Знакома такая ситуация на уроке физики? На предложение учителя дать определение, например, механического движения ученики часто дают ответ “Механическое движение – это когда…”. Или ситуация, когда легко формулируют закон Ома для участка цепи “Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению”, но при этом, решая задачу, могут записать неверную формулу I = UR. Как помочь ученикам легче усваивать информацию, как стимулировать речемыслительную деятельность? Выход был найден интуитивно, а позднее получено научное объяснение примененного метода – фреймовый подход, предложенный Р.В. Гуриной, д.п.н., доцентом, профессором кафедры физических методов в прикладных исследованиях инженерно-физического факультета Ульяновского государственного университета.
Фрейм в переводе с английского – сооружение, остов, скелет, костяк, каркас, структура, рама, корпус, решетчатая система. В системе обучения фрейм – это каркасная структура представления стереотипной учебной информации, содержащая некие слоты – пустые окна, ключевые слова, правила, задающие методику и условие проговаривания текста. Знание, понимание, умение – основа когнитивной методики обучения при фреймовом подходе.
Работа с фреймами как с системными объектами формирует алгоритмическое и системное мышление учащихся, обеспечивает понимание учебного материала, формирует коммуникативные умения, стимулирует речемыслительную деятельность.
Примером применения фреймового подхода при обучении физики является формирование умения у учащихся самим давать определения после эвристического или проблемно-поискового диалога, организованного учителем. На первых уроках физики в 7 классе ученики знакомятся с основными понятиями физики – “явление”, “величина”, “единица измерения физической величины”, “измерительный прибор”. Именно к этим категориям нужно первоначально отнести определение. Например: механическое движение – это явление, скорость – это физическая величина, ньютон – это единица измерения, барометр – это прибор для измерения. Таким образом, первый слот заполняется ключевым соотнесением определяемого слова. В следующем слоте (или слотах) появляется характеристика данного понятия.
Рассмотрим учебные ситуации.
Пример 1.
Учитель (после демонстрации опытов по взаимодействию двух тел): Почему изменилась скорость тележек?
Ученики: Скорость тележек изменилась в результате взаимодействия двух тележек друг на друга.
Учитель: Приведите другие примеры изменения скорости тел при взаимодействии.
Ученики: Магнит притягивает к себе железный брусок, и брусок меняет свою скорость.
Ученики: Растянутая пружина действует на дверь, и дверь закрывается, т.е. изменяет свою скорость.
Ученики: Камень падает на Землю, потому что Земля его притягивает.
Учитель: Обратите внимание: в примере с тележками мы говорили об изменении скорости обоих тел, но в дальнейшем вы говорили об изменении скорости только железного бруска, двери, камня. Разве не наблюдалось взаимодействие?
Ученики: В этих примерах скорость магнита, Земли практически не изменялась.
Учитель: Да! И для нас в данных примерах было важно рассмотреть действие на одно тело – железный брусок, камень, дверь. Данное действие принято в физике называть силой. От каких факторов может зависеть результат действия силы?
(Далее используется флеш-анимация с сайта http://school-collection.edu.ru/, с помощью которой после наблюдений учениками делаются выводы, что результат действия силы зависит от ее значения, направления, точки приложения.)
Учитель: К какой категории (явление, физическая величина, единица измерения величины, измерительный прибор) мы отнесем понятие “сила”?
Ученики: Сила – это физическая величина.
Учитель: Вы обратили внимание, что результат действия силы зависит от ее направления. В таких случаях говорят, что это векторная величина. А каков результат действия силы на тело? Что может происходить с телами?
Ученики: Тело может изменить свою скорость. А так же, как в примере с пружиной, у тела может измениться его форма.
Учитель: А теперь давайте попробуем дать определение силы, используя структуру:
Сила – это
Ученики: Сила – это
Пример 2.
После наблюдения серии опытов Фарадея в результате беседы, проведенной учителем, ученики приходят к выводу, что наблюдается возникновение электрического тока в витке (катушке) тогда, когда изменяется магнитный поток через данный контур.
Учитель: Мы с вами пронаблюдали электромагнитную индукцию. К какой категории понятий мы отнесем электромагнитную индукцию?
Ученики: Это физическое явление.
Учитель: Какова его характеристика, т.е. что происходит в этом явлении?
Ученики: Происходит возникновение электрического тока.
Учитель: Давайте объясним (или дадим пояснение) – где происходит это явление и при каких условиях?
Ученики: Это явление наблюдается в замкнутом контуре (виток или катушка) при условии изменения магнитного потока.
Учитель: Давайте по схеме составим определение явления электромагнитной индукции.
Ученики:
ЭМИ – это
С помощью приведенных примеров показано, как ученики могут структурировать определения для понимания, легкого запоминания, осмысленного воспроизведения.
Фреймовый подход используется и для изучения физических законов, имеющих стереотипную запись и отражающих прямо или обратно пропорциональную зависимость физических величин.
Пример 3.
После эвристической беседы учителя и наблюдения опытов ученики приходят к выводам: “чем больше действующая сила, тем больше оказываемое телом давление” и “чем больше площадь опоры, тем меньше оказываемое телом давление”
Учитель: Какая зависимость между давлением и силой?
Ученики: Зависимость прямо пропорциональная.
Запись на доске: р ̴ F
Учитель: Какая зависимость между давлением и площадью опоры?
Ученики: Зависимость обратно пропорциональная.
Запись на доске: p ̴ 1/F
Учитель: Используем схему: если зависимость прямо пропорциональная, то величина находится в числителе; если зависимость обратно пропорциональная, то величина находится в знаменателе. Схематично это выглядит так:
Учитель: Запишите формулу для нахождения давления.
Ученики: p = F/ S.
Учитель: Из уроков математики вы знаете, что для прямо и обратно пропорциональной зависимости можно записать пропорции. Если площадь опоры остается неизменной, но при этом меняется сила, то зависимость давления от силы может быть записана в виде…
Ученики:
Учитель: Так же вы можете записать зависимость давления от площади опоры при неизменной силе.
Ученики:
Далее можно предложить ученикам представить эти зависимости графически, используя знания, полученные на уроках математики.
В результате применения данного подхода наблюдается более эффективное усвоение учебного материала, осмысленное понимание физических терминов и закономерностей, формирование одного из важных УУД – коммуникативного умения.