Проблемные ситуации возникают в ходе познавательной деятельности человека. Поэтому для введения в проблемную ситуацию недостаточно просто указать обучающимся на противоречие. Необходимо организовать их деятельность так, чтобы они сами натолкнулись на некоторое несоответствие познаваемого с имеющимися у них системой знаний. Деятельность эта может быть различной. Например, решение задачи, дающей парадоксальный ответ, расчет, не подтверждающийся экспериментом, беседа, в ходе которой преподаватель умело подводит обучающихся к осознанию некоторого противоречия.
Анализ передового педагогического опыта, методической литературы, наблюдений и экспериментальной работы позволяет выделить такие дидактические требования к созданию проблемных ситуаций.
Учебная проблема должна быть связана с изучаемым материалом и вытекать из логики познавательного процесса.
- Проблемы должны создавать познавательные трудности, которые возникают из объективных противоречий, свойственных изучаемому материалу.
- Проблемные вопросы должны быть посильны для студентов.
- Проблемный вопрос обязательно должен продемонстрировать студентам недостаточность имеющихся у них знаний, побуждать к высказыванию новых идей.
- Проблемные вопросы должны опираться на предыдущий опыт и имеющиеся знания.
- Основным своим содержанием проблема должна направлять познавательный поиск.
- Проблемные вопросы должны влиять на эмоциональное состояние учеников, заинтересовать их содержанием и методами решения, активизировать деятельность учеников, положительно повлиять на мотивацию обучения.
Рассмотрим систему приемов создания проблемных ситуаций. Формирование такой системы каждым преподавателем физики является необходимым условием развития его педагогического мастерства, условием достижения высокой результативности учебно-воспитательного процесса:
- Ситуация неожиданности возникает при ознакомлении обучающихся с фактами, явлениями, опытами, выводами, которые вызывают удивление, кажутся необычными, парадоксальными. Например, преподаватель задает вопрос: «Может ли кипеть вода при комнатной температуре?», который служит основой для создания проблемной ситуации. Показывая известный опыт, демонстрирующий кипение воды при комнатной температуре, создает ситуацию неожиданности.
- Ситуация конфликта используется в основном при изучении физических теорий и фундаментальных опытов. Такие ситуации часто возникали в истории развития физики. Например, изучение интерференции волн можно начать с демонстрации волн на воде. Студенты наблюдают фронты волн от точечного вибратора, а затем от двухточечных когерентных вибраторов. При этом возникает конфликт - студенты наблюдают «застывшие» фронты волн в виде симметричных полос. Почему картина из динамической стала статической и изменила свой вид? Рассматривая этот конфликт, обучающиеся изучают суть явления интерференции волн. Или, при изучении специальной теории относительности, ставится вопрос о том, что законы электродинамики Максвелла неверны, когда обнаружился отрицательный результат опыта А. Майкельсона (1881 г). Разрешение этих проблем носит преимущественно характер «проблемного изложения», когда ставится и разрешается проблема преподавателем.
- Ситуация предвидения заключается в выдвижении гипотезы о возможности существования определенной закономерности или явления с вовлечением обучающихся в исследовательский поиск. Например, преподаватель делает такой прогноз: «Известно, что возникновение электрического тока всегда сопровождается появлением магнитного поля. Можно ли получить обратное явление: вызвать электрический ток в проводнике с помощью магнитного поля?» Обсуждая разные варианты решения проблемы, студенты в результате обсуждения приходят к изучению известного опыта М. Фарадея, связанного с открытием явления электромагнитной индукции.
- Ситуация опровержения создается тогда, когда студентам предлагается доказать неосуществимость какой-либо идеи, проекта, доказательства, антинаучного вывода. Например, предлагается доказать невозможность создания определенного проекта вечного двигателя, или существования на Земле насекомых слишком больших размеров, или движения со скоростью, превышающей скорость света в вакууме, и тому подобное, или после изучения закона сохранения и превращения энергии, предлагается вопрос: «Почему сейчас не рассматриваются проекты вечных двигателей?» После обсуждения обучающиеся приходят к выводу о том, что невозможна работа двигателя без затрат энергии.
- Ситуация несоответствия заключается в том, что жизненный опыт обучающихся, понятия и представления, сложившиеся у них стихийно, вступают в противоречие с научными данными. Например, в ходе изучения вопроса о свободном падении, даются для обсуждения слова древнегреческого учёного Аристотеля, утверждавшего, что «... тело большей массы падает на землю быстрее, чем тело меньшей массы». Прав ли Аристотель? Чаще всего ребята согласны с высказыванием Аристотеля. В последующих опытах (два листа бумаги, один из которых скомкан, два кружка - железный и бумажный), обучающиеся приходят к выводу о том, что здесь свою роль играет сопротивление воздуха.
- Ситуация неопределенности возникает тогда, когда предложенное проблемно - задание имеет недостаточно данных для получения однозначного ответа. Например, студентам известно, что сопротивление металлических проводников увеличивается с повышением температуры. Преподаватель задает вопрос: «Как будет изменяться сопротивление полупроводников (или электролитов) при нагревании?» Студенты не могут дать однозначный ответ в связи с тем, что им неизвестно, как будет вести себя новое вещество (полупроводник или электролит) с повышением температуры, какие процессы, изменения в состоянии вещества будут сопровождаться нагреванием. Во время решения проблемной задачи преподаватель формирует у обучающихся понятие о зависимости сопротивления полупроводников (электролитов) от температуры.
Проблемы возникают в физике каждый раз, когда обнаруживались противоречия между вновь открываемыми опытными фактами и прежними представлениями.
Для создания проблемных ситуаций на уроках физики необходимо выявить возможные типы противоречий, которые могут возникать в ходе изучения физики.
На уроках физики можно для создания проблемных ситуаций использовать три типа противоречий:
- противоречия между жизненным опытом учащихся и научными знаниями;
- противоречия между ранее полученными учениками знаниями и новыми;
- противоречия самой объективной реальности.
Например, при изучении природы света, перед обучающимися ставится вопрос: «Какими способами передаются воздействия одного тела на другое?» (как можно заставить звенеть колокольчик). После обсуждения формулируется вывод, что возможны только два способа передачи воздействий:
- путем переноса частиц вещества от одного тела к другому;
- посредством окружающей их среды.
В последствие обозначается, что на этой основе во второй половине 17 века исторически почти одновременно возникли две теории света:
- корпускулярная (И.Ньютон 1672-1674 гг.)
- волновая (Х.Гюйгенс 1678 г.)
При изучении тепловых явлений необходимо неоднократно подчеркивать, что все тела, находящиеся в длительное время в контакте друг с другом, имеют одинаковую температуру, где обучающимся предлагается измерить температуру в разных частях кабинета и убедится, что она одинакова. Проблемные ситуации возникают в ходе познавательной деятельности человека. Поэтому для введения в проблемную ситуацию нельзя (недостаточно) просто указать обучающимся на противоречие. Необходимо так организовать их деятельность, чтобы они сами натолкнулись на некоторое несоответствие познаваемого с имеющейся у них системой знаний. Нередко одна и та же проблема может быть решена различными способами.
Важными функциями проблемного обучения являются развитие творческих способностей обучающихся, развитие практических навыков использования знаний и повышение уровня освоения учебного материала. Творческое развитие - неотъемлемая часть проблемного обучения.
Проблемное обучение помогает реализовать цели и задачи программы ФГОС по физике, такие как овладение, умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели, применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ; практически использовать физические знания; оценивать достоверность естественнонаучной информации.
Литература
- Кирюкова В.И. Проблемное обучение как метод активизации познавательной деятельности учащихся// Физика, №20. - 2006.
- Лукашик В.И. Физическая олимпиада Москва: издательство «Просвещение», 1987.
- Тарасов Л.В. Физика в природе Москва: издательство «Просвещение», 1988.