Домашний эксперимент как средство активизации познавательной активности учащихся

Разделы: Физика

При изучении естественно-научных дисциплин одним из важнейших методов познания и видов учебной деятельности являются наблюдения и эксперименты. Без эксперимента нет и не может быть рационального обучения физике. Словесное обучение неизбежно приводит к формализму и механическому заучиванию. Необходимо, чтобы учащийся выполнял опыт сам, видел прибор не только в руках учителя, но держал его в своих собственных, мог предложить свою версию конструкции того или иного прибора. Демонстрационный эксперимент относится к иллюстративным эмпирическим методам обучения. Его значение определяется той ролью, которую эксперимент играет в физике – науке как источнике знания. Учащиеся знакомятся с экспериментальным методом познания в физике, с ролью эксперимента в физических исследованиях (в итоге у них формируется научное мировоззрение). У обучающихся формируются умения наблюдать, выдвигать гипотезы, анализировать результаты, устанавливать зависимости между величинами, делать выводы. Демонстрационный эксперимент в основном является средством наглядности. Учащиеся пассивно следят за опытом, а важно сформировать у них экспериментальные умения и навыки. Поэтому проводится фронтальный эксперимент, физический лабораторный практикум. При выполнении эксперимента формируются следующие умения: определять цель эксперимента, выдвигать гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результат; умения собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять. Особое место занимают домашние лабораторные работы. Домашние эксперименты обладают рядом преимуществ. Это отсутствие жёсткого ограничения по времени, большая комфортность при проведении опытов, школьники полностью самостоятельно выполняют задание, занимаются творчеством. Одним из главных требований, предъявляемых к домашнему эксперименту является его безопасность, минимальные материальные затраты, простота оборудования, ценность в деле изучения понимания физики, интересное содержание.

Для правильной организации экспериментальной деятельности учащихся необходимо соблюдать ряд общих педагогических условий.

Первое и главное условие – это воспитание у обучающихся желания учиться.

Второе условие заключается в том, что когда мы обучаем учеников чему-нибудь новому, то они при этом должны иметь соответствующую подготовку, т.е. новый уровень актуального развития ребёнка должен лежать в зоне его ближайшего развития.

Третье условие – нельзя перегружать ученика учёбой, способность ученика усваивать новые знания имеет свои границы, необходим индивидуальный подход к дозировке и степени сложности заданий.

Четвёртое условие – нужно выработать чёткую программу, по которой будет вестись обучение.

Методика организации домашнего эксперимента должна держаться на возбуждении и поддерживании постоянного и устойчивого интереса учащихся к предмету. Для формирования первоначального интереса хорошо ставить в классе и задавать на дом занимательные опыты, но устойчивый интерес может обеспечить применение трёх основных детских занятий: игры, практической деятельности и постоянного процесса мыслительной деятельности. Наилучший результат даёт выполнение домашних экспериментальных заданий при соблюдении следующих методических условий.

  • Тщательно продуманное распределение заданий по темам программы.
  • Систематическое применение наряду с другими видами домашней работы учащихся.
  • Обязательность и осознанность выполнения заданий.
  • Структуирование выполнения домашнего опыта и наблюдения.

Необходимо учесть, что:

  • Домашние экспериментальные задания не подменяют, а дополняют и расширяют классный учебный эксперимент.
  • Проведение домашних экспериментальных работ должно быть подготовлено и организовано.
  • В домашнюю работу учащихся лучше включать работы, которые предназначены для изучения нового материала, т. е. предваряющие изучение темы, а также для закрепления и повторения.
  • Большую роль играет формулировка заданий и обсуждение результатов проведённой учащимися работы, раскрывающие логическую связь выполнения домашних заданий экспериментального характера.

Для оптимизации процесса обучения, чтобы не было непродуктивных затрат времени на уроках необходимо иметь:

  • комплект размноженных описаний домашних опытов и наблюдений и домашних лабораторных работ для каждого учащегося.

Задания могут быть предложены для выполнения а) фронтально б) некоторые задания или несколько заданий по теме могут быть заданы группам учащихся. Например, 7-й класс, тема: “Давление твёрдых тел, жидкостей и газов”. Класс разделён на 3 группы по темам: “Закон Паскаля”, “Атмосферное давление”, “Закон Архимеда и плавание тел”. Руководителей назначает учитель. Руководители групп вместе с учителем отбирают домашние опыты, которые иллюстрируют данный закон, распределяют между учащимися, кто какое задание выполняет, учитывая желания ребят. К уроку каждая группа приносит свои приспособления, приготовленные дома и воспроизводит их на уроке. Ученик, проводящий опыт, рассказывает порядок его проведения, демонстрирует ход опыта и объясняет его результаты Руководителю группы достаётся более ответственная часть. Он должен рассказать о самом законе, затем представить каждого ученика и какой опыт он воспроизводит и, обобщив результаты всех опытов, сделать общий вывод. Лучше ставить оценку в данном случае всей группе, это повысит ответственность учеников друг перед другом. Для следующего обобщающего урока лучше менять ведущего, но всё-таки считаться с желаниями и возможностями ребят. Некоторые исследования могут быть даны индивидуально отдельным учащимся.

Например, определить плотность воска, пробки, картофеля, какого-либо металла и выяснить как ведёт себя тело из данного материала при погружении в воду. При этом хорошим стимулом и помощью в выполнении заданий станут индивидуальные и коллективные консультации учителя. Для того чтобы представить место и значение домашних экспериментальных работ в общей системе домашних заданий представим все виды работ, которые ученик выполняет дома в определённом сочетании.

  1. Работа с текстом учебника.
  2. Выполнение заданий экспериментального характера.
  3. Решение задач.
  4. Чтение научно-популярной литературы.
  5. Работа со справочной литературой.
  6. Подготовка к фронтальной лабораторной работе в классе.
  7. Выполнение чертежей, схем, рисунков, графиков.
  8. Подготовка сообщений и докладов.

Между этими видами учебной работы существует определённая связь. Домашние экспериментальные работы учащихся связаны со всеми этими видами работ.

Важную роль играют эмоциональные стимулы, усиливающие эффект применения домашних опытов и наблюдений и активизирующие познавательный интерес и мышление подростков. Структурные компоненты метода убеждения, стимулирующие у школьников положительные эмоции, могут быть представлены следующим образом.

Требования к содержанию:

  • актуальность,
  • информативность, новизна,
  • выявление причинно-следственных фактов,
  • доказательное сравнение.

Эмоциональная окрашенность, выразительные средства речи:

  • Интонационные,
  • Эмоциональность и экспрессия речи:
    • риторические вопросы,
    • рассуждения,
    • споры с воображаемым оппонентом,
    • диалоги, прямая речь,
    • выразительный повтор,
    • собственное оценочное отношение.

Можно выделить и антистимулы:

  • стандартная тематика,
  • однообразие, шаблон, бедность методики,
  • недостаточная информативная насыщенность,
  • отсутствие эмоциональной окрашенности,
  • преобладание авторитарного стиля отношения.

Перед тем как приступить к выполнению домашнего эксперимента или наблюдения необходимо дать учащимся порядок их планирования.

Порядок проведения наблюдения:

  1. Формулируем цели наблюдения (Для чего мы наблюдаем?)
  2. Выбираем объекты наблюдения (Что наблюдаем?)
  3. Исследуем условия наблюдения (Где наблюдаем?)
  4. Составляем план наблюдения (Как наблюдаем?)
  5. Выбираем способ фиксирования информации, получаемой в ходе наблюдения (Чем наблюдаем?)
  6. Проводим собственное наблюдение, сопровождающееся фиксированием полученной информации выбранным способом (Наблюдаем!!!)
  7. Анализируем полученные в ходе наблюдения данные (что получилось?)
  8. Формулируем

Проводим эксперимент:

  1. Формулируем цели эксперимента (Реши, что ты хочешь сделать и для чего?)
  2. Формулируем гипотезы эксперимента (Что предполагаешь получить?)
  3. Выявляем условия, необходимые для достижения поставленной цели (Устрани все помехи)
  4. Проектируем эксперимент (Мысленный эксперимент)
  5. Отбираем необходимые приборы и материалы (Найди, изготовь!)
  6. Собираем установку (Собери, проверь)
  7. Проводим опыты в запланированной последовательности, сопровождаем их фиксированием получаемых результатов (Зарисуй, заполни таблицу)
  8. Обрабатываем результаты измерений (Вычисли, построй график)
  9. Анализируем результаты эксперимента (Проверяй, сравнивай, выясняй причину)
  10. Формулируем выводы (Обобщай, подтверждай или опровергай свою гипотезу)

Лабораторный практикум для 7-го класса

Л.р.№1Градуирование мензурки.

Цель: изготовить простейший измерительный прибор в домашних условиях.

Приборы: измерительная лента, баночка из под майонеза, шприц(2грамма), полоска бумаги, клей, ножницы.

Л.р. №2. Измерение объёма тела неправильной формы.

Цель: научиться определять объём тела неправильной формы.

Приборы: детские кубики, карандаши, коробка, измерительная лента (масштабная линейка).

Порядок проведения:

  1. Определяем цену деления.
  2. Измеряем длину, ширину, высоту.
  3. Вычисляем V=абс, для карандаша V=SH.

Л.р. №3. Определение вместимости сосудов различной ёмкости.

Цель: определить вместимость флаконов, кастрюль, ваз.

Приборы: литровая банка, мензурка, измерительная лента.

Фиксирование информации.

№ Ёмкость Вместимость, объём V,см3
1 кастрюля  
2 флакон  
3 ваза  

Л.р. №4. Определение скорости диффузии.

Цель работы: сравнить скорость протекания диффузии в жидкостях при разной температуре.

вещество температура
Раствор марганцовокислого калия рисунок рисунок
чай рисунок рисунок

Л.р. №5. Определение скорости равномерного движения пузырька.

Цель работы: определить скорость равномерного движения пузырька воздуха в трубках разного сечения и в капельнице.

Приборы и материалы: трубки различного сечения, капельница.

Л.р. №6. Определение средней скорости неравномерного движения.

Приборы и материалы: жёлоб, шарик, цилиндр, секундомер.

Л.р. №7. Изготовление динамометра в домашних условиях.

Цель работы: изготовить динамометр, проградуировать его шкалу, определить вес различных тел.

Приборы и материалы: линейка, нитки, тонкая резинка, монеты по5р., картон.

Л.р. №8. Определение плотности твёрдого тела и выяснение условий плавания тел.

Приборы и материалы: пробка, воск, шампунь, металлический цилиндр, масло, вода.

Л.р.№9. Наблюдение превращения потенциальной энергии в кинетическую и обратно при колебаниях тела, подвешенного на нити.

Цель: пронаблюдать действие закона превращения и сохранения энергии.

Приборы и материалы: твёрдое тело, нить.

Порядок выполнения:

  1. Привяжите тело на нить.
  2. Поднимите нить с телом.
  3. Отклоните тело от положения равновесия и отпустите.
  4. Наблюдайте за колебаниями тела в течение некоторого времени, сделайте рисунок.

Положение шарика когда он имеет:

  1. наибольшую потенциальную энергию.
  2. наименьшую потенциальную энергию.
  3. наибольшую кинетическую энергию.
  4. наименьшую кинетическую энергию.

Анализ результатов:

проанализировать положение шарика, как происходит превращение энергии, почему колебания тела с течением времени затухают, на что расходуется энергия колеблющегося тела. Сделайте вывод: подтверждается ли на опыте справедливость закона превращения и сохранения энергии.

Л.р. №10. Определение механической мощности животных.

Приборы и материалы: рулетка, напольные весы, секундомер.

Собака, кошка, хомяк.

№ М t1 t2 t3 tс h А N
                 

Завершать домашний эксперимент можно анкетой.

  1. Как вы относитесь к выполнению домашних опытов и наблюдений?
  2. Хотели бы вы какие-либо из опытов продемонстрировать в классе перед товарищами, дома своим сестрёнкам, братишкам, друзьям?
  3. Сложно ли самим придумать опыт или поставить заданный эксперимент?
  4. Что сделать сложнее: самим придумать опыт или поставить заданный эксперимент?
  5. Что для вас является более интересным: придумать идею эксперимента, спланировать ход опыта или провести его?
  6. Можно ли делать эксперимент, не продумав его идею и не спланировав ход эксперимента?
  7. Сколько примерно времени в неделю вы затрачиваете на проведение домашних опытов и наблюдений?
  8. Помогают ли домашние опыты и наблюдения понять материалы учебника, данную тему, явления, закон? Приведите примеры
  9. Побуждают ли домашние опыты и наблюдения к чтению дополнительной литературы по физике? Приведите примеры.
  10. Нужны ли подобные задания и для чего?
  11. Как к ним относятся ваши родители?

Лабораторные работы для 8-го класса

  1. Сравнение количества теплоты, отдаваемого при остывании воды и растительного масла.
  2. Наблюдение за нагреванием и кипением воды и построение графика температуры.
  3. Сравнение количества теплоты, затрачиваемого на нагревание воды и льда.
  4. Наблюдение процессов плавления и отвердевания.
  5. Определение мощности и работы тока в электрической лампе и других электрических приборах и расчёт потребляемой ими электроэнергии.
  6. Измерение КПД кипятильника.

Лабораторные работы для 9-го класса

  1. Проверка законов равноускоренного движения при помощи жёлоба Галилея.
  2. Определение скорости движения кончика минутной и кончика часовой стрелки часов.
  3. Определение баллистической кривой при движении тела, брошенного под углом к горизонту.
  4. Измерение жёсткости пружины.
  5. Определение коэффициента трения скольжения.
  6. Определение величины земного ускорения.

Домашний эксперимент при выполнении индивидуальных проектов.

  1. Сконструируй модель фонтана. Какие свойства сообщающихся сосудов при этом используются?
  2. Изготовь электроскоп, определи заряжено тело или нет.
  3. Сконструируй модель светофора. Какое соединение проводников при этом используется?
  4. Изготовь маятник Майкельсона. Какие превращения энергии ты наблюдаешь?
  5. Сконструируй сегнерово колесо. Какой закон сохранения здесь используется? Где применяется сегнерово колесо?
  6. Изготовь модель колодезного ворота и определи каков его теоретический выигрыш в силе.

(Приложение 1)

Библиография.

  1. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения. Опыт теоретического и экспериментального психологического исследования. М, 1986
  2. Ковтунович М.Г. Домашний эксперимент по физике, ВЛАДОС, 2007.
  3. Методика преподавания физики в 7-8 классах средней школы (Под ред. А.В.Усовой.) М. 1990.
  4. Опыты в домашней лаборатории. М. Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981 (серия: “Библиотечка “ Квант” Вып. 4.
  5. Шахмаев Н.Н. Шилов В.Ф. Физический эксперимент в школе. М. 1989.