Принципиальным отличием образовательных стандартов второго поколения является их ориентация на деятельностный подход в образовании. Это обусловлено изменением общей парадигмы образования, которая в первую очередь заключается в переходе «от определения цели школьного обучения как освоения знаний, умений, навыков к определению цели как формирование умения учиться как компетенции…» В соответствие с чем, в проекте нового стандарта образования к результатам, подлежащим проверке и аттестации, помимо традиционных элементов (научные знания и представления о природе) отнесены и «умения учебно-познавательной, исследовательской, практической деятельности».
В этих условиях огромное значение придаётся одному из видов внеклассной работы по физике – исследовательской деятельности школьников, в рамках которой полностью реализуется деятельностный подход, положенный в основу проекта нового стандарта образования. Именно с этим связана и популярность данной тематики у учителей и возросшее количество различных конференций школьников. Однако следует избегать формального подхода при организации исследовательской деятельности в школе. Основной целью проведения учебного исследования является всё же не результат в виде выступления на престижной конференции любой ценой, а освоение учащимися методологии исследовательской деятельности, формирование у школьников навыков исследовательской деятельности.
Как известно, научное и учебное познание имеет множество общих черт. В соответствие с чем, и процесс учебного познания может быть построен в соответствие с этапами цикла научного познания (наблюдение, опытные факты→ гипотеза (модель)→ теоретические следствия→ эксперимент). Учебно-исследовательская деятельность предполагает наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере: постановку проблемы, изучения теории, посвящённой данной проблематике, подбор методик исследования и практическое овладение ими, сбор собственного материала, его анализ и обобщение, собственные выводы.
Опираясь на сказанное выше, можно выделить следующие этапы исследовательской деятельности:
- постановка проблемы исследования на основе наблюдения физического явления или на основе анализа учебной, научной, исторической литературы по физике, формулировка цели исследования, выделение объекта и предмета исследования;
- выдвижение гипотезы исследования или построения модели явления, постановка задач и выбор методов исследования;
- вывод теоретических следствий, экспериментальная проверка выдвинутой гипотезы (модели) и формулировка выводов.
Продемонстрируем предложенную модель исследовательской деятельности на конкретном примере. Так, например, выполнение работы «Исследование влияния поверхностно-активных веществ на прочность твёрдого тела» проходило в несколько этапов:
- Изучение учебной литературы по теме исследования (механические свойства твёрдых тел, поверхностное натяжение, поверхностно-активные вещества, явление адсорбции), формулировка цели исследования – исследование влияния поверхностно-активных веществ на прочность твёрдых тел.
- Выдвижение гипотезы исследования – поверхностно-активные вещества снижают прочность твёрдых тел, постановка задач исследования (изучить и проанализировать учебный материал по теме исследования, сконструировать и собрать экспериментальную установку для проведения измерений, экспериментально установить влияние поверхностно-активных веществ на значения предела прочности на сжатие твёрдых тел (мела, кирпича, активированного угля)).
- Экспериментальная проверка выдвинутой гипотезы и формулировка выводов.Для проведения исследования была сконструирована установка, представленная на рис.1. Установка представляет собой рычажной пресс (рис.2). Исследуемый образец 1 помещается на рабочую плиту 2 рычажного пресса, на которую предварительно кладётся кусок картона. Площадку пресса 4 закрепляется на рабочем столе струбциной. На конец верхней перекладины вешается груз 5 общей массой M до тех пор, пока исследуемый кусок не разрушится.
- Стандарт общего образования. Концепция государственного стандарта общего образования. Проект для обсуждения. – М., 2008. – Новый стандарт общего образования. – http://standart.edu.ru
- Николайчук Д. Исследование влияния поверхностно-активных веществ на прочность твёрдых тел. / IX Школьные Харитоновские чтения. Межрегиональная олимпиада школьников «Будущие исследователи – будущее науки». Тезисы. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2009. – С.62.
- Шефер Н.И. Исследование влияния поверхностно-активных веществ на прочность твёрдых тел. / Физика в школе. – 1989. №5.- С.81-83.
рис.1. Экспериментальная установка для определения предела прочности различных материалов.
рис.2. Схема экспериментальной установки для определения предела прочности различных материалов.
Для расчёта предела прочности материала не сложно получить формулу
Таким образом, для вычисления механического напряжения в ходе эксперимента необходимо измерить величины M, S, l1. Площадь грани образца можно определить, начертив на миллиметровой бумаге контур одной из граней, перпендикулярных сжатию. Измерения проводились для трёх материалов: мел, активированный уголь, кирпич. Сначала измерения проводились для сухих образцов, а затем для образцов, смоченных водой.
На основе анализа полученных экспериментальных данных был cформулирован вывод: наличие поверхностно активных веществ уменьшает предел прочности исследуемых материалов в 3,36 раза для мела, в 3,96 раза для активированного угля, в 1,36 раза для кирпича. Таким образом, гипотеза исследования была подтверждена.
Работа была выполнена ученицей 9 класса МОУ «Лицей № 15» г.Сарова Николайчук Дашей. С результатами исследования она выступала на IX Школьных Харитоновских чтениях и удостоена дипломом III степени. Презентация к данной исследовательской работе представлена в приложении1.
Следует отметить, что проведение данного исследования не связано с материально-техническими проблемами. Установка достаточно проста, что позволяет использовать эту работу для проведения физического практикума в 10 классе средней школы (см. приложение2). Именно этим и обусловлена практическая значимость данного исследования.
В заключение, хочу ещё раз подчеркнуть, что учебно-исследовательская деятельность необходима школьникам для того, чтобы научиться самостоятельно мыслить, ставить цели, выдвигать гипотезы, делать соответствующие выводы. Именно в процессе собственной исследовательской деятельности ученик овладевает необходимыми методологическими знаниями и общеучебными навыками по проектированию собственной исследовательской деятельности.
Литература