Анализируя методическую литературу нетрудно убедиться, что руководства по экспериментальному преподаванию освещают в основном лишь методику и технику учебного физического эксперимента, почти не касаясь проблемы использования на уроках экспериментального метода в целом. Это непосредственно сказывается на учебном процессе по физике, на усвоении учащимися физических знаний.
При подготовке к уроку перед учителем встает много вопросов; например, как из нескольких опытов выбрать один, наиболее подходящий? Почему нужно выбрать именно этот опыт? Ставить ли несколько опытов или ограничиться только одним? На каком этапе и каким образом привлекать учащихся к работе над экспериментом?
И таких вопросов у нас масса.
Проводя урок с использованием экспериментального метода, учитель должен хорошо представлять себе, что учебный экспериментальный метод, так же как и научный, включает в себя:
1) формулирование гипотезы;
2) разработку эксперимента;
3) постановку эксперимента;
4) обработку экспериментальных данных.
При этом, сохраняя основные черты экспериментального метода исследования в процессе преподавания, приходится в то же время отказываться от многого, с чем связано его исследование в научном экспериментальном методе. В этом и состоит конкретная переработка экспериментального метода исследования в метод преподавания.
Выясним, в чем же должно состоять руководство со стороны учителя использованием каждой из частей экспериментального метода в учебном процессе.
Рабочая гипотеза, равно как и метод экспериментирования, не сообщаются учащимся самим учителем, не навязываются в готовом виде.
Учащиеся и то и другое выдвигают, предлагают в основном как бы сами. Это очень важно, так как приближает учащихся к решению задачи, поставленной учителем.
Во время формулирования рабочей гипотезы учитель должен вести учащихся от того, что они уже знают, к тому, что им предстоит узнать. Учитель так должен направлять мышление учащихся, чтобы они убедились в неполноте своих знаний по изучаемому материалу. Следовательно, рабочая гипотеза, как и в случае ее формирования в сознании исследователя, появляется в качестве естественного средства разрешения возникшего сомнения, конфликта. Следует отметить, что в процессе формирования рабочей гипотезы учитель приучает учащихся к выбору наиболее вероятного, наиболее обоснованного предположения (гипотезы), приучает их к самоконтролю. Учащиеся обучаются анализу и синтезу, то есть развивают свое логическое мышление.
Иногда целесообразно в процессе формирования рабочей гипотезы поддерживать и развивать ложную в своей основе теорию собеседования, сознательно допуская и оставляя для проверки заведомо ошибочную рабочую теорию. Учащиеся об этом, конечно, не догадываются. Необходимость применения такого приема на уроках и лабораторных занятиях по физике оправдываются методическими соображениями, так как это иногда облегчает построение самой рабочей гипотезы.
В основу формирования рабочей гипотезы кладется совокупность экспериментальных и теоретических данных, данных наблюдений в быту и экспериментальных данных или другое их возможное сочетание. Однако руководить формированием рабочей гипотезы нельзя формально, без учета особенностей процесса восприятия физического материала учащимся.
Сформулировав рабочую гипотезу, учитель руководит работой по выбору метода экспериментирования. Сначала надо сконцентрировать внимание учащихся на выборе способа получения явления, которое надо исследовать, потом на выборе способа его наблюдения. В результате внимание учащихся не рассеивается. Кроме того, учитель создает возможность совершить естественный переход от этапа формирования рабочей гипотезы к выбору того метода, при помощи которого ее предполагается проверить.
В процессе выбора метода экспериментирования учитель не должен ограничиваться постановкой только вопросов, соответствующих двум элементам метода экспериментирования. Надо вопросы ставить такие и так, чтобы они подводили учащихся, как к способу получения явления, так и к способу его наблюдения. Очень часто учащиеся предлагают использовать старые, известные им средства с новой целью исследования. Но это не является простым повторением ранее изученного. Известные средства экспериментирования теперь надо комбинировать по иному. Все это требует от учащегося проявления смекалки, творческого воображения.
Следовательно, если в процессе формирования рабочей гипотезы постепенно развивается логическое мышление учащихся, то в процессе разработки эксперимента (в основном силами учащихся) они учатся изобретать. После коллективного проектирования эксперимента учитель переходит к “монтажу” экспериментальной установки.
Постановка эксперимента связана с:
1) простым повторением опытов при неизменных условиях;
2) варьированием тех условий, при которых он ставится.
На уроках имеют место оба случая. При этом учитель сам назначает необходимое число опытов, чтобы учащиеся справились с получением из этих экспериментов необходимых выводов. Обычно эксперимент повторяется 2-3 раза.
При постановке эксперимента на уроках и лабораторных занятиях надо обеспечить наилучшую наглядность применяемых средств экспериментирования. Очень важно, чтобы ученики фиксировали не только само явление и результаты, но и условия, при которых ставится эксперимент. Лишь в этом случае результаты становятся понятными, а выводы из них верными.
При постановке эксперимента также следует всякий раз оттенять сам переход к опыту, добиваясь этого путем четкого и твердого предупреждения: “Ребята, внимание, начинаю опыт!”. Для учащихся, знающих, что они должны ожидать в эксперименте, и знакомых с методами экспериментирования, это, по существу означает: смотрите, слушайте, соображайте. В этот момент учащиеся вступают до некоторой степени на путь самостоятельного анализа, синтеза, сопоставления увиденного с предлагаемым.
На последнем этапе работы по схеме экспериментального метода – обработке экспериментальных данных – учитель должен приучать учащихся делать соответствующие выводы из только что полученных данных. Учитель должен предложить учащимся сравнить полученные данные, обращает внимание на соответствующие условия их получения, требует там, где нужно, произвести необходимые вычисления, подводит учащихся к применению того или иного приема обработки результатов.
Конечно, не исключена возможность получения неверных или неточных выводов. Это не страшно. Главное, что эти выводы сделаны самостоятельно. Окончательные выводы, которые формулирует сам учитель, ученики сравнивают с теми, которые они только что сделали сами. Это дает возможность прочнее запечатлеть правильные выводы в сознании учащихся.
Анализ причин формирования неточных выводов только помогает в получении учащимися более прочных знаний. Кроме того, этот прием имеет большое воспитательное значение:
1) отдельные успехи в формулировке самостоятельных выводов будут поднимать в глазах учащихся значение используемого экспериментального пути добывания знаний;
2) сообщение учащимся более точных формулировок после того, как такую попытку они сделали сами, не будет теперь казаться неожиданным или неоправданным;
3) создается возможность для привлечения учащихся к обсуждению предлагаемых формулировок, что предупреждает возможные ошибки в понимании материала.
В результате обработки экспериментальных данных можно либо отвергнуть, либо признать достоверной ранее принятую рабочую гипотезу, иногда получить такие выводы, которые не вытекают непосредственно из рабочей гипотезы.
При обработке экспериментальных данных необходимо учитывать еще одно обстоятельство: требуемые выводы не всегда непосредственно следуют из поставленных опытов. Чтобы эти выводы получить от учащихся, учителю необходимо заранее продумать все стадии обработки полученных данных, выбрать наиболее доступный вариант, продумать вопросы, которые он будет задавать классу на этом этапе.
Если на уроках нельзя изложить материал с помощью экспериментального метода, то учитель должен сообщать его сам. Это удобно делать после обсуждения экспериментальных данных. Сюда же относятся также различные подробности, относящиеся к исследуемому вопросу, исторические сведения.