Для решения задач развития интеллектуальных и творческих способностей, познавательных интересов учеников в процессе изучения физики следует уделять внимание формированию умений и навыков исследовательской деятельности учащихся.
Исследовательская деятельность учащихся, с одной стороны, позволяет им применить свои знания, умения и способы действий в новой ситуации, способствует развитию мышления и более глубокому пониманию взаимосвязи изучаемых явлений, формирует исследовательские навыки, с другой стороны – разумно подобранные с учетом уровня знаний и способностей учеников исследовательские задания вызывают интерес у школьников и является хорошим стимулом для мотивации изучения физики.
Уроки - исследования позволяют привить учащимся начальные практические навыки в обращении с экспериментальной установкой, дают возможность почувствовать вкус к исследовательской работе, развивают познавательный интерес, причём удаётся включить в поиск решения той или иной задачи одновременно весь класс. Это в значительной степени активизирует мыслительную и практическую деятельность учащихся. Ученики развивают умение самостоятельно получать и осваивать новую информацию, получают возможность расширить и углубить свои знания. После проведения уроков – исследований сами учащиеся отмечают, насколько полезны такие уроки, подчёркивают, что на таких роках новый материал усваивается лучше.
Начиная вместе с классом заниматься исследованиями на уроках, некоторые ребята осознают необходимость продолжения исследовательской деятельности самостоятельно по интересующим их темам. Таких ребят я обучаю навыкам исследовательской деятельности во внеурочное время. Начиная от выбора конкретной темы исследования, ребята подходят к её реализации. Затем следует обучение подготовке к выступлению на школьных и муниципальных конференциях, подготовка презентации работы, выступление и рефлексия. Темы работ самые разнообразные, иногда они связаны с изучаемым на уроках материалом (“Необычные гальванические элементы”, “Экологические проблемы использования автомобильного транспорта”, “Термометры. Температура”, “Измерение атмосферного давления”, “Ультразвук и инфразвук”), а иногда - с тем, что интересует ребят в данный момент (“Искусственные солнечные затмения”, “Физические основы прыжков с парашютом” и т.д.).
Идея использования компьютера при решении задач по физике пришла к ребятам Григорьеву Михаилу, Гурьянову Андрею и Дубовикову Матвею 8-м классе при решении задач по теме “Электрические явления” (в 2006-2007 учебном году). Ребята предложили производить расчеты на компьютере, используя программу Microsoft Excel (в это время они посещали курсы обучения работе с ПК). Мы провели урок решения задач в компьютерном классе, ребята помогали мне в качестве консультантов. После урока они заметили, как повышается интерес к решению задач у ребят, которые раньше не любили решать задачи, считая это нудным и неинтересным делом, и решили, что использование электронных таблиц Excel на уроках физики не только полезно, но и интересно. Так возникла написать работу “Решение задач по физике с использованием электронных таблиц Excel” с целью изучения возможностей использования табличного процессора Excel на уроках физики. К выступлению на муниципальной научно-практической конференции “Открытие” ребята подобрали задачи, которые можно решать в Excel на уроках физики, и составили сборник задач с решениями.
Создав вместе с ребятами первый сборник задач “Решение задач по физике в Excel” в 2007 году, я поняла, что не стоит заканчивать исследовательскую работу только выступлением на научно-практической конференции и перед ребятами в школе и классе.
Основная задача обучения физики в профильных классах и классах углубленного изучения физики – это обучение решению задач разного уровня сложности. И тогда я решила совместить исследовательскую деятельность учащихся с обучением решению задач. В ходе каждой исследовательской или творческой работы мы с ребятами стали подбирать задачи по теме исследования из сборников задач, не используемых или редко используемых на уроках. Работа по решению задач позволяла ребятам глубже изучить и понять теоретический материал. А составление сборника задач по теме работы позволяло использовать его на уроках, повышая интерес к решению задач и вовлекая в исследовательскую деятельность все большее число учащихся.
В течение трех лет учениками было составлено 8 сборников задач по темам: “Решение задач по физике в Excel”, “Физика и экология”, “Физика и автомобильный транспорт”, “Температура. Термометры”, “Ультразвук и инфразвук”, “Вечный двигатель”, “Физика и медицина”, “Прыжки с парашютом”. В стадии подготовки сборники: “Стрельба из оружия”, “Катание на коньках”.
Прежде чем приступить к составлению сборников, как и при подготовке к исследовательской работе, необходимо подвести ребят к осознанию цели деятельности. Так, сборники задач “Физика и экология”, “Физика и медицина” были составлены для подготовки районным конкурсам “Магистры физики” по данным темам, которые ежегодно проводятся в г. Сосногорске для учащихся 9-х классов с целью выявления одаренных детей, развития творческих способностей учащихся и повышения интереса к физике. Конкурс проводится в два этапа: защита творческой или исследовательской работы и интеллектуальная игра. При подготовке к игре каждый из участников подбирал задачи по указанным темам из сборников задач, записывал ответы и знакомил с ними остальных участников. Затем объединяли все эти задачи – и получились сборники, которые включались в исследовательскую работу как приложения. Необходимость в подборе задач по теме “Прыжки с парашютом” возникла после выполнения экспериментов с моделями парашютов. Чтобы разобраться, какие условия при падении моделей парашютов существенны, а какими можно пренебречь, было решено подобрать задачи из разных сборников и рассмотреть их решения. После этого ребята вернулись к исследовательской работе и успешно её завершили.
Этапы работы над сборником задач:
- Обсуждение цели работы по выбранной теме.
- Выбор типа задач для будущего сборника (экспериментальные, расчетные, качественные и т.д.).
- Подбор и изучение используемой литературы, распределение литературы между участниками работы.
- Самостоятельная работа учащихся по отбору и решению задач.
- Обсуждение решений задач, предложенных учащимися.
- Составление сборника задач.
- Оформление сборника задач в программе Microsoft Office Publisher (не обязательно).
- Обсуждение возможностей использования сборника задач на уроках или внеклассных мероприятиях.
- Рефлексия.
Оформление сборников и порядок расположения задач предлагают сами ребята. При составлении сборника задач по теме “Прыжки с парашютом” я предложила ребятам расположить задачи по разделам. Но они оставили произвольный порядок расположения. При применении сборника на консультациях по подготовке учащихся к итоговой аттестации ребята предлагали называть соответствующий раздел физики, к которому относится задача.
Рефлексия проводится в устной форме. Обычно прошу ребят назвать их действия, мысли и чувства; высказать, что получилось, что не получилось и почему; что можно было бы сделать по-другому.
Урок решения задач с использованием сборников задач, составленных самим учащимися, по моему мнению, должны проходить интересно, нестандартно, лучше в игровой форме.
Так, урок решения задач в 10б классе по механике по сборнику “Прыжки с парашютом” (Приложение 1) прошел в форме игры – соревнования.
В начале урока обучающиеся 11б класса Григорьев Михаил, Гурьянов Андрей и Дубовиков Матвей показали презентацию исследовательской работы “Физические основы прыжков с парашютом”, с которой они выступили на 11 муниципальной научно-практической конференции “Открытие” (Рисунок 1: награждение ребят по итогам конференции за II место в секции “Физика”).
Затем класс разделили на команды. Каждая команда получила задачи из сборника по темам: “Равномерное движение”, “Равноускоренное движение”, “Законы Ньютона”, “Силы в природе” и т.д. Ребята в команде должны были решить задачу и представить решение жюри из названных выше учеников 11б класса. Жюри в пятибалльной системе оценивало задачу. Итоги решения всех задач суммировались, и в конце урока объявлялась команда – победитель.
Эта работа настолько понравилась ребятам из 10 б класса, что после урока две группы ребят выразили желание подготовить к школьной научно-практической конференции “Горизонты открытий” свои работы. Защепина Валерия, Шумахер Анна и Илли Яна выбрали тему “Катание на коньках”, а Клочков Никита, Коновалюк Даниил и Максимов Владимир – “Стрельба из оружия”. На следующем уроке я объявила темы будущих работ их одноклассникам и учащимся 11б класса. Вскоре ученики 10б и 11б классов стали приносить задачи с решениями по данным темам. К школьной конференции мы составим по ним сборники задач, а затем сможем их использовать на уроках физики.
С использованием сборника задач по теме “Вечный двигатель” в 10 классе второй год мы проводим урок-игру в форме “мозгового штурма”. Помогала мне в проведении урока ученица 11б класса Ковязина Ксения
Ковязина Ксения задает вопрос из
составленного ею сборника задач
В 10 классе при изучении темы “Термодинамика” её очень заинтересовал вопрос о “вечных двигателях”. Она подготовила реферат, а затем и сборник задач по данной теме. На уроке Ксения предлагала ребятам задачи из сборника. Ребята давали различные варианты ответов. Вместе выбирали наиболее полный правильный ответ. Ученик, давший такой ответ, получал оценку “5”, все остальные ребята, принявшие участие в обсуждении, получали по “звездочке”. В конце урока набравшие по 5 звездочек ученики также получали оценки “5”. Итог урока: в обсуждении задач приняли участие все ученики класса, и урок прошел на высоком эмоциональном подъеме.
31 декабря в 10б классе по расписанию 2 урока физики. Естественно, заниматься уже не хочется, а надо решать задачи по молекулярной физике. Тогда я решила провести урок в игровой форме с использованием сборника задач по теме “Температура. Термометры”, который составили в 2008 году ученики 11б класса Гурьянов Андрей и Дубовиков Матвей. Задачи мы выбирали устные, чтобы не надо было вести записи на доске, вместо этого на доске … лепили снеговика. (В такой форме уроки я проводила неоднократно с учащимися 5-7 классов, и в первый раз – с десятиклассниками). На искусственной новогодней елке развесили бумажки с номерами задач. Класс поделили на две команды. Так как в классе 19 человек, то 1 ученик был моим помощником, снимал с елки бумажки с номерами задач и прикреплял снежинки к доске, каждой команде своего цвета. Сначала, пока лепили два снежных кома, руки и ноги, вопросы задавали по очереди каждой команде. Затем, когда лепили голову (глаза, нос и рот) и метлу, вопросы задавали всему классу, а отвечали ученики команды, быстрее поднявшие руку. К концу урока получился снеговик, и … отличное новогоднее настроение!
Коновалюк Даниил с получившимся снеговиком.
Учащиеся 10б класса Защепина Валерия и Шумахер Анна к исследовательской работе “Наблюдение физических явлений в школьном медпункте” составили сборник задач “Физика и медицина” (Приложение 2). Для учащихся 9-х классов они провели урок – аукцион знаний.
Каждый ученик класса получил свой регистрационный номер - карточку. Игроки объединяются в команды по рядам. Обслуживают проведение аукциона распорядитель (учитель), технические помощники (по ученику от каждой команды), совет экспертов
Защепина Валерия и Шумахер Анна).
Разыгрываются вопросы различной степени сложности с помощью особого рода “валюты” - знаний, приносящих выигрышные баллы. “Цена” лота определяется сложностью вопросов: от 2 до 5 баллов. На каждом вопросе указаны максимальные баллы за правильный ответ. Каждый из учеников обладает правом ответа на два вопроса разной степени сложности. Он может сам отвечать на вопрос или передать право ответа другому игроку своей команды. Коллективное обсуждение не допускается. После того, как сделана основная ставка, начинаются торги: любой ученик из любой команды может заявить о своем желании участвовать в торгах поднятием карточки. По окончании торгов экспертный совет оглашает результаты розыгрыша – количество баллов каждому участнику. Эти баллы заносятся в сводный протокол личных и командных достижений учащихся. В конце игры совет экспертов объявляет имена победителей в личном и командном зачете.
Уроки решения задач по сборникам, составленным на основе исследовательских работ, позволяют привить учащимся интерес к решению сложных задач, учат подходить к решению задач творчески, создают высокий эмоциональный настрой на уроке, способствуют лучшему усвоению теоретических знаний. В процессе подготовки сборников задач ученики знакомились со сборниками задач по физике, в которых авторы предлагают задачи повышенного уровня сложности и олимпиадные задачи, задания для подготовки к поступлению в ВУЗы. Ребята самостоятельно решают задачи разной степени сложности, что способствует прочному усвоению знаний по физике.