, на наш взгляд, уделить внимание качеству и целесообразности его применения.

ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА БАЗЕ МОУ ВАРЕГОВСКОЙ СОШ БОЛЬШЕСЕЛЬСКОГО МР

Анализ нормативных документов, методической литературы и школьной практики, проводимый нами на первом этапе исследования, показал, что одной из актуальных проблем обучения на современном этапе является внедрение исследовательской деятельности в учебный процесс. Уроки с использованием исследовательских заданий повышают мотивацию, пробуждают интерес школьников к предмету; учащиеся с большим желанием участвуют в школьных и районных олимпиадах, телекоммуникационных проектах, выступают на межшкольных конференциях. Это тем более необходимо, так как с 2007-2008 учебного года выпускники средней школы сдают итоговую аттестацию в форме ЕГЭ.

Вареговская СОШ является универсальной, здесь обучается 78 человек, 11 классов комплектов. Наполняемость классов небольшая, она колеблется от 6 до 10 человек. Преподавание физики в 7-9 классах ведется по программе Е.М. Гутник, А.В. Перышкина [8], в 10 - 11 классах по программе Л.Э.Генденштейна, Ю.И.Дика [6].

На втором этапе работы, на базе МОУ Вареговская СОШ Большесельского МР в 2009-2010 учебном году было организовано экспериментальное исследование по организации исследовательской деятельности на уроках физики в 8 классе, в классе обучается 9 человек.

Для того чтобы выявить объективную сторону отношения учащихся к уроку физики, к лабораторным работам, к их форме проведения, мною была проведена анонимная анкета «Моё отношение к уроку физики» (Приложение 1).

Из анализа анкет стало очевидно, что большая часть учащихся отдают предпочтение деятельности, цель которой - активизация познавательной деятельности (см. гистограмму 1).

Анализ ответов учащихся на вопрос: «Учит ли вас урок физики? а) мыслить; б) познавать новое; в) анализировать опыты; г) понять окружающий мир»

Гистограмма 1

Исследовательская деятельность привлекает ребят тем, что они имеют возможность выбирать уровень самостоятельности при выполнении заданий, самостоятельно добывать знания (см. гистограмму 2).

Анализ ответов учащихся на вопрос: «Нравится ли вам выполнять исследовательские лабораторные работы? а) с индивидуальным заданием; б) с общими заданиями, как у всех»

Гистограмма 2

Для осуществления педагогического исследования обучающимся были предложены задания исследовательского характера «Исследование последовательного соединения проводников» (№1), «Исследование параллельного соединения проводников» (№2) с учетом индивидуальных особенностей развития умений и навыков учащихся. Каждая работа рассчитана на один урок, педагогический эксперимент продолжался один месяц. Наблюдалось формирование основных видов исследовательских умений:

1) видеть проблему;

2) проведения наблюдений и объяснение явления и наблюдаемых фактов на основе имеющихся теоретических знаний;

3) моделирование;

4) построение гипотезы;

5) самостоятельно ставить эксперимент (планировать свою деятельность, пользоваться измерительными приборами, производить математическую обработку результатов измерений);

6) формулировать вывод;

7) умения давать оценку полученным значениям величин в результате решения экспериментальных задач, достоверности результатов измерений.

При выполнении лабораторной работы №1 (см. рис. 2) часть учащихся самостоятельно формулируют проблему и предлагают методы ее решения (3 уровень), для других учащихся преподаватель только ставит проблему, а учащиеся самостоятельно находят методы ее решения (2 уровень), для некоторых преподаватель ставит проблему и намечает методы ее решения (1 уровень). При выполнении лабораторной работы №2 число учащихся 2 и 3 уровней увеличилось (см. рис. 3). Анализ результатов педагогического исследования позволил сделать вывод о целесообразности организации исследовательской деятельности в учебном процессе.



Рис 2. Уровень сформированности исследовательских умений (№1)

Рис. 3. Уровень сформированности исследовательских умений (№2)

В исследуемом классе исследовательская деятельность организовывалась на различных этапах урока. В конце экспериментального исследования восьмиклассникам была предложена следующая анкета.

АНКЕТА

1. Считаете ли вы необходимым проведение исследований на уроках физики?

2. Изменилось ли ваше отношение к предмету после внедрения исследований в учебный процесс?

3. В какой мере Вы проявляете себя на таких уроках?

4. В какой мере усваиваете материал урока?

5. Оцените полезность занятий с использованием исследований.

Все учащиеся класса отметили необходимость внедрения исследований в учебный процесс, 89% опрошенных обучающихся посчитали, что обучение стало более интересным. Ответы учащихся позволяют сделать вывод о том, что такие занятия дают возможность в большей степени проявить себя, а новый материал усваивается ими в значительной мере осознанно. По мнению учащихся, возможности, которые предоставляют исследования, помогают увеличить объем и качество полезной информации. Результаты исследования показали: большинство учеников 8 класса получили высокие отметки по физике по итогам года (см. гистограмму 3).

Гистограмма 3

Анализ успеваемости в исследуемом классе по итогам 1-4 четверти

Нами был проведен анализ результатов итоговой успеваемости учащихся 7-11 классов МОУ Вареговская СОШ по физике за последние три года, с 2007-2008 уч. года по 2009 - 2010 уч. год (см. гистограмму 4), который показал, что исследовательская деятельность повышает эффективность обучения в данной предметной области. Аналитическая деятельность показала, что для получения положительного результата важно организовывать такие формы деятельности учащихся, которые будут способствовать развитию познавательного интереса учащихся, обеспечивать активную самостоятельную позицию учащихся в учении и развитие общеучебных умений и навыков при изучения физического материала.

Гистограмма 4

Анализ успеваемости учащихся школы за 2007-2010 гг.

Ребята почти не имели затруднений в поиске информации при выполнении исследовательских проектов, владели достаточно высоким уровнем проведения экспериментально-исследовательских заданий, с удовольствием принимают участие в телекоммуникационных проектах. В 2007-2008 учебном году команда МОУ Вареговской СОШ заняла третье место в телекоммуникационном образовательном проекте по физике в номинации 7-9 классы, проводимом Ярославским Центром телекоммуникаций и информационных систем в образовании. В 2008-2009 учебном году по результатам двух туров команда школьников в номинации 7-9 классы заняла первое место проекте по физике; в 2009-2010 учебном году в Интернет-проекте "Удивительный мир физики" в номинации 10-11 класс та же команда и в первом, и во втором туре стала победителем проекта.

Выводы. Экспериментальное исследование было организовано на базе МОУ Вареговская СОШ Большесельского МР и проходило в несколько этапов.

В исследуемом классе исследовательская деятельность организовывалась на различных этапах урока: при объяснении нового материала, закреплении, контроле знаний, проверке домашнего задания, на различных типах уроков и во внеурочной деятельности.

Анализ результатов исследования показал, что исследовательская деятельность повышает познавательную мотивацию, что приводит, в свою очередь, к повышению успеваемости; позволяет учащимся проявить себя в полной мере на таких занятиях, способствует развитию ситуации психологического комфорта в классе.

ГЛАВА 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ

4.1 Методические рекомендации по организации исследовательской деятельности на уроках физики

4.1.1 Использование исследовательских заданий

В своей практике мы стараемся организовать исследовательскую деятельность с применением различных методов, приемов, заданий, позволяющих активизировать познавательный процесс на уроке. Характер заданий при исследовательском методе может быть самым разным: классные лабораторные работы и домашние практические задания; решение аналитических проблем; задания кратковременные и предполагающие необходимым определенный срок (неделю, месяц); задания групповые и индивидуальные; работы для участия в учебно-исследовательских проектах.

Познавательная задача. При изучении нового материала познавательная задача используется в качестве мотивирующей. Через постановку познавательных задач осуществляется развитие самостоятельности и активности учащихся на уроках физики.

Первый урок по теме «Кинематика» можно начать со следующей задачи: представьте, что мы едем по загородному шоссе и нам необходимо определить нашу скорость, чтобы проверить спидометр. Что у нас для этого имеется, и каковы должны быть наши действия? В ходе беседы выясняем, что для измерения времени нам необходимы часы, а для измерения расстояния можно воспользоваться указателями вдоль дороги.



Рис. 4. Математическая модель

При построении математической модели ситуации изображаем спрямленный участок шоссе, километровые столбики (см. рис. 4). Обращаем внимание на столбик, с которого мы начали считать («нулевой» столбик). Вводим понятие координатной оси, тела отсчета, системы отсчета. Вспоминаем формулу v = s/t. Построение математической модели ситуации решает поставленную проблему. В качестве домашнего задания учащимся предлагается придумать и подробно описать метод определения скорости течения реки.

В основе изучения физики лежат знания понятия, явления, закона. При решении задач новые понятия и правила обращения с ними не предлагаются в готовом виде, а конструируются как необходимые инструменты познания и преобразования окружающей действительности. При реализации такого подхода к преподаванию урок состоит из таких этапов:

1. постановка проблемы;

2. актуализация имеющихся знаний;

3. «создание» новых знаний в ходе совместной деятельности учителя и учащихся.

Поэтому процесс обучения может быть выстроен по схеме 4.

Схема 4

Проблема	Ресурсы материальные идеальные	Явлениеобъект система	Модель физическая или математическая	Преобразование модели	Преобразование предметной области

Это - схема действий, к которой надо приучать учащихся. Приучать через совместную деятельность по преодолению затруднений при решении учебных задач (Приложение 2).

Творческие задачи. Решение творческих задач возможно на этапе закрепления знаний. После изучения темы «Оптическая сила линзы» можно предложить такую задачу: «Вот видите, старина! - вскричал Гедеон Спилет. - Огонь, настоящий огонь, на котором прекрасно изжарится эта чудесная дичь.

- Но кто... зажег его? - спросил Пенкроф». Каким образом был зажжен огонь, что для этого потребовалось?

Рис. 5. Моделирование

На демонстрационном столе предложены варианты ответов: зеркала (плоское, выпуклое, вогнутое), плоскопараллельная пластина, призма, линзы (собирающая, рассеивающая). Для ответа на вопрос обучающиеся предлагают варианты, вспоминая свойства изображений, даваемых данными приборами.

По окончании обсуждения вариантов можно выдвинуть предположение о том, что это может быть собирающая линза. Здесь уместен провокационный вопрос: «Любая ли собирающая линза способна зажечь огонь?» Практика показывает, что почти в каждом классе найдутся несколько человек, которые, зная, что линзы по-разному изменяют изображение, по аналогии скажут, что линза должна иметь достаточно большой диаметр. Далее им предлагается на практике проверить свое утверждение экспериментально с помощью модели линзы (см. рис. 5), проанализировать результаты опыта, сделать выводы.

Исследовательские задания. В процессе решения такого задания обучающиеся проводят исследования, которые характеризуются следующими методологическими категориями: проблема, тема, актуальность, объект исследования, предмет исследования, цель, задачи, гипотеза.

Исследование начинается с определения проблемы, которая выделяется для специального изучения. Исследователь должен ответить на вопрос: “Что надо изучить из того, что раньше не было изучено?” Проблема формируется в теме исследования. Выдвижение проблемы и формулирование темы предполагает обоснование её актуальности. Необходимо дать ответ на вопрос: “Почему надо изучить данную проблему”. Тема уточняет проблему, очерчивает границы исследования, конкретизирует основной замысел.

Объект исследования - круг изучаемых предметов или явлений. Необходимо ответить на вопрос “Что будем исследовать” Что рассматривается?”. Предмет исследования - включает связи и отношения, которые подлежат непосредственному изучению в данном исследовании. В каждом объекте можно выделить несколько предметов исследования. Предмет исследования отвечает на вопросы: “Когда?”, “В связи с чем?”, “В каких условиях?”. Цель исследования - это обоснованное представление об общих конечных или промежуточных результатах. Цель формулируется кратко и предельно точно, выражает то основное, что намеревается сделать исследователь. Цель конкретизируется и развивается в задачах исследования. 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. Формулировка задач начинается с глаголов, которые показывают, что нужно сделать: выявить, проверить, провести анализ, обобщить, охарактеризовать, систематизировать. Первая задача связана с выявлением, уточнением, обоснованием сущности и структуры изучаемого объекта исследования. Вторая задача - с анализом реального состояния предмета исследования, динамики его развития. Третья задача со способностями преобразования, моделирования, опытно-экспериментальной проверки. Четвертая задача с выявлением путей и средств повышения эффективности совершенствования исследуемого предмета, т. е. с практическими аспектами работы. Гипотеза исследования - это обоснованное предположение о том, как, каким путем, за счет чего можно получить искомый результат. Гипотеза - это предположение, при котором на основе ряда факторов делается заключение о существовании объекта, связи или причины явления, причем этот вывод нельзя считать вполне доказанным (Приложение 3).

Наиболее существенным моментом исследовательской деятельности является высказывание гипотез и их проверка. Обучение выдвижению гипотез возможно с помощью познавательных вопросов, при этом необходимо обучать их постановке. Опыт показывает, что простого требования ставить вопросы на знание понятия, явления, закона или по тексту учебника недостаточно. Это стимулирует лишь выяснение фактического материала, иногда особенностей изучаемого. Нужны вопросы “Почему…”, “Чем объяснить…”, свидетельствующие о понимании самого главного в теме.

Исследовательские задания могут быть средством изучения нового материала. Экспериментально-исследовательские задания являются основным видом творческих заданий, используемых на уроке и при объяснении нового материала, и при закреплении пройденного.

Например, при изучении следствий из закона Ома для полной цепи обучающиеся работают в группах, выполняют дифференцированные экспериментально-исследовательские задания. Школьники сами ищут ответ на поставленный в задании вопрос, выдвигая гипотезу и проверяя ее экспериментально. Одно из заданий выполняется с использованием компьютерной модели, так как в условиях кабинета физики невозможно выполнение данного задания. В ходе исследовательской деятельности формируется умение предсказывать следствия из закона.

Учащимся предоставляется выбор степени сложности задания, в процессе работы используются рабочие листы с целью систематизации материала и экономии времени (Приложение 4). При заполнении таблицы (см. таблицу 2) формируется умение структурировать материал.

Таблица 2

R	r	R+r	I=е/(R+r)	Uвнутр=Ir	Uвнеш= е - Uвнутр	Вывод
Уменьшается	Постоянно
Увеличивается	Постоянно
R?	Постоянно
Постоянно	Уменьшается
R0	Постоянно

4.1.2 Приемы и методы организации исследовательской деятельности

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.

Рис. 6. Схема опыта

Перед изучением закона Ома для полной цепи можно создать проблемную ситуацию, показав демонстрационный эксперимент по рисунку 6, где в качестве источника тока взят выпрямитель. В этом опыте пропорциональная зависимость между силой тока и напряжением, знакомая учащимся из закона Ома для участка цепи, не наблюдается. Возникает противоречие между новыми и ранее полученными знаниями, и для объяснения явления нужно исследовать всю цепь, а не один ее участок.

Организацию исследовательского метода обучения школьников на уроках физики мы, прежде всего, видим через использование принципа цикличности. Данный принцип является носителем логики научного познания, следуя которой школьник приобщается к основам исследовательской деятельности. Этапы принципа хорошо согласуются с этапами урока любого типа: урока изучения нового материала и его первичного закрепления, комбинированного урока (таблица 3), урока решения задач, урока лабораторной работы.

Таблица 3

Соответствие этапов урока этапам логики познания

Этапы логики познания	Этап урока
Факты	Актуализация Мотивация Целеполагание
	Первичное усвоение учебной информации
Модель	Осознание учебной информации
Следствия	Закрепление
Эксперимент	Применение
	Проверка уровня усвоения
	Рефлексия

Предлагаем методику организации исследовательской деятельности учащихся на уроках физики через уроки изучения нового материала (Приложение 5), уроки решения задач, уроки лабораторные работы, диагностические уроки.

Предложенную методику можно использовать как в основной, так и в профильной школе. В основной школе методика требует планомерного и регулярного ее внедрения. Результатом этой работы будет устойчивый интерес и осознанное использование логики познания в профильной школе. Перспективой данной методики является развитие компетентности школьников.

Метод проектов. На первом этапе работы над проектом (на первом уроке) осуществляется выбор тем исследований, формирование групп, определение основополагающего и рабочих вопросов. На втором этапе - изучение литературы, отбор информации, проведение опытов, экспериментов, наблюдений, исследований с анализом, обобщением полученных результатов с формулированием выводов и формулированием на этой основе собственной точки зрения на исходную проблему проекта и способы ее решения. Для воплощения найденного способа решения проблемы проекта создается конечный продукт. Защита проекта осуществляется на обобщающем уроке по теме. Проект может осуществляться как во внеурочное время, так и во время урока (Приложение 6).

Эксперимент является одним из ведущих методов школьного курса физики. Он успешно моделирует явления, которые невозможно наблюдать непосредственно, позволяет дать заключения о степени справедливости тех или иных гипотез. Нередко эксперимент становится источником противоречий, создает на занятиях проблемные ситуации.

С целью развития мышления учащихся и развития их познавательной самостоятельности применяется эвристический прием проведения фронтальных лабораторных работ. Он предполагает проведение их до изучения соответствующего материала. Например, лабораторную работу по смешиванию холодной и горячей воды целесообразно проводить с целью установления уравнения теплового баланса, то есть эвристически. Ставится познавательная задача урока: имеется холодная и горячая вода, требуется на основе опыта установить, есть ли разница между количеством теплоты, отданном горячей водой и количеством теплоты, полученным холодной водой при смешивании воды. После постановки познавательной задачи, обучающиеся высказывают свои предположения. Затем они выполняют экспериментальную часть работы. Далее учитель предлагает проанализировать полученные результаты и помогает обучающимся такими вопросами: на сколько градусов остыла горячая вода? Есть ли зависимость между массой воды и той разностью температур, которая наблюдается при нагревании и остывании воды? (80 г холодной воды нагрелось на 18С, а 160 г горячей воды остыло на 9С). Что можно сказать о произведении массы на разность температур для горячей и холодной воды? Далее учитель напоминает формулу, которой измеряется количество теплоты ) и предлагает обучающимся сформулировать результат проделанной лабораторной работы [9].

В объяснение нового материала целесообразно включать фронтальные опыты. Фронтальные опыты учат школьников наблюдать и анализировать явления, способствуют развитию мышления.

Например, в 7 классе перед изучением понятия скорости учащимся предлагается пронаблюдать за движением парафинового, пластилинового и свинцового шариков в стеклянных трубках с водой. При выполнении задания обучающиеся руководствуются указаниями, которые им даются в письменном виде. До выполнения задания школьники отвечают на вопросы (выдвигают гипотезы): Как вы думаете, какой из шариков будет двигаться быстрее? Какой медленнее? В результате выполнения опытов, их анализа, на основе сравнения обучающихся подводят к понятию скорости.

Исследовательские лабораторные работы, проводимые как индивидуально, так и в группах, могут проходить по следующему плану:

1. Учитель сообщает проблему, для решения которой проводится лабораторная работа.

2. Знания учащимся не сообщаются. Учащиеся самостоятельно их получают в процессе исследования. Средства для достижения результатов учащиеся выбирают сами, т.е. становятся активными исследователями.

3. Учитель управляет процессом исследований (Приложение 7).

За счет индивидуализации и дифференциации обучения с использованием компьютерных технологий обучения достигается эффективность лабораторных занятий по физике. Основным средством для организации подобной деятельности являются компьютерные модели.

...