Современная наука развивается такими темпами, что объем научных знаний, как утверждают ученые, удваивается примерно через каждые десять лет. Поэтому, чтобы человек был конкурентоспособен в условиях развития современного общества, он должен не только понимать необходимость учиться и переучиваться всю жизнь, но и быть готовым к этому, то есть обладать хорошим багажом разнообразных приемов умственной деятельности.
Именно поэтому, сегодня одной из главных задач каждого учителя является органичное слияние в единый процесс усвоения знаний и формирования приемов умственной деятельности.
Под приемами мыслительной деятельности понимают те операции, которыми ученики ее осуществляют и которые могут быть выражены в перечне действий. В психологии выделяют следующие операции мышления: анализ, синтез, сравнение, обобщение, классификация, систематизация, индукция, дедукция, абстрагирование, конкретизация и др..
Начинается познание, как правило, с элементарного процесса - сравнения. Именно путем сравнения, прежде всего, познаются различные объекты на начальных этапах ознакомления с окружающим миром.
Сравнение - это мыслительная операция, заключающаяся в сопоставлении предметов и явлений, их свойств и отношений друг с другом и в выявлении, таким образом, общности или различия между ними.
Сравнение неразрывно связано с такими познавательными процессами, как анализ и синтез.
Анализ — это логическая операция разделения некоторого сложного или составного объекта на отдельные части, элементы, из которых он состоит. Иногда также выясняются связи, существующие между частями или элементами, для того чтобы определить, каким образом внутренне устроен соответствующий сложный объект.
Синтез - это мыслительная операция, позволяющая в едином аналитико-синтетическом процессе мышления переходить от частей к целому. В отличие от анализа синтез предполагает объединение элементов в единое целое. Анализ и синтез обычно выступают в единстве. Они неразрывны, не могут существовать друг без друга: анализ, как правило, осуществляется одновременно с синтезом, и наоборот.
Значит, мышление человека редко включает в себя только одну логическую операцию. Чаще всего логические операции присутствуют комплексно. Участвуя в целостном процессе мышления, логические операции взаимно дополняют друг друга и служат цели такого преобразования информации, благодаря которому удается быстро найти искомое решение некоторой практической задачи.
Педагогическое мастерство учителя проявляется в умении выбрать наиболее удачный прием объяснения, отвечающий задаче развития умственных способностей учащихся того конкретного класса, в котором учитель работает. О формировании приемов умственной деятельности на своих уроках я расскажу на примере некоторых учебных ситуаций, созданных при изучении в 7 классе темы “Давление в жидкости. Архимедова сила”.
Хорошая возможность самостоятельно проводить анализ, синтез, обобщения, сравнения, строить индуктивные и дедуктивные умозаключения предоставляется учащимся при ведении урока методом эвристической беседы.
Характерным признаком эвристической беседы является то, что учащиеся с помощью умелой постановки вопросов учителя и благодаря собственным усилиям и самостоятельному мышлению подводятся к поиску новых знаний.
Излагая учебный материал методом эвристической беседы, учитель время от времени обращается к классу с вопросами, которые и побуждают школьников включаться в процесс поиска. Активизация познавательной деятельности определяется характером задаваемых вопросов. Ответы на вопросы должны опираться на имеющуюся базу знаний, но при этом, конечно, не содержаться в прежних знаниях.
В практике обучения эвристическая беседа, кроме вопросов, рассчитанных на мыслительную деятельность логического уровня, может включать вопросы и задания, требующие от учащихся высказываний интуитивного характера (догадки, выдвижения возможных предположений и т.д.). Эти частично-поисковые задания придают эвристической беседе исследовательский характер. Пример учебной ситуации: Каждый из вас, несомненно, слышал об одном из самых крупных в истории кораблекрушений, крушении пассажирского лайнера “Титаника”. На его сюжет снято несколько художественных фильмов.
Из описания хронологии событий: “ 14 апреля 1912 года в 23:40 ...на расстоянии около 450 метров прямо по курсу был замечен айсберг. Несмотря на манёвр, через 39 секунд произошло касание подводной части судна, и корпус судна получил многочисленные мелкие пробоины на длину около 100 метров. Из 16 водонепроницаемых отсеков судна 6 были прорезаны ...”
Как вы считаете, почему так быстро могло произойти столкновение судна с айсбергом? Действительно, подводная часть айсберга располагалась гораздо ближе.
Какая же часть всего айсберга находиться под водой?
Интересно, а объем погруженной части деревянного бревна находится в таком же соотношении с объемом тела, как и у льда?
Оказывается, нет. Внимательно рассмотрите рисунок. Какую часть составляет объём погруженной части тела от объёма всего тела? Как вы думаете, от чего зависит это соотношение?
Проанализируйте диаграмму плотности веществ. Найдите отношение плотности твердого тела к плотности жидкости, в которой оно плавает. Сделайте вывод.
Задания:
1. Докажите выполнение равенства с учетом условия равновесия тела, представленного на рисунке.
2. Определите погруженную долю картофеля и тел из парафина, пробки, плавающих в воде.
3. Изобразите эти тела, плавающие в воде, на рисунке с учетом их погруженной доли.
Беседа активизирует познавательную деятельность, если вопросы рассчитаны на мышление учащихся, их аналитико-синтетическую деятельность, если они направлены на получение индуктивного или дедуктивного вывода.
Дедуктивный подход к построению учебного предмета позволяет вместо описания множества отдельных единичных фактов изложить общие принципы, понятия и умения применительно к соответствующей области знания, усвоение которых позволит затем учащимся анализировать все частные варианты как их проявления. Применение дедуктивного метода особенно полезно при изучении теоретического материала, при решении задач, требующих выявления следствий из некоторых более общих положений. Он позволяет учащимся раньше усваивать знания общего и абстрактного характера и уже из них выводить более частные и конкретные знания. При дедуктивном выводе нового знания или при теоретическом пояснении экспериментально установленного факта учитель, обрисовав существенные черты рассматриваемой модели, включает учащихся в мысленный эксперимент и предлагает им предсказать те изменения, которые будут наблюдаться в ходе его.
Пример учебной ситуации:
С давних времен люди мечтали о возможности летать. Но сила тяжести прочно привязывала их к земле. Зарождение научных основ воздухоплавания и первые попытки подняться в воздух, используя законы аэростатики, относятся к 18 веку.
Первые полеты на аэростатах были развлекательными. Потом воздушные шары стали применять для научных и военных целей.
На чем же основано воздухоплавание? Какое условие необходимо выполнить для подъема шара?
Если архимедова сила больше силы тяжести, действующей на тело, то тело взлетает. Значит, нужно увеличить либо архимедову силу, либо уменьшить силу тяжести.
Но как практически изменить силу Архимеда?
Увеличить объем шара? Значительно увеличивать его объем конструктивно невозможно.
Следовательно, необходимо уменьшить силу тяжести, а, значит, и массу шара.
Каким образом можно это сделать?
Нужно уменьшить плотность газа, заполняющего шар данного объема:
- нагреванием воздуха внутри шара (нагреваясь, воздух расширяется, часть его выходит, масса уменьшается)
При нагревании воздуха от 0 до 100 градусов Цельсия его плотность уменьшается только в 1,37 раз. Поэтому подъемная сила шаров, заполненных теплым воздухом, оказывается небольшой.
- надо наполнить шар газом, плотность которого меньше, чем у воздуха. Это может быть водород (но он горит и образует с воздухом легко воспламеняющуюся смесь) или гелий.
Плотность водорода в 14 раз меньше плотности воздуха, и подъемная сила шара,наполненного водородом более чем в три раза превышает подъемную силу нагретого воздуха того же объема.
Как меняется плотность воздуха с увеличением высоты над уровнем моря? (Уменьшается). Как меняется по мере поднятия воздушного шара действующая на него архимедова сила? (Становится меньше).Как это скажется на подъеме шара? (После того, как архимедова сила достигнет значения, равного силе тяжести, подъем воздушного шара прекратится).
Как же регулируют подъем или спуск шара?
- меняют температуру воздуха внутри шара
Температуру теплого воздуха внутри воздушного шара можно регулировать с помощью обычно газовой горелки, установленной под оболочкой. Увеличивая пламя горелки, можно заставить шар подниматься выше и наоборот.
- для того чтобы подняться выше, с шара сбрасывают балласт
При этом сила тяжести уменьшается, и выталкивающая сила опять оказывается вновь большей.
- выпустить часть газа
В верхней части оболочки шара имеется специальный выпускной клапан, через который можно выпустить часть газа. После этого шар начнет опускаться вниз.
Таким образом, в ходе дедуктивных рассуждений учащиеся от общего условия подъема шара пришли к выводам о возможных способах регулировки подъема или спуска шара.
Индуктивные рассуждения занимают важное место в научных исследованиях, включающих в себя как обязательный этап накопление опытных данных, выступающих основанием для последующего обобщения в форме классификаций, научных гипотез и др. Таким образом, основой индукции являются данные, полученные путём наблюдения и эксперимента.
Применение индуктивных приемов объяснения в процессе обучения способствует развитию конкретно-образного мышления учащихся, учит их наблюдать явления и замечать в них нечто общее, существенное. При индуктивном введении нового материала учитель ставит вопросы, направленные на то, чтобы учащиеся самостоятельно в ходе анализа выделили общие черты наблюдаемых объектов и пришли к обобщению.
Пример учебной ситуации:
Цель лабораторного эксперимента: выяснить условия плавания тел.
Оборудование: сосуды с водой, насыщенным раствором соли, растительного масла; набор тел: стальной гвоздь, фарфоровый ролик, кусочки алюминия, органического стекла, пенопласта, пробки, парафина, свинца, сосновый брусок.
Пронаблюдайте, как ведут себя тела из разных веществ, погруженные в разные жидкости.
Используя таблицу плотности жидкостей и твердых тел, заполните таблицу:
| Жидкость, плотность жидкости | Твердое тело, плотность вещества | Поведение твердого тела в жидкости |
Проанализируйте полученные результаты, сделайте вывод.
В объяснение нового материала эффективно включать эвристически поставленные фронтальные опыты и фронтальные лабораторные работы. Фронтальные опыты учат школьников наблюдать и анализировать явления, способствуют развитию мышления. Активизация мыслительной деятельности достигается соответственно постановкой вопросов, в которых содержится обращение к жизненному опыту детей.
Пример учебной ситуации:
Каждый из вас знает, какие удивительные коктейли можно приготовить из двух или нескольких несмешивающихся жидкостей. А задумывались ли вы, в каком порядке располагаются эти жидкости?
Задание:
1. Продумайте порядок и условия опыта, в ходе которого можно проверить вашу гипотезу (например, налить в стакан воду и растительное масло), проведите эксперимент. Сделайте вывод. (Чем меньше плотность жидкости, тем выше она располагается)
Приготовление слоистых коктейлей основано на чередовании ингредиентов в зависимости от их плотности и цвета. Чем больше в напитке сахара, тем он тяжелее. Сиропы тяжелее других компонентов, их наливают в первую очередь, во вторую - экстракты, желток, пюреобразные соки. И уже в конце - легкие напитки: соки, сливки, фруктовые и минеральные воды.
2. Проанализируйте данные диаграммы плотностей и ответьте на вопрос: можно ли приготовить такие коктейли? Почему?
3. Основываясь на данных диаграммы, придумайте рецепт своего коктейля.
Эвристический прием выполнения фронтальных лабораторных работ предполагает проведение их до изучения теоретического материала. Эвристически поставленные фронтальные лабораторные развивают познавательную самостоятельность учащихся, знакомят их с сущностью экспериментальных исследований, способствуют осмыслению изучаемого материала и прочности усвоения. Наиболее существенным моментом в проведении таких работ является высказывание гипотез и их проверка. Со временем самостоятельность учащихся при выполнении работ должна повышаться, и после коллективного обсуждения плана выполнения работы экспериментальные задания учащиеся должны выполнять самостоятельно, без соответствующих указаний учителя. Обсуждение результатов экспериментов проводится при этом не поэтапно, а в конце выполнения всей работы, а иногда основные выводы учащиеся формулируют самостоятельно, до коллективного их обсуждения.
Пример учебной ситуации:
Легко ли поддерживать на воде тело своего друга? Можете ли вы удержать его не в воде, а воздухе? Почему? Значит, вы считаете, что вес тела в воде уменьшается? Проверим это на опыте.Возьмите динамометр и грузы, определите вес груза в воздухе и в воде, сравните результаты измерений и сделайте вывод. Почему вес тела в воде уменьшается? Какая сила возникает? Как по результатам опыта рассчитать выталкивающую силу? Fвыт = Pв воздухе – P в воде
От чего же зависит величина выталкивающей силы? От чего она не зависит?
Гипотезы:
- От плотности тела
- От объема тела
- От объема погруженной части тела
- От формы тела
- От плотности жидкости
- От глубины погружения тела
Как же проверить правильность ваших гипотез? Экспериментально.
Каким образом измерить архимедову силу, действующую на тело? Косвенными измерениями: путем нахождения веса тела в воздухе и в жидкости.
Каковы же критерии проведения эксперимента? Если нужно установить зависимость архимедовой силы от какой-либо величины, то только она должна быть в опыте различна, все остальные параметры меняться не должны.
Оборудование для проведения фронтальной лабораторной работы:
Динамометр,сосуд с водой,насыщеным раствором соли, набор калориметрических тел (одинакового объема, но разной плотности; разного объема, но одинаковой плотности), куски пластилина одинакового объема, но разной формы.
Обсуждение результатов экспериментов в конце выполнения всей работы: архимедова сила зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела.
Большое влияние на умственное развитие учащихся оказывают задания, требующие сравнения, систематизации и обобщения уже изученного материала.
Такими заданиями могут служить задачи, составленные на основе научно-популярных текстов физического содержания. При их выполнении успешно формируются умения устанавливать связь между уже известными и новыми явлениями, сравнивать и обобщать возможности практического приложения законов и теорий, делать выводы. Но для сравнения явлений, описанных в тексте, сначала требуется проанализировать его содержание.
При работе с текстом результатом анализа является выделение структурных элементов текста, разбивка текста на смысловые части и нахождение главных мыслей текста.
Пример учебной ситуации:
При подготовке к уроку ребята, используя дополнительные источники информации, подобрали тексты, в которых рассказывается о плавании различных тел в воде.
Задания:
- Внимательно прочитайте тексты.
- Опишите механизм управления погружения и всплытия рыб, китов и подводных лодок.
- В чем состоит сходство этого механизма во всех описанных случаях?
- Найдите отличительные признаки в способах регулирования глубины погружения тел.
Текст 1: У большинства рыб есть так называемый плавательный пузырь, заполненный газами. Именно он позволяет сохранять положение равновесия на определённой глубине. Глубоководные рыбы постоянно закачивают в него газ, чтобы пузырь не раздавило внешним давлением. Делают это рыбы двумя способами: либо заглатывая с поверхности воды, либо через жабры из воды. Чтобы всплыть, нужно сбросить часть газа, иначе при меньшем давлении пузырь будет растягиваться. Процесс этот происходит долго, поэтому и поднимаются вверх рыбы тоже медленно. Погружаются они в восемь раз медленнее. Когда рыбу поднимают вверх, то из-за резкой смены давления пузырь раздувается и выпячивается наружу. Плавучесть глубоководных рыб обеспечивается ещё и их жиром, который практически несжимаем. В условиях огромного давления это очень помогает!
Текст 2: Подводная лодка — корабль, способный погружаться (всплывать) и длительное время действовать в подводном положении. Важнейшее тактическое свойство подводной лодки — скрытность. Подводные лодки имеют металлический каплеобразный или сигарообразный корпус, способный выдержать давление воды на глубинах погружения. Для погружения заполняют водой, так называемые балластные цистерны. Клапана (кингстоны), позволяют регулировать кол-во воды в балластных цистернах, тем самым меняя вес лодки и уровень ее погружения. Изменение глубины и всплытие производятся с помощью горизонтальных рулей с последующим вытеснением воды из балластных цистерн сжатым воздухом или газом.
Текст 3: Могучим движением хвоста кит направляет свое тело в глубину океана – ныряет. Глубина погружения равна нескольким десяткам метров, а кашалот достигает глубины в 1000—1200 метров. На такой глубине давление воды велико. Легкие кита под этим давлением сжимаются до так называемого остаточного объема. От сжатия легких объем тела кита уменьшается, а с ним уменьшается и выталкивающая сила. По мере того как кит выплывает из глубины на поверхность воды, архимедова сила немного увеличивается. Вынырнув на поверхность, кит вдыхает воздух, объем его тела увеличивается; значит, увеличивается и выталкивающая сила. Сила тяжести уравновешивается такой же выталкивающей силой, какая действовала на кита, плавающего внутри жидкости, но теперь уже для создания такой же выталкивающей силы киту не нужно полностью погружаться в воду – ведь его объем стал больше.
Поистине неограниченные возможности для развития мышления учащихся открываются перед учителем при обучении решению физических задач. Необходимо лишь, чтобы обучение решению задач служило не только и не столько усвоению и запоминанию формул законов, а было бы направлено на обучение анализу тех физических явлений, которые составляют условие задачи, учило бы поиску решения задачи, акцентировало бы внимание учащихся на сущности полученного ответа и приема его анализа. Существуют несколько приемов поиска принципа решения задач: аналитико-синтетический, алгоритмический, эвристический. Но решение задач способствует развитию мышления школьников лишь в том случае, если каждый ученик решает задачу сам, прилагая для этого определенные усилия.
С целью развития мышления полезно предлагать учащимся задания по самостоятельному составлению задач. Такие задания могут быть весьма разнообразными по уровню сложности в зависимости от уровня развития мыслительной деятельности учащихся данного класса или группы.
Например:
- составьте задачу на закон Архимеда
- составьте задачу, обратную решенной задаче
- составьте задачу по рисунку, таблице
| Твердое тело в воде | Найти | ||||||||
| Вещество | Масса, кг | Объем, м3 | вес тела в воздухе | поведение тела в воде | архимедову силу, действующую на тело | вес тела в воде | объем погруженной части тела | объем вытесненной жидкости | силу, которую нужно приложить, чтобы удержать тело в воде |
| Пробка | 0,2 | ||||||||
| Свинец | 0,001 | ||||||||
| Лед | 0,003 | ||||||||
| Кирпич | 3,3 | ||||||||
Учитель должен учить мыслить, а не просто вооружать учеников знаниями. Умеющий мыслить может добыть себе знания сам, что и является основой самостоятельной творческой деятельности.
Литература.
- В.Г. Гайфуллин, Р.Х. Мингазов. Активизация познавательной деятельности на уроках физики. Казань: "Магариф", 1993 год.
- Г. Д. Данильченко “ Опыт активизации учебной деятельности”, Физика в школе, № 6, 2005.
- Н.М. Зверева. Активизация мышления учащихся на уроках физики. Москва, "Просвещение", 1980 год.
- Р.А. Низамов. Активизация учебной деятельности учащихся. Казань: Татарское книжное издательство, 1989 год.
- Л.Т. Охитина. Психологические основы урока. Москва: "Просвещение", 1977 год