Важнейшая задача цивилизации - научить человека думать
Т. Эдисон
Новые жизненные условия выдвигают особые требования к молодым людям, вступающим в жизнь: они должны быть не только знающими и умелыми, но и мыслящими, инициативными, самостоятельными. Поэтому перед педагогической наукой стоит задача развития мышления учащихся и умения творчески применять знания на практике.
В исследованиях нейрофизиологов есть доказательства изменения структуры мозга человека, обусловленные не только генетической программой, но и влиянием окружающей среды, в том числе и процессом обучения. Б.И. Вершинин считает, что "…обучение - это целенаправленное, регулируемое информационное воздействие не мозг с целью реализации его фундаментальных возможностей, то есть развития, совершенствования мышления, памяти, речи и т.д."[1]
Известно, что мозг обладает фундаментальной ассиметрией: левое полушарие у большинства людей участвует в основном в аналитических процессах, оно - база для логического мышления. Левое полушарие обеспечивает речевую деятельность её понимания и построение. Правое полушарие обеспечивает конкретно-образное мышление, отвечает за определенные навыки в обращении с пространственными сигналами, создание абстрактных моделей. Если обучение, охватывающее весь период формирования мозга ребенка, преимущественно стимулирует деятельность левого полушария, то это неизбежно приведет к снижению уровня реализации функциональных возможностей правого. При самостоятельной учебной деятельности у ученика оказывается задействованными все механизмы восприятия и переработки информации, т. е. включаются в работу оба полушария.
Как уже было сказано ранее, цель обучения - развитие ученика, в частности его интеллекта. Основа этого процесса - его самостоятельная познавательная деятельность. На уроках физики можно развивать у своих учеников: мышление, образовательные, коммуникативные и практические умения, нравственные идеалы, эстетические представления. Психологи выделяют следующие мыслительные операции: анализ, синтез, сравнение, обобщение, классификация, систематизация, индукция, дедукция, абстрагирование, конкретизация. Под практическими умениями считают: работа с книгой, справочником; написание реферата, проведение наблюдения, составление задач, постановка эксперимента, решение изобретательских задач, составление рецензии и другие. [2]
Существует несколько подходов, основа которых - самостоятельная познавательная деятельность. [3]
Исследовательский подход в обучении. Его характерная черта - реализация идеи "обучение через открытие". В рамках этого подхода ученик сам открывает явление, закон, закономерность, свойства, способ решения задачи, не известные ему ранее. При этом он опирается на цикл познания: от наблюдения и опытов к построению абстрактной модели (выдвижение гипотезы), далее вывод теоретических следствий и их экспериментальная проверка. Примером урока такого типа может быть занятие, на котором учащиеся в группах ведут себя как экспериментаторы и стараются получить новые сведения о свойствах магнитов на опыте, ответив на вопросы карточек. [4]
Карточка № 1. Явление намагничивания.
Карточка № 2. Полюсы магнита.
Карточка № 3. Появление магнитных свойств.
Карточка № 4. Взаимодействие полюсов магнита.
Карточка № 5. Изучение магнитного поля постоянного магнита (Приложение 1).
Коммуникативный или дискуссионный подход. Он предполагает, что ученик на какое-то время становится автором какой-либо точки зрения на определенную научную проблему. При реализации этого подхода формируется умение высказывать своё мнение и понимать чужое, вести критику, искать позиции, объединяющие обе точки зрения и находить компромисс. Рассмотрим реализацию данного подхода при проведении урока "Будущее электроэнергетики: традиционные или нетрадиционные источники энергии?"
Организуется несколько групп учащихся, которые заранее готовятся к занятию, каждая по своей теме. Обсуждались следующие вопросы:
- производство электроэнергии на электростанциях, использующих традиционные источники энергии;
- нетрадиционные источники электроэнергии;
- проблемы передачи электроэнергии;
- энергосистемы и их необходимость;
- экологические последствия работы электростанций (ЭС).
По ходу урока ребята заполняли следующую таблицу:
| Название ЭС | Источники энергии | Мощность КПД | Преимущества | Недостатки |
| традиционные | ||||
| нетрадиционные |
На занятии учащиеся делились со всеми своими домашними наработками, приводились интересные исторические данные. Узнали, что нетрадиционные источники энергии используются также давно, как и традиционные. Группа экологов выявила ущерб природы, наносимый строительством и работой почти всех видов электростанций. Особенно интересным был момент обсуждения преимуществ и недостатков электростанций. Класс непроизвольно разбился на две группы: одни считали, что будущее за традиционными, другие - за нетрадиционные источники электроэнергии. В результате дискуссии ребята пришли к выводу о разумном сочетании всех видов энергии.
Имитационный подход. Класс разбивают на бригады или группы, каждая из которых самостоятельно работает над общим заданием, имитируя то или иное учреждение, фирму. Итоги деятельности затем обсуждаются, оцениваются, определяются лучшие, наиболее интересные. Примером применения такого подхода может быть урок защиты проектов усовершенствование барометров, выдача патента на дифракционную решетку, урок "Что случится, если…?" (например, пропадет тяготение).
Проблемное обучение - метод, в основу которого положено использование учебных проблем в преподавании и привлечении школьников к активному участию в разрешении этих проблем. Решение проблемы начинается с её постановки - первый этап. На следующем этапе ученик пытается найти выход из затруднения. В ходе поиска нового решения появляются идеи, догадки, которые либо отвергаются, либо принимают за рабочую гипотезу. Третий этап включает разработку способов проверки гипотезы и её осуществления. [5]
При изучении молекулярного строения вещества возникает вопрос: почему тела не распадаются на отдельные молекулы, между которыми есть промежутки? Пронаблюдав соединения свинцовых цилиндров, двух кусочков пластилина ребята делают вывод о притяжении молекул. Новый вопрос: почему не слипаются кусочки парафина, листочки бумаги? Учащиеся быстро понимают: для соединения кусочков парафина - их нужно нагреть, а листочки бумаги - смочить. Проверяют гипотезу экспериментально и делают вывод о притяжении молекул на расстоянии, сравнимых с их размерами. Новая проблема: почему есть промежутки между молекулами? Ребята предполагают, что между молекулами есть отталкивание и проверяют вывод экспериментально.
Часто постановка проблемы и попытка её решения облегчается, если имеется возможность привлечь самих учащихся к проведению экспериментальных исследований по обнаружению закономерностей. Например, при изучении архимедовой силы вместе с классом выясняем, от чего она зависит. Выдвигаются различные гипотезы: сила зависит от массы, объёма, плотности тела, глубины погружения, рода жидкости. Класс разбивается на группы, каждая из которых проверяет экспериментально одну из гипотез. При подведении итогов результаты отдельных групп обсуждаются поочередно, а затем делают общий вывод: выталкивающая сила зависит от объёма тела и плотности жидкости. Формируем мыслительную операцию анализ при выполнении заданий типа:
- выбрать параметр процесса кипения, остающийся постоянным во время кипения;
- выделить в параграфе учебника примеры, подтверждающие зависимость скорости диффузии от температуры тела;
- разобрать условие задачи и выделить взаимодействующие тела, описать, что происходит с каждым;
- указать в наблюдаемом процессе причину и следствие;
- составить план исследования, выделив наиболее важные этапы работы.
Решение экспериментальных задач требует умение планировать эксперимент, что подразумевает правильный выбор оборудования, выдвижение гипотез и т.п. На первом этапе обучения физике даем учащимся общий алгоритм выполнения, т.е. знакомим с общими принципами экспериментального познания мира. В них отражена цепочка вопросов или "шагов", которые подсказывают, что нужно сделать. Для этого пользуемся листом "Учусь ставить эксперимент" (Приложение 2).
Самостоятельный эксперимент учащихся с успехом применяется не только как способ изучения нового, но и как способ закрепления и повторения пройденного материала. Для ряда лабораторных работ разработаны творческие задания.
Большое значение имеют домашние наблюдения и эксперимент: придумайте способ измерения высоты дерева; исследуйте знак заряда наэлектризованных тел и др.
Уже на первых уроках обращаю внимание семиклассников на значение умения находить причинно-следственные связи: многие люди наблюдают одинаковые явления, но только понимание причинной связи привело Г. Галилея к открытию закона инерции, И. Ньютона к формулировке закона всемирного тяготения.
Для развития данного умения предлагаю составить одно предложение, объединив в нём с помощью союза "поэтому" два утверждения:
- масса железного шарика больше массы деревянного такого же объёма;
- плотность железа больше плотности дерева.
Какое из двух утверждений является причиной по
отношению к другому, а какое - следствием? На
своих уроках создаю условия, при которых
школьники научились бы различать
причинно-следственную связь и математическую
зависимость. При изучении сопротивления
проводника, выясняем экспериментально, что
формула 
, представляющая зависимость
сопротивления от напряжения и силы тока не
отражает причинно-следственных связей,
поскольку сопротивление проводника не
изменяется при изменении напряжения на концах
проводника и силы тока в нем. В то же время
математическая зависимость силы тока от
напряжения и сопротивления 
,
представляющая математическую формулировку
закона Ома для однородного участка цепи
постоянного тока, отражает
причинно-следственные связи: напряжение
характеризует электрическое поле, действие
которого на электрические заряды в проводнике
обеспечивает упорядоченное движение зарядов.
Для развития умения сравнивать используются задания на сравнение трения скольжения и трения качения, молекулярного строения тел в разных агрегатных состояниях, заполняются сравнительные таблицы и другие. Конструируются целые уроки на сравнение по темам "Равномерное и равнопеременное движение", "Свободные и вынужденные колебания", "Электрическое и магнитное поле".
Развитию умения синтезировать способствуют задания:
- из опытов сделать вывод о поведении тела при компенсации внешних воздействий;
- после выполнения ряда заданий составить алгоритм решения задач по динамике;
- подготовить рассказ по таблице, опорному конспекту, рисунку;
- составить задачу по рисунку;
- написать реферат или доклад, суммируя сведения из нескольких источников.
В простых задачах на классификацию требуется из перечня физических понятий сформулировать группу по заданным признакам:
- из графиков выбрать те, которые характеризуют равноускоренное движение;
- из приведенных слов записать те, которые представляют собой физическое явление.
- При изучении темы "Источники света" учащиеся на основании материала в учебнике, сообщений должны заполнить таблицу:
| Естественные источники света | Искусственные источники света |
В более сложной разновидности задач на классификацию обучающимся предлагается разбить перечень физических понятий на группы, на основании сравнения этих понятий выделить их общие признаки. Например, какое слово лишнее среди следующих: метр, градус, сила, секунда, Паскаль? почему вы выбрали именно это слово?
Умение абстрагироваться, т.е. выделять существенные признаки, важные в данных условиях развиваем как при выполнении отдельных заданий, так и на протяжении ряда уроков, на которых изучается или используется модель. Построение модели явления или процесса означает такое упрощение реальной ситуации, при которых сохраняются их главные существенные черты.
Примером задачи на нахождение факторов влияния может служить задание на сравнение выталкивающих сил, действующих на тело. В данном случае единственным фактором, влияющим на значение выталкивающей силы, является объём тела. (Приложение 3).
Для выработки явления дедукции используем задания на предсказания: как будет изменяться сила тока при изменении положения движка реостата? как меняется температура жидкости при испарении?
Можно организовать уроки-прогнозы, уроки-предсказания: высказать свое предположение как пройдет процесс, если вместо проводника в электрическое поле поместить диэлектрик.
Мыслительная операция систематизация развивается при составлении структурно-логической схемы изученной темы, обозначив на ней основные понятия, законы, формулы и связи между ними. Используем задания на составление обобщающей содержание темы таблицу или комментирование готовой, на схемы решения задачи "с конца", т.е. с задаваемого вопроса.
Операция конкретизация означает выражение, процесс в наглядной форме или уточнение. Для развития данного умения используем задания на создание рисунков, схем, чертежей, отражающих данное явление.
Многие задачи и задания направлены на формирование нескольких мыслительных умений. Операции анализа и абстрагирования используется при определении вида взаимодействия заряженных тел (Приложение 4).
При определении направления индукционного тока учащиеся выполняют такие мыслительные операции как анализ, чтобы установить: а) где причина явления; б) какое правило надо использовать; абстрагирование, чтобы провести аналогию с другими похожими случаями; сравнение, чтобы найти сходства или различия с уже известными опытами по возникновению индукционного тока.
Многие приемы практической направленности теснейшим образом связаны с мыслительными операциями. Возьмем, к примеру, процесс написания рецензии. Ученику требуется провести анализ прослушанного или прочитанного, чтобы установить в материале наличие нужных компонентов: доказательств, примеров, выводов и т.п.; выполнить сравнение с мысленным эталоном, чтобы оценить степени разработки проблемы или качество ответа; сделать синтез, чтобы суммировать все свои оценки и дать заключение-отзыв.
При выполнении лабораторной работы "Определение ускорения свободного падения" старшеклассники выполняют в числе других такие операции:
1) анализ, чтобы а) вывести уравнение для ускорения из формулы периода колебаний математического маятника; б) определить какие параметры системы надо менять, а какие оставить постоянными; в) установить, как регистрировать изменения, т.е. какие приборы необходимы;
2) индукцию, чтобы сформулировать вывод из полученных фактов;
3) синтез информации, чтобы подготовить отчет.
Данная работа отражает лишь часть методов и приёмов, направленных на развитие мыслительных операций и практических умений.
Литература
- Вершинин Б.И. Мозг и обучение. Томский политехнический университет, 1996
- Браверманн Э. М. “Физика в школе” № 1/98, с. 23.
- Сиденко А. С. “Физика в школе” № 1/98, с. 20 – 21
- Мастропас З.П., Синдеев Ю.Г. Физика: методика и практика преподавания. Ростов-на-Дону: Феникс, 2002
- Малафеев Р.И. Проблемное обучение физике в средней школе. М.: Просвещение. 1980