VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Аннотация: в статье рассматриваются такие основные методы и средства активизации мыслительной деятельности учащихся в процессе изучения физики как проблемное, алгоритмическое, эвристическое и другие

Ключевые слова: методы, средства, деятельность, универсальные учебные действия, знания, умения, физическая система, задача.

Активизация познавательной деятельности учащихся осуществляется нами на основе теории деятельности, развития видов и форм мышления. В психологии имеют место несколько определений понятие «мышления», в том числе следующее: «Мышление – одно из высших проявлений психического, процесс познавательной деятельности индивида, характерный обобщенным и опосредованным отражением действительности; это анализ, синтез, обобщение условий и требований решаемой задачи и способов ее решения».

Всякий мыслительный процесс является по своему внутреннему строению действием или актом деятельности, направленным на разрешение определенной задачи. Задача эта заключает в себе цель для мыслительной деятельности индивида. Мыслительный акт субъекта исходит из тех или иных мотивов. Начальным моментом мыслительного процесса обычно является проблемная ситуация, т.е. ситуация, для которой нет готовых средств решения. Мыслить человек начинает, когда у него появляется потребность что-то понять. Мышление обычно начинается с проблемы или вопроса, с удивления или недоумения, с противоречия между знанием и незнанием. Рассмотрим несколько методов обучения для активизации мышления на учебных занятиях.

Метод проблемного обучения. Основой данного является создание ситуаций, формулировка проблем, подведение учащихся к проблеме. Проблемная ситуация включает эмоциональную, поисковую и волевую сторону. Ее задача – направить деятельность учащихся на максимальное овладение изучаемым материалом, обеспечить мотивационную сторону деятельности, вызвать интерес к ней.

Проблемное обучение требует особой организации деятельности не только учителя, но и учащихся.Действия ученика при создании учителем проблемной ситуации проходят в следующей логической последовательности:

1. анализ проблемной ситуации;

2. формулировка (постановка проблемы или осознание и принятие учащимся формулировки учителя);

3. решение проблемы: выдвижение предположений (гипотез) и их обоснование;

4. проверка правильности решения проблемы.

В зависимости от сложности проблемы могут быть использованы три уровня проблемности.

Первый уровень характеризуется тем, что проблему формулирует преподаватель и он же раскрывает способ ее решения в науке. Например при изучении второго закона фотоэффекта внимание учащихся акцентируется на том, что этот закон находится в противоречии с волновой теорией света. Противоречие состоит в том, что скорость электрона, вырываемого из вещества под действием света, не зависит от освещенности поверхности, согласно волновой теории, а зависит от частоты падающего света и от вещества.

В этом случае данную проблему формулирует учитель и показывает, как она была решена в физике на основе квантовой природы света.

Второй уровень проблемности состоит в том, что к решению сформулированной проблемы привлекаются учащиеся. Учитель на основе тщательно продуманных вопросов подводит учеников к коллективному поиску и нахождению способов решения, например, таких проблем: почему не выливается вода из стакана, плотно прикрытого листом бумаги, при его переворачивании вверх дном; почему металлические шарики и другие металлические тела тонут, а корабли, корпуса которых изготовлены из металла, плавают и д.р.

Третий уровень характеризуется тем, что на основе созданной учителем проблемной ситуации школьники сами формулируют проблему и самостоятельно находят способы ее решения.

Методы эвристического обучения. Основной целью эвристики является поиск и сопровождение способов и правил, по которым человек приходит к открытию определенных законов, закономерностей решения проблем. Рассмотри пример по теме урока: «Применение первого закона термодинамики к изопроцессам.» Перед учителем стоит задача ввести понятие и продемонстрировать адиабатный процесс.

Учитель: Представим себе какой-либо сосуд: бутылку, банку. Скажите, что будет происходить, если этот сосуд заткнуть пробкой и начать накачивать в него воздух?

Ученик: В сосуде будет увеличиваться концентрация молекул, следовательно, увеличится давление. Как только давление внутри сосуда станет больше, чем давление, удерживающее пробку, пробка вылетит.

Учитель: Проверим, так ли это?

Пробка действительно вылетела. Но как объяснить образование тумана?

Ученик: Системой была совершена работа, а значит, внутренняя энергия газа уменьшилась, значит, уменьшилась и температура газа. Растворенные в воздухе пары воды охладились и сконцентрировались в виде тумана.

Учитель: Посмотрим еще один опыт. В толстостенный сосуд поместим тополиный пух или раскрошим одну спичечную головку, поршнем резко уменьшим объем.

Учащиеса наблюдают, что внутри сосуда произошло возгорание пуха или спички. Как это объяснить?

Ученик: Над системой была совершена работа, ее внутренняя энергия увеличилась, быстро увеличилась температура воздуха, достаточная для возгорания пуха или горючего состава головки спички.

Учитель: В обоих случаях совершалась работа, изменялась внутренняя энергия. Что происходило с теплотой?

Ученик: Ничего.

Учитель: Верно, за время процесса она не успевала куда либо переходить. Такой процесс, протекающий в теплоизолированной системе, называют адиабатным. Как будет выглядеть первый закон термодинамики в этом случае?

Ученик: Работа внешних сил идет на увеличение внутренней энергии газа. Или изменение внутренней энергии равно работе, совершенной системой.

Как видно из данного примера, характер вопросов, задаваемых учащимся, постоянно меняется: сначала они требуют воспроизведения знаний, а затем – размышлений, построения умозаключений, с каждым разом все более усложняются. Такое построение урока должно развивать познавательные способности учащихся, формировать у них как конкретно – образное (анализ опытного факта), так и абстрактное (предсказание новых фактов) мышление. А это ничто иное как формирование коммуникативных универсальных учебных действий (УУД) через эвристические беседы на уроках.

Метод исследовательского обучения. Если эвристическое обучение рассматривает способы подхода к решению проблем, то исследовательский метод – правила правдоподобных истинных результатов, последующую их проверку отыскание границ их применения. При организации исследовательской деятельности решаются следующие задачи:

1. обучение учащихся на примере реальных проблем и явлений, наблюдаемых в повседневной жизни;

2. обучение приемам мышления: поиску ответов на вопросы, видению и объяснению различных ситуаций и проблем, оценочной деятельности, приемам публичного обсуждения, умению излагать и отстаивать свою точку зрения, оперативно принимать и реализовывать решения;

3. использование разных источников информации, приемы ее систематизации, сопоставления, анализа;

4. подкрепление знания практическими делами, с использованием специфических для физики методов сбора, анализа и обобщения информации.

Рассмотрим пример по теме урока «Газовые законы».

Этот урок предполагает дедуктивный путь изучения темы. При этом, используя физическую модель идеального газа, из уравнения Клаузиуса получают закон Менделеева – Клапейрона , а из него все газовые законы.

Учащимся предлагается самостоятельно получить, аналитически и экспериментально исследовать уравнение состояния идеального газа при неизменности одного из параметров. Класс разбивается на три группы, каждая из которых получает следующие задания (для одного из законов):

1. Вывести закон аналитически.

1.1. Предложить геометрическую интерпретацию закона в различных системах координат ( р, V; p,T;V,T).

1.2. Экспериментально проверить правильность закона.

1.3. Подготовить доклад по истории открытия закона ( это задание переносится на домашнюю работу).

План урока:

1) Вступительное слово учителя о задачах урока. Объяснение значения исследовательской работы учащихся и порядка выполнения работы (5 мин).

2) Самостоятельная работа учащихся (учащиеся в течение урока работают парами 30 мин).

3) Групповое обсуждение результатов работы. Распределение обязанностей в группах для участия в конференции, посвященной истории открытия газовых законов ( проводится на следующем уроке – 10 мин).

Для участия в конференции ученики получают задания по интересам. «Теоретики» на конференции должны показать вывод уравнения «своего» газового закона и объяснить его с точки зрения МКТ. Кроме того, они должны преобразовывать уравнение для случая, когда температура измеряется по шкале Цельсия, и объяснить физический смысл входящих в формулы коэффициентов.

«Экспериментаторы» - подробно рассказать о газовом законе и показать опыты по его проверке.

«Математики» - дать геометрическую интерпретацию закона.

«Историки» - рассказать об истории открытия закона и его авторах.

«Инженеры» - рассказать о применении газовых законов.

Итак, от каждой группы на уроке выступит 5-6 человек с подробным изложением результатов классного и домашнего исследования.

Опыт показал, что самостоятельное исследование по определенной теме, особенно в том случае, если за ним следует отчет о его результатах перед всем классом, вызывает глубокий интерес учащихся и желание работать. Сама методика построения урока способствует поддерживанию и развитию интереса к познавательной деятельности, а также мышления учащихся: есть «свой» закон, который надо получить, обосновать, подтвердить опытом, определить его жизненную значимость, и сделать все это достоянием всех учащихся класса. Причем желательно сделать не хуже, чем другие группы, а даже лучше. Разумное соревнование приводит к «присвоению» учащимися не только деятельности, но и результатов ее.

Физический эксперимент - важнейший и эффективный метод и средство активизации мыслительной деятельности учащихся при изучении физики.

Демонстрационный эксперимент широко используем при объяснении нового материала, на основе которого учащиеся подводят к самостоятельным выводам, знаниям, приобретают умения самостоятельно «добывать» их.

Также при изучении новой темы предлагают выполнить экспериментальные задания и на их основе самим сделать выводы. В этом случае учащиеся выполняют эксперимент, лабораторные работы на основе следующего плана обобщенного характера; составленного (разработанного) самим учащимся под руководством учителя.

1. Уяснение цели эксперимента.

2. Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента.

3. Выяснить условий, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента.

4. Планирование эксперимента, включающего ответ на вопросы:

4.1. какие наблюдения провести;

4.2. какие величины измерить;

4.3. приборы и материалы, необходимые для проведения опытов;

4.4. ход опытов и последовательность их выполнения;

4.5. выбор формы записи результатов эксперимента.

5. Отбор необходимых приборов и материалов

6. Сборка установки, электрической цепи.

7. Проведение опыта, сопровождаемое наблюдениями, измерениями и записью их результатов.

8. Математическая обработка результатов измерений.

9. Анализ результатов эксперимента, формулировка выводов.

Мышление является очень важным процессом, поэтому существует целый ряд способов для его активизации, и тем самым ускорения получения результатов.

Существуют следующие способы активизации мышления:

1) Поиск нестандартных решений

2) Коллекционирование различных парадоксов

3) Технологии интерактивного обучения

4) Ассоциативные приемы активизации творческого мышления

5) Контрольные вопросы как способ активизации мышления

6) «Мозговая атака» и др.

Деятельность решения задач в процессе изучения физики имеет важнейшее значение. В этой деятельности мышление порождает следующие наиболее общие действия и операции, реализующие процесс решения задач: 1) ознакомление с условием задачи; 2) составление плана ее решения; 4) оценка полученного результата.

В работах А.В. Усовой, Н.Н. Тулькибаевой [3], Б.С.Беликовой [1] и др. основательно рассмотрены процесс решения физических задач и его психологическая структура деятельности. Наиболее обобщенная структура этой деятельности состоит из действий и операций, наполняющих этапы: 1) физический; 2) математический; 3) аналитико – синтетический.

При анализе решения задач решатель оперирует такими формами мышления как понятие, являющееся высшим уровнем обобщения, суждение, отражающее связь между понятиями, и умозаключение, которое характеризуется выводом на основе суждений.

Решение задачи начинается с ознакомления с ее условием, текстом, выделением данных и требования, при втором чтении условия как правило выявляются и записываются скрытые данные, которые часто являются ключом к решению задач.

Далее необходимо выделяют материальные объекты, образующие идеализирующую физическую систему, отображающую условие задачи. В физике используется множество идеализированных объектов, а также идеализированных свойств, явлений и процессов. Примеры идеализированных объектов материальная точка, абсолютное твердое тело, абсолютно неупругое тело, идеальный газ, элементарный заряд и др. Идеализированные свойства, явления и процессы: прямолинейное равномерное движение, равнопеременное движение, изопроцессы, адиабатный процесс, абсолютно упругое (неупругое) взаимодействие и др. Такую идеализацию в ходе решения задач следует обязательно оговаривать и фиксировать, чтобы избежать формализма ее процесса решения, что часто имеет место.

Следующий важнейшей состоит в выделении свойств, явлений и процессов, проявляющиеся в физической системе, а затем определить величины, которыми они характеризуются, т.к их совокупность характеризует состояние физической системы материальных объектов, взаимодействующих между собой. Эти взаимодействия являются причиной изменения состояний физической системы, причиной изменения ее движения.

Затем все выше рассмотренное фиксируется в виде рисунка, чертежа, схемы, на которых изображаются объекты рассматриваемой физической системы, параметры, определяющие ее состояние и другие величины, находящиеся в связях и отношениях между собой и описываемых уравнениями, законами и закономерностями.

На основе совместно решения задач составляются алгоритмы. Многолетняя практика показала, что алгоритм решения задач давать в готовом виде бесполезно, каждый решатель должен сам составить их.

Весь процесс решения физической задачи рационально разделить на три этапа: 1) физический; 2) математический; 3) аналитико – синтетический [1].

Значимость умения решать задачи общеизвестна. При формировании экспериментальных умений эти умения играют большую роль для обоснования гипотез в лабораторных работ, содержание которых разработано на основе физических задач [4].

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ :

1. Беликов Б.С. Решение задач по физике. Общие методы: Учебное пособие для студентов вузов. М: Высш.шк., 1986.

2. Словарь практического психолога/ Сост. С.Ю.Головин. Минск: Харвест, 1997.

3. Усова А.В., Тулькибаева Н.Н.Практикум по решению физических задач: Учебное пособие для студентов физ.- мат. фак. М: Просвещение, 1992.

4. Усова А.В., Бобров А.А. Формирование учебных умений и навыков учащихся на уроках физики. М: Просвещение, 1988. (Б-ка учителя физики).

Код для цитирования: Скопировать