Как было отмечено ранее, в настоящее время существует достаточно большое количество работ, посвященных важности исследовательских, проектных и экспериментальных умений учащихся. В ряде работ подчеркивается возможность формирования исследовательских умений в различных видах учебной деятельности, в том числе и экспериментальной.
По мнению многих исследователей (А.В.Усова, А.А.Боброва, В.В.Завьялова, В.Г.Разумовской, Е.С.Кодиковой и т.д.) экспериментальные умения - это один из видов предметных умений, который формируется на уроках физики, химии, биологии и т.д. Другими словами, это умения, необходимые учащимся для осуществления экспериментальной деятельности как части учебной деятельности. Зачастую экспериментальные умения включают в себя:
- принятие цели и задачи эксперимента;
- определение условий, необходимых для достижения поставленной ранее цели;
- планирование эксперимента;
- подбор и сборка необходимого оборудования;
- проведения опыта, наблюдения, измерения (в некоторых случаях с описанием погрешности);
- анализ полученных в ходе эксперимента результатов;
- формулировка выводов по результатам работы.
Данные умения описаны не только в работах вышеперечисленных авторов, но и, в том числе, в федеральном государственном образовательном стандарте основного общего образования (ФГОС ООО), а также в Концепции преподавания учебного предмета «Физика».
Кроме этого в примерной основной образовательной программе основного общего образования, в примерной рабочей программе учебного предмета «Физика» при описании планируемых результатов освоения данного предмета на уровне основного общего образования описываются универсальные познавательные действия, в которые входят базовые исследовательские действия. В базовые исследовательские действия в учебном курсе «Физика» входят пять пунктов:
- использование вопросов, как исследовательского инструмента познания;
- способность проведения по самостоятельно составленному плану опыта, несложный физический эксперимент, небольшое исследование физического явления;
- оценка информации, полученной в ходе эксперимента или исследования на применимость и достоверность;
- самостоятельная формулировка выводов по результатам проведенного наблюдения, опыта, исследования;
- прогнозирование возможности развития физических процессов, выдвижение предположения об их развитии в новых условиях и контекстах [7].
Таким образом, очевидно, что базовые исследовательские действия и физический эксперимент неразрывно связаны, так как большая часть описанных исследовательских действий основаны на экспериментальной работе. Бесспорно, можно отметить, что в примерной рабочей программе основного общего образования по физике базового уровня и ФГОС ООО особое внимание уделяется физическому эксперименту, как неотъемлемой части обучения в физике.
В ФГОС ООО выделяется умение планировать и проводить прямые и косвенные измерения различных физических величин, при этом важно понимать, что погрешность неизбежна при любых измерениях. Отмечается умение самостоятельно конструировать приборы, собирать установки по инструкции, здесь важно описание хода работы, оформление результатов работы. Кроме этого описано планирование и проведение исследований как совместно с учителем, так и самостоятельно.
Школьному физическому эксперименту уделяют большое внимание и в методической литературе.
Т.Н.Шамало отмечает, что школьный физический эксперимент способствует развитию мышления, творческих способностей, а также способствует формированию физических понятий и изучению теории физики. Также автор отмечает, что школьный физический эксперимент развивает познавательный интерес учащихся, способствует формирования мировоззрения в целом [11]. В работе выделяется важность развития экспериментальных умений учащихся.
Также Усова А.В. самостоятельную работу учащихся на лабораторных занятиях выделяет отдельным пунктом. Так как лабораторный практикум помогает учащимся связать теоретические знания с практическими. Отмечено, что данные работы развивают познавательные способности учащихся, формируют самостоятельность. Однако автор отмечает, что не всякая лабораторная работа этому способствует. Главное условие для развития познавательных способностей самостоятельная работа учащихся. Поэтому учитель должен тщательно продумывать методику проведения практических работ. Ученый выделяет умения, необходимые для формирования познавательных способностей, такие как: умение самостоятельно работать с инструкцией по практической работе, паспортом прибора, что, по нашему мнению, также немаловажно. Работа с инструкцией развивает читательскую грамотность учащихся, которая входит в функциональную грамотность, развитие которой одна из основных задач ФГОС ООО. Также Усова обращает внимание на способность учащихся спланировать свою работу, находить рациональные способы решения поставленных задач, умение правильно фиксировать результаты опытов, сделать вывод. Лабораторные занятия, на которых учащиеся могут проявлять инициативу и самостоятельность, по мнению автора, способствует повышению интереса к физике [10].
В статье С.В.Анофриковой, основной мыслью является важность не учить школьников самостоятельности, а создавать условия для ее проявления. В статье подчеркивается, что ребенка «нельзя научить, развить, воспитать, если он сам не захотел научиться, развиться, воспитаться» [1, с. 39]. То есть важным пунктов в работе учителя является именно мотивация, нужно создать такие условия для учащегося, в которых он сам сможет развиваться и совершенствоваться. Здесь автор выделяет то, что школьный предмет «Физика» предоставляет большие возможности для обучения учащихся способам получения знаний как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне познания. Светлана Вениаминовна акцентирует внимание на самостоятельном планировании учащимися своей деятельности, что позволяет школьникам создавать «свои знания» [1].
Так же Маркова Людмила Артемьевна отмечает важность самостоятельной работы, утверждая, что всестороннее развитие школьников предусматривает всестороннее развитие самостоятельности учащихся, выделяя две основные задачи, направленные на формирование у учащихся самостоятельности:
- научить самостоятельности в познавательной деятельности;
- научить самостоятельности в применении уже имеющихся знаний в обучении и практической деятельности. [3]
Данные задачи требуют от учащегося самостоятельной работы в процессе наблюдения, экспериментирования, изучения литературы и т.п. Автор отмечает, что без самостоятельной работы учащийся не сможет в полной мере овладеть умениями и приобрести навыки. Но, стоит отметить, что самостоятельная работа здесь не цель, а скорее средство, которое, в свою очередь, способствует развитию у учащихся самостоятельности, как черты личности [2]. При обучении важно использование различных видов самостоятельной работы учащихся: по дидактической цели, по характеру учебной деятельности, по содержанию и т.п. Автор выделяет пять групп по одному из видов самостоятельной работы по дидактической цели:
- овладеть умением самостоятельно получать новые знания;
- уточнять и закреплять полученные знания;
- применять полученные знания при решении практических, учебных задач;
- развивать умения и навыки практического характера;
- развивать умения творческого характера, уметь применять полученные знания в различных сложных ситуациях [2].
Изучив содержание работ каждой группы, можно отметить, что практические, экспериментальные работы играют ключевую роль. Например, получить новые знания, учащиеся могут как через работу с учебником, так и по средствам наблюдений и опытов. Закрепить ранее полученные знания также можно, через анализ свойств тел и наблюдение явлений, что может быть проверено экспериментально. Развитие умений практического характера полностью связано с различными видами практических работ, что можно сказать и о развитии умений творческого характера.
Кроме этого в данной работе выделено семь групп по видам самостоятельной работы следующего характера:
- работа с учебником и дополнительной (учебной и научно-популярной) литературой;
- экспериментальные и практические работы;
- аналитико-вычислительные работы;
- графические работы;
- проектно-конструкторские работы;
- работы по классификации и систематизации;
- применение знаний для объяснения или предвидения явлений и свойств тел [2].
Но стоит отметить, что практическая, экспериментальная работа может быть способом реализации других групп самостоятельной работы, например, проектно-конструкторские работы, аналитико-вычислительные работы, графические работы и др. могут быть реализованы во время выполнения различных экспериментальных работ. В целом можно сделать вывод, что экспериментальная работа является одной из основополагающих.
Поваляев О.А. утверждает, что «физика всегда была экспериментальной наукой». Эксперименты в физике всегда являлись доказательством истинности теорий и основой для открытия нового как в древние времена, когда физика только отделялась от философии так и сейчас. Поэтому, по мнению автора, физику лучше изучать через наблюдение и экспериментирование, кроме того важно обратить внимание на интерпретацию результатов полученных в ходе работы [6].
Самостоятельная работа учащихся в процессе экспериментирования и интерпретация результатов эксперимента, по мнению ученого, способствуют в большей степени развитию логического мышления учащихся. Именно эксперименты развивают интерес ребенка к физике, к пониманию физических процессов и мира в целом. Также самостоятельный эксперимент приводит к пониманию истории развития физики. История науки обретает смысл, когда ребенок понимает, почему были выдвинуты определенные теории, почему не все теории оказались верны и т.п. Поиск ребенком причин происхождения того или иного явления способствует развитию познавательной деятельности учащихся, абстрактного мышления, развитию представлений о предметах и явлениях окружающего нас мира.
Следовательно, эксперимент, с точки зрения педагогики, - это исследовательский метод обучения, который способствует повышению познавательного интереса, повышая стремление к самостоятельной деятельности [6].
На этапе «познания сути физического явления», по мнению Шаповалова А.А., должен быть натуральный эксперимент, способствующий умению осознать, сформулировать цели и идею эксперимента, затем предсказать результат, делать выводы и переносить их на ранее известную теорию. Но при отсутствии лабораторного оборудования или в условиях дистанционного обучения один из путей решения проблемы - изготовление и использование самодельных приборов и установок или использование простого оборудования (подручных материалов) [5].
Туркина Г.Ф. также обращает внимание на невозможность проведения стандартных лабораторных работ в школах, где остро стоит проблема, связанная с отсутствием хорошей материально-технической базы. «Не в каждой школе сегодня найдешь оборудованный физический кабинет. Вот и приходится доверять физическим законам, лишь начертанным мелом на классной доске. Между тем, если поразмыслить, физические явления можно сделать вполне знакомыми, воспользовавшись подручными средствами» [9]. Кроме этого, педагог отмечает: «Школьная жизнь - это не только напряжённые рабочие будни с подготовкой к административным контрольным и государственной итоговой аттестации. Должно происходить ещё что-то - не мероприятия для «галочки», а действительно яркие, эмоциональные, запоминающиеся праздники» [29, с. 14]. Галина Фёдоровна делает акцент на то, что содержание заданий легко подобрать под любое мероприятие (праздник). Дети работают самостоятельно и справляются со своими обязанностями. Именно в нестандартной ситуации учащиеся показывают себя с лучшей стороны [4]. Но важно знать, что опыты должны быть простыми, а результат данных опытов должен быть неожиданным и загадочным. Готового объяснения детям давать не нужно, его учащееся должны находить самостоятельно при этом выдвигая гипотезы, проводя эксперименты, обсуждая результаты [4].
Томаленко Т.В. отмечает: работе с детьми важно создать условия, которые позволят ребятам удовлетворить их любознательность, поддержать и развить стремление к познанию, саморазвитию и самосовершенствованию. Чаще всего применение именно занимательности и интерактивности в практической деятельности способствует заинтересованности учащихся, развитию творческого мышления, ребенок здесь субъект процесса. Для знакомства с закономерностями природных явлений не обязательно сложное оборудование, чаще всего простые опыты в домашней лаборатории дают много информации и позволяют учащимся увидеть и понять процессы, происходящие в реальной обыденной жизни. При проведении занятий, основанных на простом, самостоятельно изготовленном оборудовании, важно поставить перед детьми экспериментальную проблему, которую они решают самостоятельно. Вопросы ставятся так, чтобы учащиеся могли высказать свое мнение и проверить его на практике. Данная работа позволяет формировать самостоятельность учащихся при принятии решения, изложении своей мысли или суждения [8].
Кроме этого, Кабаков Е.Г. и Туркина Г.Ф. в статье “Коллекция физических опытов” обращают внимание на то, что в формате дистанционного обучения опыты с использованием подручного (домашнего) оборудования является одним из самых удобных способов проведения занятия. Оборудование здесь должно быть легкодоступно, опыт прост в воспроизведении. Инструкция здесь играет также немаловажную роль, она должна быть составлена подробно, отвечать на возможные вопросы учащихся, связанные с проведением опыта.
Поваляев О.А., Надольская Я.В. в своих трудах, посвященных занимательным опытам в домашней лаборатории, выделяют, что данные работы научат учащихся самостоятельно исследовать, проверять на опыте все услышанное и прочитанное, помогут использовать научные методы для изучения физических законов и свойств объекта.
Кроме этого, важность физического эксперимента в домашней лаборатории отмечает в своих работах Е.С.Дементьева, где выделяет благоприятные возможности домашнего физического эксперимента при формировании исследовательских, экспериментальных умений, предполагающих самостоятельное исследование.
В работе Ковтунович М.Г. также подчеркивается важность эксперимента в домашней лаборатории как вида самостоятельной работы. Где автор дает следующее определение: «Домашняя экспериментальная деятельность учащихся - это проведения опытов, наблюдений и лабораторных работ, выполняемые учащимися самостоятельно в домашних условиях, используя изготовленные ими самими приборы с целью удовлетворения познавательных потребностей (интереса) и в соответствии с логикой мыслительных процессов» [8, с. 3].
Благинин И.Т. в своих работах также акцентирует внимание на формировании навыков самообразования посредством домашних практических работ. Здесь отмечено, что именно домашний эксперимент положительно влияет на качество понимания физических явлений, так как домашние физические эксперименты знакомят учащихся с различными физическими явлениями, измерениями и.т.п. в бытовых условиях. Кроме этого, данные опыты основываются на самостоятельной работе, которая формирует навыки самообразования.
Автор выделяет следующее преимущества домашних лабораторных работ:
- Домашние лабораторные работы повышают активность учащихся, развивают способность учащегося к анализу явлений, влияют на способность размышлять, применять свои «теоретические» знания и практические навыки, приобретенные в школе.
- Именно домашние практические работы способствуют саморазвитию и самообразованию учащихся.
- Домашние лабораторные работы помогают учащимся связать физические знания с реальной жизнью. Выполняя домашние практические работы, учащиеся убеждаются в возможности применять физические знания для решения практических вопросов. Именно здесь «теоретические положения приобретают реальный смысл».
- Анализ проведенных опытов в домашней лаборатории, формируют «критический подход к результатам измерений». Учащиеся обращают внимание на условия, в которых происходит конкретный эксперимент.
А.С.Дмитриев в вопросе преимущества эксперимента в домашней лаборатории также указывает на простоту в понимании сложного материала, по средствам простых опытах.
Эффективность использования простых экспериментов (экспериментов в домашней лаборатории) подтверждается результатами работы множества физических кружков, клубов, направленных на изучение курсов естественнонаучного цикла с помощью экспериментов в домашней лаборатории. Например, детский научно-познавательный клуб «Маленькие находчивые физики», одним из основателей которого является Г.Ф.Туркина. По словам Галины Федоровны, «Маленьких находчивых» принимали участие в: педагогических марафонах газеты «Первое сентября» в «Московском городском дворце детского и юношеского творчества», на «Фестивалях увлекательной науки», на «Всероссийской выставке Научно-технического творчества молодёжи» и множестве других городских, всероссийских, международных выставках и конкурсах. Вершина успеха данного клуба участие в международных молодёжных выставках «ЭКСПО-Наука» [9].
Заинтересованность учащихся при работе в таких кружках объясняется, по мнению педагога, тем, что учащимся нравится работа по проведению эксперимента, важно взаимодействие учащихся в поисках истины, самостоятельная работа при изучении окружающего мира, понимание важности собственного открытия. Зачастую детям нравится коллектив, состоящий из таких же увлечённых ребят, особое значение имеет выступление учащихся перед сверстниками с результатами экспериментов, здесь ребята чувствуют свою значимость, компетентность, превосходство, что немаловажно в школьном возрасте [9].
Повышение интереса к курсам естественнонаучного цикла при работе с простыми экспериментами в домашней лаборатории также отмечает Поваляев О.А., выделяя экспериментирование в домашних лабораториях как одно из самых привлекательных видов деятельности для детей.
Список литературы
- Анофрикова С.В. Не учить самостоятельности, а создавать условия для ее проявления/ Анофрикова С.В. // Физика в школе. - 1995. - №3. - С. 38 - 46.
- Леонтович А.В. Исследовательская деятельность учащихся как технология воспитания / А.В.Леонтович // Научные основы развития воспитания в системе образования, социализации современных подростков и детского движения. Том 1. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт изучения детства, семьи и воспитания Российской академии образования», - 2019. - С. 218-228.
- Маркова Л.А. Организация самостоятельной работы учащихся на уроках/ Маркова Л.А. // Физика. Все для учителя! - 2011. - №6. - C. 20-23.
- Официальный сайт ФГОС [Электронный ресурс]/ ФГОС - 2016-2023. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://fgos.ru/
- Перельман, Я.И. Физика на каждом шагу/ Я.И.Перельман Худ. А.Румянцев и др. - М.:АСТ, 2021.- 252 с.
- Поваляев, О.А. Юный физик-1. Электричество: 65 занимательных опытов: для школьников старше 10 лет / О.А.Поваляев, Я.В.Надольская - М.: Де\’Либри, 2019. - 111 с.
- Примерная основная образовательная программа основного общего образования (одобрена решением Федерального учебно-методического объединения по общему образованию, протокол от 15.09.2022 № 6/22) [Электронный ресурс]/Компания «КонсультантПлюс» - 1999-2023. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.consultant.ru (дата обращения: 19.12.2024).
- Томаленоко Т.В. , Шумейко К.А. Дополнительная общеобразовательная программа «Маленькие находчивые»/ Томаленоко Т.В., Шумейко К.А. - М., 2021 г. - 20 с.
- Туркина Г.Ф. Загадки волшебного сундучка / Туркина Г.Ф. // Физика. Первое сентября. - 2015. - №9 - С. 12-16.
- Усова, А.В. Самостоятельная работа учащихся по физике в средней школе / А.В.Усова, З.А.Вологодская - М.: Просвещение, 1981. - 158 с.
- Шамало Т.Н. Учебный физический эксперимент как средство активизации мыслительной деятельности учащихся / Т.Н.Шамало, А.П.Усольцев // проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Материалы XХIII Всероссийской научно-практической конференции, Москва, 26-27 января 2018 года. - 2018. -Том Выпуск 28- С. 10-13.