Видеоэксперимент как инструмент формирования исследовательской компетентности учащихся при изучении физики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Видеоэксперимент как инструмент формирования исследовательской компетентности учащихся при изучении физики

Дейч Ю.К.

Аннотация

Данное направление работы посвящено формированию у учащихся приемов и навыков исследования при реализации физического видеоэксперимента, что в целом способствует развитию исследовательской компетентности. Овладение учащимися умениями выдвигать гипотезы, проектировать ход исследования окружающих процессов и явлений, объяснять их на основе физических законов не только повышает интерес к учебному предмету «физика», но и способствует их более успешной предметной и метапредметной подготовке.

Ключевые слова: изучение физики, физика в школе, школьное образование.

Deitch Yu.K.

VIDEO EXPERIMENT AS A TOOL FORMATION OF STUDENTS' RESEARCH COMPETENCE IN THE STUDY OF PHYSICS

Abstract

Современный этап развития образования требует от учащихся овладение не только предметными знаниями и умениями, но и опытом их применения в социокультурной среде. Данный подход отражает компетентностный уровень сформированности исследовательских качеств, что в свою очередь свидетельствует о прочном усвоении материала, готовности и способности использовать его для решения профессиональных и бытовых задач. Обучение учащихся физике включает в себя опыт применения исследовательских методов, в первую очередь посредством эксперимента для познания объектов и явлений окружающего мира и формирования у учащихся представлений о методологических основах познания.

Физический эксперимент в обучении рассматривается с нескольких позиций: как основой метод изучения явлений окружающего мира, как способ связи теории с практикой, как необходимый элемент содержания физического образования, как методическое средство, обеспечивающее наглядность обучения, развивающее интерес к физике, а также как способ организации самостоятельной, творческой, исследовательской деятельности учащихся. Проведение домашних опытов и наблюдений, а также возможность продолжения эксперимента посредством компьютерных технологий дают возможность расширить область связи теории с практикой: дополняют демонстрационный эксперимент учителя и фронтальные лабораторные работы, проводимые в классе; развивают интерес к физике и технике; рождают творческую мысль и развивают способность к изобретательству; приучают учащихся к самостоятельной исследовательской работе; вырабатывают у них наблюдательность, внимание, настойчивость и аккуратность.

С позиций компетентностного подхода уровень образованности учащихся определяется способностью решать проблемы различной сложности на основе имеющихся знаний. Данный подход не отрицает значения знаний, но он акцентирует внимание на способности использовать полученные знания на практике, характеризует функциональную грамотность учащегося. При таком подходе цели образования описываются в терминах, отражающих новые возможности обучаемых, рост их личностного потенциала. Проводя самостоятельно физический эксперимент, учащиеся проявляют: умение планировать свою работу, ставить цели и задачи, объяснять результаты наблюдений и эксперимента, вырабатывают умение управлять собственной образовательной деятельностью на рефлексивной основе, овладевают диагностическими навыками самоконтроля и самооценки. Накопленные умения свидетельствуют о сформированности исследовательской компетентности. Исследовательская компетентность учащихся является результатом освоения опыта исследовательской деятельности и включает систему методологических знаний, исследовательских умений, опыт постановки и решения исследовательских задач с различными условиями. При включении учащихся в проведение видеоэксперимента актуализируется способность выявлять проблемы, определять цели и задачи их решения, исследовать физические процессы, зафиксированные в ходе видеосъемки явлений окружающего мира. Исследовательская компетентность учащихся понимается нами как интегральное качество личности, которое включает следующие компетенции: понимание технической и социальной значимости исследования рассматриваемого физического процесса; способность выявлять проблемы, определять цели и задачи их решения посредством эксперимента; способность проектировать теоретическую модель проведения эксперимента.

В школьном курсе физике при изучении явлений, процессов, законов необходима опора на зрительные образы, и современная тенденция компьютеризации школ и оснащение физических кабинетов мультимедийной техникой, создают реальную основу для более широкого использования информационно-коммуникационных технологий в обучении, в частности и видеокомпьютерного эксперимента, позволяющих моделировать динамику изучаемых процессов, варьировать условиями эксперимента; самостоятельно конструировать модели установок и наблюдать за их работой; производить расчеты в автоматическом режиме.

Цели организации работы:

1. Освоение методики физических исследований, овладение навыками правильного наблюдения и техникой физического эксперимента.

2. Организация самостоятельной работы с различной литературой и другими источниками информации, сбор, анализ и обобщение материала по теме 6исследовательской работы.

3. Активизация работы с учащимися по применению научных знаний для объяснения физических явлений.

4. Развитие познавательного интереса учащихся, концентрация их внимания на понимании законов природы, а не на механическом их запоминании.

5. Накопление методического материала и пополнение кабинета физики самодельными ответными установками и приборами, изготовленными из подручных материалов.

Схема организации работы по проведению и видеосъёмке опыта:

1) Постановка проблемы.

2) Изучение информации из разных источников по данной проблеме.

3) Выбор методов исследования и практическое овладение ими.

4) Выяснение условий опыта, сбор приборов и материалов - комплектование и проведение опытов.

5) Анализ и обобщение.

6) Формулирование выводов.

С помощью опытов, наблюдений и измерений могут быть исследованы:

- Механические явления

- Звуковые явления

- Магнитные явления

- Электрические явления

- Тепловые явления.

- Световые явления.

ПРИМЕРЫ НЕКОТОРЫХ ОПЫТОВ.

ОПЫТ № 1. «Огнеупорный шарик».

Необходимые для опыта материалы: два воздушных шарика, свеча, спички, вода.

Описание проведения опыта. Надуваем и завязываем один из шариков. Во второй шарик наливаем немного воды, надуваем и тоже завязываем.

Поджигаем свечу и подносим шарик с воздухом к пламени свечи. Он тут же лопается. Теперь подносим к пламени шарик с водой. Спустя время на нем остаются черные пятна от свечи, но он не лопается.

Объяснение опыта. Теплопроводность воды в 24 раза больше, чем у воздуха. Значит, вода проводит тепло в 24 раза быстрее, чем воздух. Пока вода не испарится внутри шарика - он не лопнет. Потому что вода будет забирать большую часть тепла пламени свечи.

ОПЫТ № 2. «Магнитная пушка».

Необходимые для опыта материалы: четыре круглых неодимовых магнита диаметром 1 см, четыре металлических шарика диаметром 1 см, узкий скотч, маленькие игрушечные человечки из детского конструктора, направляющая рейка.

Описание проведения опыта. Закрепляем на рейке с помощью скотча четыре соединенных между собой неодимовых магнита. Справа от магнитов располагаем три металлических шарика. Четвертый шарик подносим к левому краю рейки и отпускаем. После того как он притянется к магнитам, произойдет выстрел крайнего правого шарика и создастся впечатление, что мы стреляем из пушки.

Объяснение опыта. Рейка играет роль ствола пушки, три шарика - роль заряда, а один шарик - роль пороха. Попав в поле притяжения магнита, металлический шарик начинает потихоньку притягиваться. Сила притяжения магнита увеличивается по мере приближения металлического шарика, и он незаметно разгоняется. То есть магнит, притягивая шарик, превращает его потенциальную энергию в кинетическую и упруго передает энергию другому шарику. Происходит выстрел.

ОПЫТ № 3. «Электродвигатель».

Необходимые для опыта материалы: батарейка АА, тонкогубцы, круглый неодимовый магнит, медная проволока.

Описание проведения опыта. Ставим батарейку минусом на магнит. Делаем из медной проволоки фигуры в форме сердца, спирали, рамки и т.д., концы проволоки не должны соединятся. Главное, чтобы проволочная конструкция находилась в равновесии. Делаем тонкогубцами или шилом углубление в батарейке на плюсе (т.е. в точке опоры нашей конструкции). «Одеваем» конструкцию из проволоки на батарейку. Верх конструкции должен быть в углублении батарейки, а низ касаться магнита.

Объяснение опыта. Батарейка служит источником питания, увесистым статором и опорой для ротора.

Магнит -- хорошо проводит электрический ток. Он является в нашем случае и источником постоянного магнитного поля, и крепежным элементом, и щеточно-коллекторным узлом.

Проволочная рамка -- это отличный ротор со встроенными щетками.

За счет источника электричества (батарейки) заряженные частицы в проводнике (проволоке) упорядоченно движутся. На проводник электрического тока, находящийся в магнитном поле постоянного магнита, действует сила Ампера, заставляющая его перемещаться. Когда направление силы тока перпендикулярно направлению силовых линий магнитного поля, частицы двигаются по окружности.

Опыт позволяет наблюдать и побочный эффект, свойственный всем электродвигателям, -- выделение тепла: достаточно дать моторчику поработать несколько минут, и батарейка станет горячей.

ОПЫТ № 4. «Магнитный парашют».

Необходимые для опыта материалы: неодимовый цилиндрический магнит, обычная металлическая труба из немагнитного материала, но проводящего, например медь или алюминий. Внутренний диаметр трубы должен быть чуть больше (скажем, в полтора-два раза), чем внешний диаметр магнита.

Описание проведения опыта. Попробуйте просто уронить магнит на пол -- вне трубы. Магнит сразу упадет на пол. Теперь поднимите магнит с пола и бросьте его внутрь ориентированной вертикально трубы. Заглядываем в трубу через верхний торец и смотрим, как магнит очень медленно падает.

Объяснение опыта. Причиной тому неразрывная связь магнетизма и электричества. Движение магнита порождает изменение магнитного поля, которое, в свою очередь, наводит в трубе циркулирующие круговые токи.

А эти токи порождают магнитные поля, которые взаимодействуют с полем магнита, замедляя его падение. Над падающим магнитом магнитный поток уменьшается. Направление тока при этом таково, что магнитное поле этого тока притягивает магнит сверху, затормаживая падение. Под падающим магнитом магнитный поток нарастает. Направление тока при этом таково, что магнитное поле этого тока отталкивает магнит снизу, тоже затормаживая падение.

ОПЫТ № 5. «Путешествие воды».

Необходимые для опыта материалы: 5 стеклянных стаканов, вода, краски, 4 бумажных салфетки.

Описание проведения опыта. Возьмем пять стаканов. Три из них заполняем водой и окрашиваем в желтый, синий и красный цвет, а два - оставляем пустыми. Один конец свернутой салфетки опускаем в стакан с окрашенной водой, а второй конец опускаем в пустой стакан. Соединяем таким образом все пять стаканов. Как только салфетки полностью пропитаются, пустые стаканы начнут медленно заполняться окрашенной водой с соседних стаканов, и цвета в них будут смешиваться, давая промежуточный цвет. Все это будет происходить до тех пор, пока уровни воды в пяти стаканах не сравняются.

Объяснение опыта. Плотность воды во всех стаканах одинаковая. Здесь используется принцип сообщающихся сосудов и капиллярного эффекта. Вода по капиллярным каналам в салфетке, с помощью сил поверхностного натяжения, поднимаясь вверх, пропитывает всю салфетку. Пустые стаканы заполняются водой в результате того что в сосудах разные давления уровней жидкости. При выравнивании давления уровни в стаканах становятся одинаковыми, и вода перестает перетекать. В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.

Список литературы

1. Малафеев Р.И. Активизация познавательной деятельности учащихся при демонстрации опытов/Р.И. Малафеев.-Физика в школе.-2003.-№7.

2. Разумный Д.В., Степанов С.В. Принципы создания видеозаписей демонстрационных опытов по физике/Д.В.Разумный, С.В. Степанов //Преподавание физики в высшей школе.-2003.-№26.

3. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе. М.: «Просвещение», 2007. 289 с

4. Хорошавин С.А. Видеофильм в преподавании физики/С.А. Хорошавин. Физика в школе.-2003.-№6.

5. Шилов В.Ф. Домашние экспериментальные задания по физике. 9-11 классы. Москва.: «Знание», 2008. 96 с.

Размещено на Allbest.ru