Проблемное обучение - это система развития учащихся, в основе которой лежит использование учебных проблем в процессе обучения и привлечение школьников к активному участию в разрешении этих проблем. Учебная проблема - это задача или вопрос, решение которых нельзя получить "по готовому образцу", на основе уже известных учащемуся способов.
Создание проблемных ситуаций, их анализ, активное участие обучающихся в поиске путей решения поставленной учебной проблемы поддерживает мыслительную активность учеников и их познавательный интерес.
Реализация проблемного обучения возможна в различных видах учебной работы: при изложении нового материала, при выполнении учащимися экспериментальных работ, при решении задач и т.д.
При объяснении нового материала в основном используют две формы проблемного обучения: проблемное изложение и поисковую беседу. В первом случае проблему ставит и решает сам учитель. Он не просто излагает материал, а размышляет вслух над проблемой, рассматривает возможные пути ее решения; одни отвергает, другие развивает и, таким образом, постепенно приходит к верному решению. Проблемное изложение используется, когда материал совсем новый или слишком сложный для коллективного обсуждения учащимися.
Чаще используют другую форму проблемного обучения - поисковую беседу. Ее смысл - привлечь учащихся к разрешению выдвигаемых на уроке проблем с помощью системы вопросов, которые подготовлены учителем заранее и стимулируют учащихся на осуществление небольшого поиска. Разумеется, учащиеся должны обладать необходимыми знаниями для активного участия в беседе, однако ответ на вопрос учителя не должен содержаться в прежних знаниях учащихся. При этом учитель должен продумать не только вопросы, но и предполагаемые ответы учащихся и возможные "подсказки" (дополнительные вопросы).
Применение метода поисковой беседы связано с определенными трудностями, т.к. в классе имеются учащиеся с различными способностями, характером. Нужно дать возможность высказаться не только активным учащимся, но и тем, кому требуется побольше времени для размышления над вопросом.
Известно, как важна роль эксперимента в процессе обучения физике. Эксперимент можно использовать и для постановки учебной проблемы, и для ее разрешения. Эффектные опыты привлекают внимание учащихся и вызывают у них сильное желание разобраться в сути наблюдаемых физических явлений.
Перед началом наблюдения учитель ставит перед учащимися определенные задачи, такие как "подметить особенности и попытаться их объяснить", "как связано это явление с другими, уже изученными?" и т.п. Можно предложить учащимся до демонстрации опытов выдвигать свои догадки, предположения, гипотезы, например: "что должно получиться в результате этого опыта?"
Если учащиеся испытывают затруднения с ответом на поставленный вопрос, можно опыт продемонстрировать и затем попросить объяснить увиденный результат, тем самым стимулировать учащихся к умственному поиску и пониманию природы демонстрируемого явления.
Рассмотрим конкретные приемы использования физического эксперимента и активизации мышления учащихся при постановке и разрешении учебных проблем в ходе объяснения нового материала по теме "Поляризация света" в 11 классе.
Изучение одного из заключительных вопросов волной оптики "Поляризации света" формирует у учащихся качественно новые представление о природе света. В начале объяснения нового материала подчеркивается, что явления интерференции и дифракции позволили установить: свет ведет себя как волна. Однако эти явления не дают никаких сведений о направлении колебаний в световом луче. Являются ли световые волны продольными или поперечными?
Далее сообщается, что сами основатели волновой теории Юнг и Френель считали световые волны продольными, распространяющимися в некоторой упругой среде - эфире.
Для установления направления колебаний в световом луче предложить учащимся посмотреть опыт. Для демонстрации всех опытов используется оптическая скамья с принадлежностями, универсальный проекционный аппарат, объектив, экран и набор по поляризации света.
Опыт 1 с двумя поляроидами.
Устанавливаем один поляроид - при его вращении светлое пятно на экране не меняется. Два поляроида - при повороте одного относительно другого на 90о свет на экране гаснет.
Попросить учащихся выдвигать свои гипотезы для объяснения наблюдаемого явления. Если учащиеся испытывают затруднения, помочь наводящими вопросами, такими как: наверно, что-то изменилось в световом луче при прохождении через первую пластину (поляроид)? Симметричен ли световой пучок относительно направления распространения до прохождения первой пластины? А после первой пластины?
Общими усилиями устанавливают, что опыт можно объяснить, лишь предположив, что световая волна является поперечной и поляроид (кристалл турмалина) пропускает колебания лишь одного направления и обнаружить это можно только с помощью второго поляроида.
Опыт 2 с поляроидом и кюветой с водой.
Получаем пятно на потолке при отражении от воды. При прохождении отраженного света через вращающийся поляроид пятно постепенно гаснет и опять появляется.
Предложить объяснить опыт. Теперь учащиеся уже легче приходят к выводу, что свет поляризуется и при отражении от воды. Учитель уточняет, что свет поляризуется при отражении не только от воды, но и от других веществ.
Опыт 3 с поляроидом и стопкой стеклянных пластин.
После первых двух опытов учащиеся уже легко объясняют и последний - свет поляризуется также и при преломлении.
Опыт 4 с поляроидом, кристаллом исландского шпата и диафрагмой диаметром 1 мм.
Учитель сам объясняет двойное лучепреломление, т.е. появление двух лучей - обыкновенного и необыкновенного. Затем, вращая поляроид, показать поочередное гашение изображения от каждого луча. Предложить учащимся объяснить это явление (обыкновенный и необыкновенный лучи поляризованы в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях).
Данный методический прием рассчитан на уровни развития В и С . При преобладании в классе учащихся с уровнем развития В опыт 1 можно объяснить самому учителю, а последующие предложить для объяснения самим учащимся.
В сильных классах можно показать еще один опыт.
Опыт 5 с двумя поляроидами и стаканчиком с насыщенным раствором сахара.
(Вращение плоскости поляризации при прохождении света через раствор сахара).
Предложить учащимся выдвигать свои идеи для объяснения этого опыта. Обычно после подробного объяснения предыдущих опытов самими учащимися идея о том, что сахар поворачивает направление колебаний вектора напряженности электрического поля, приходит без особых трудностей.
Таким образом, школьники учатся анализировать увиденные явления, объяснять их с помощью имеющихся знаний, а если знаний недостаточно - все равно пытаются объяснить, делая различные предположения. При этом у учащихся развивается умение формулировать гипотезы и проверять их в последующих опытах.