Возможности физики в воспитании самореализующейся личности. Решение задач с использованием уравнения теплового баланса

Как жить в настоящем и заниматься будущим?
Ответ прост: делать школу, растящую личность.

А.Г. Асмолов

Делая первые шаги в педагогике, я задавался вопросом: зачем моим ученикам физика? Им, будущим шоферам, строителям, военнослужащим, воспитателям детских садов и просто будущим мамам и папам?

Конечно, не для того чтобы все они стали фарадеями, ньютонами, капицами, хотя, безусловно, хотелось бы, чтобы кто-то из моих учеников внес свой вклад в науку, и не только для того, чтобы на основе знаний законов электродинамики мои ученики чинили утюги, собирали простейшие радиоприемники.

Так зачем же она им, моим ученикам, моя физика?

Работая над конспектами уроков, размышляя о великих физических открытиях, я постоянно задаю себе вопрос: как мой любимый предмет поможет моим ученикам освоить тот культурный опыт человечества, который накоплен учеными-физиками, позволит им построить естественно-физическую картину мира, впитать тот творческий потенциал и тот опыт становления личности, которыми обладали те, кто открывал тайны физических законов и формул.

Я отчетливо осознаю, что жизненные ситуации у моих учеников будут иными, чем те, в которых рождаются физические открытия. И если на уроках, где я стараюсь создать ситуацию исследования, позволяя тем самым ученикам самим открыть закон, стать на несколько минут первооткрывателями, они научатся мыслить, сотрудничать, творить, то я нисколько не сомневаюсь в том, что мой предмет будет востребован.

Если через сухие формулы закона всемирного тяготения, символы и цифры в их воображении будет возникать движение тел во Вселенной, если при изучении строения атома мой ученик сможет представить себе жизнь микромира, то ответ на вопрос о значимости моего предмета становится очевидным: физика нужна, чтобы сформировать личность.

– Чему я хочу научить своих учеников?

– Что нет ничего прекраснее, как вновь и вновь открывать для себя мир:

В одном мгновенье – видеть вечность,
Огромный мир – в зерне песка.
В единой горсти – бесконечность,
И небо – в чашечке цветка.

У. Блейк

Предмет, который я преподаю, позволяет увидеть не только явления, но и причину их возникновения, логику развития событий, их взаимообусловленность.

Если на моих уроках у учеников сформируется способность к самопознанию, к саморазвитию, то мне не стоит сомневаться в востребованности моего предмета.

– Как сделать уроки физики личностно значимыми для моих учеников?

– Думаю, что это возможно, если каждый ученик на уроке ощутит себя экспериментатором, открывателем новых физических законов; теоретиком, который ищет новые модели и формулы для описания своих открытий.

Для того чтобы физика стала личностно значимым предметом, необходимо создавать на уроке атмосферу творчества, сотрудничества, уважения ко всякому проявлению познавательного интереса, поддерживать любую познавательную инициативу, любой познавательный опыт.

Урок, на мой взгляд, должен быть полем проб, замыслов и рискованных решений, это должно быть место детских инициатив, место, где возникают ситуации успеха, где рождается самооценка, где формируется личность. Мне очень импонирует мысль Л.С. Выготского о том, что ученик не губка, жадно и полно впитывающая в себя знания: “Знание, не проведенное через личный опыт, вовсе не есть знание”.

Как же можно создать условия, чтобы сформировать личный опыт: опыт анализа и синтеза, опыт открытий и разочарований, опыт постижения окружающей действительности? Я полагаю – в эксперименте, в исследовании. Создавая в классе атмосферу поиска, познания действительности доступными ученику способами; ставя его в условия, когда он сам должен предложить и обосновать способ исследования – мне кажется, я создаю ту самую образовательную и воспитательную среду, в которой формируется самореализующаяся личность. Всегда ли верны утверждения, что на уроке нужна максимальная наглядность, доступность, облегченность учебного материала? Может быть, необходимо создавать затруднения как отправные точки развития мысли учащегося, так как "мышление всегда возникает из затруднения. Опыт дает материал, из которого мышление строит” (Л.С. Выготский). Роль учителя двояка: с одной стороны – он организатор и управитель образовательной среды, смысл его работы в том, чтобы направлять и регулировать деятельность учеников. Через коллективную деятельность, через сотрудничество учеников и учителя. С другой стороны, учитель – часть образовательной среды, ее активнейший фактор. Лишь в этом смысле личность педагога существенна для достижения целей обучения и воспитания.

Организуя исследовательскую работу учащихся на уроке, я постоянно сам нахожусь в поиске. Как создать проблемную ситуацию и вызвать интерес учащихся при подходе к каждой конкретной теме? Какие приемы технологии развивающего обучения можно с наибольшим успехом применить на уроке с учетом того, что школа в целом не работает в данной системе? Как создать положительный эмоциональный настрой на уроке? Как связать теоретический материал учебного предмета "Физика" и вид деятельности учащихся с их потребностями? Знания, получаемые в школе, не должны быть “кладом в пустыне”, мертвым грузом, оторваны от жизненных запросов.

Итак, я предлагаю моим ученикам отправиться в волшебное, полное открытий путешествие под названием "Физическая картина мира". Мы отправляемся в путешествие, чтобы вместе понять, что современная физика – это часть общечеловеческой культуры, характеризующая интеллектуальный уровень общества, степень понимания основ мироздания. "Среди других наук физика сохраняет роль лидера естествознания, определяя стиль и уровень научного мышления" (В.А. Бордовский).

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УРАВНЕНИЯ
ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

Урок физики (8 класс)

Цели урока:

1. Формирование умений работать с термометром, мензуркой, динамометром и калориметром, определять цену деления измерительных приборов.
2. Развитие умений применять знания о количестве теплоты, уравнении теплового баланса на практике, выдвигать гипотезы, планировать исследовательскую деятельность, проводить анализ полученных результатов.
3. Воспитание аккуратности, внимательности, последовательности в действиях, развитие наблюдательности, культуры речи, формирование умения четко выражать и отстаивать научное мнение.

Оборудование: микролаборатория-1 (6 шт.), колбы с водой (6 шт.), калориметры (6 шт.), неизвестные тела (№ 1, № 2, № 3), чайник, нитки, спиртовки (3 шт.), спички (3 кор.), плоскогубцы (3 шт.), магнитофон, карточки, кодоскоп.

ХОД УРОКА

I. Вступление.

О, сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог изобретатель.

Каждому из нас знакомы эти строки. Удивительно точно подметил А.С. Пушкин характер научной деятельности! Любому открытию сопутствуют опыт, талант открывателя и даже случай.

А были ли в вашей жизни открытия? Что означают для вас слова “я сделал открытие”? Если человек своим трудолюбием, упорством достигает истины в чем-либо, то это и есть открытие. Вот что по этому поводу говорил Б.Л. Пастернак:

Во всем мне хочется дойти
До самой сути.
В работе, в поисках пути,
В сердечной смуте.
До сущности протекших дней,
До их причины.
До оснований, до корней,
До сердцевины.
Все время схватывая нить
Судеб, событий.
Жить, думать, чувствовать, любить,
Свершать открытья.

На сегодняшнем уроке мы с вами попытаемся совершить небольшие, но зато самостоятельные открытия. Для этого надо быть настойчивым и внимательным. Вам понадобятся те знания, которые вы приобрели ранее по теме “Основы термодинамики”.

II. Проверка ранее усвоенных знаний и их актуализация.

Я предлагаю вам проверить самих себя. Для этого вам предлагается схема 1 (см. Приложение), построенная таким образом, что отдельные ее элементы нарушены. Попробуйте их восстановить (во время работы учеников тихо звучит инструментальная музыка).

А теперь проверим, как вы усвоили изученный материал. Заполните схему 2 (см. Приложение). Вспомните, какие тепловые процессы мы с вами изучали? Я не буду ставить вам оценку, а попрошу это сделать самим. Для этого на схеме 3 (см. Приложение) “Моя самооценка” отметьте крестиком уровень своих знаний по данной теме. Кто допустил ошибку, не огорчайтесь. В конце урока каждый получит дифференцированное домашнее задание на отработку различных элементов схемы; на повторение формул и понятий; на действие по заданному алгоритму (по отдельным понятиям и формулам), а также задания повышенной трудности. Ваша задача состоит в том, чтобы выбрать те задания, которые помогут вам отработать обнаруженные на уроке пробелы.

III. Основная часть урока. Исследовательская деятельность учащихся.

А сейчас необычная часть урока. Предыдущая часть урока показала, что вы можете приступить к решению задач, которые иногда ставит перед нами жизнь.

Представьте себе, что класс – это научно-практическая лаборатория и в этой лаборатории 3 отдела (3 ряда), в каждом отделе 2 творческие группы по 4 человека. В лаборатории имеется свой ученый совет, который состоит из представителей от каждой творческой группы. На столах приборов нет, все они находятся на складе, функцию которого выполняет демонстрационный стол. Приборы каждая группа будет выбирать самостоятельно, но вы должны знать, что на каждый отдел приходится по одной спиртовке, а чайник один на всю лабораторию. Я являюсь коммерческим директором бани на улице Терновского и предлагаю выполнить следующий заказ: какое из тел (камень, кирпич, фарфор), предложенных нам различными фирмами, лучше подходит в качестве нагревательного элемента.

Итак, как вы будете решать данную проблему?

Сначала необходимо выдвинуть гипотезу, а затем ее экспериментально проверить. Можно провести теоретический расчет. Если результаты эксперимента согласуются с теорией, то это означает, что гипотеза верна. Напоминаю схему (демонстрация схемы через кодоскоп) цикла научного познания:

Учащиеся выдвигают несколько гипотез, после обсуждения приходят к выводу, что необходимо измерять удельную теплоемкость тел. Гипотеза: в качестве лучшего нагревательного элемента подойдет то тело, у которого удельная теплоемкость больше. Первому отделу выдается тело № 1, второму – № 2, третьему – № 3. Отделы выбирают приборы и, обсуждая, предлагают способы определения удельной теплоемкости тела: а) с помощью спиртовки, б) с помощью чайника (по группам). Отделы могут совещаться.

Изобразим тепловые процессы графически:

После получения рабочей формулы ребята приступают к эксперименту, в процессе выполнения которого, они могут неоднократно приходить на склад за невыбранным сразу оборудованием (в процессе выполнения эксперимента звучит инструментальная музыка). Полученные результаты заносятся в таблицу (на доске).

Результаты исследования

Эксперимент поставлен, результат получен. Я прошу учёный совет обсудить результаты, полученные в ходе эксперимента, и вынести свое решение по его результатам и по использованию тел № 1, № 2 или № 3 в качестве нагревательного элемента в бане, а все остальные участники эксперимента также обсуждают результаты и выносят решение, но самостоятельно (тихо звучит инструментальная музыка).

Решение ученого совета:

1) считать результаты, полученные в ходе эксперимента (работа со спиртовкой), всех трех отделов неверными, так как мы не знаем температуру, до которой было нагрето тело на спиртовке;

2) анализируя результаты, полученные в ходе эксперимента (работа с чайником), можно сказать, что тело № 2 больше подходит в качестве лучшего нагревательного элемента, однако следует отметить, что тело № 1 было пористое, поэтому стоит усомниться в результатах эксперимента 1-го отдела. Слишком большие погрешности, которые связаны: а) с наличием в порах тела воздуха; б) с проникновением в поры тела воды;

3) тело с большей удельной теплоемкостью подходит в качестве нагревательного элемента, так как оно еще и компактно (будет занимать мало места).

Спасибо ученому совету. Ребята, у кого еще есть дополнения? Может быть, кто-то хочет опротестовать решение ученого совета? Хочу обратить ваше внимание на то, что экспериментально определить тело с большей теплоемкостью можно и с помощью спиртовки. Для этого необходимо взять тела № 1, № 2 и № 3 одной массы и нагревать их в пламени спиртовки одно и то же время, при одинаковых условиях. Затем опустить их в калориметры с равным количеством воды или положить на лед. Там, где больше всего вода нагреется или лед растает, у того тела удельная теплоемкость больше.

IV. Подведение итогов исследовательской деятельности на уроке.

Ребята, чем запомнился вам этот урок? Какое значение он для вас имеет?

Мы еще раз экспериментально доказали, что уравнение теплового баланса позволяет решать многие практические, жизненные задачи.

Навыки, которые вы приобрели, помогут вам в жизни.

Мы убедились в том, что эксперимент не всегда идет гладко? и не всегда получается ожидаемый результат, но даже неверный результат – это тоже результат, если ты его действительно осознал.

Мы получили дополнительный жизненный опыт. Надеюсь, что знания, умения, навыки, полученные на уроке, помогут вам лучше ориентироваться в окружающем мире, а природные явления станут для вас более понятными и привлекательными.

Все известно вокруг,
Тем не менее
На Земле еще много того,
Что достойно порой удивления
И твоего и моего.
Удивляйся росе,
Удивляйся цветам,
Удивляйся упругости стали,
Удивляйся тому,
Чему люди порой
Удивляться уже перестали.