Постановка и решение проблемы на уроке физики в ходе эксперимента

Данилова Галина Николаевна, учитель физики, МОУ СОШ№6, Котласский район

Список ИПМ

ИПМ 1. Теоретическая интерпретация опыта.

ИПМ 2. Постановка и решение проблемы на уроке физики.

ИПМ 3. Эксперимент на этапе целеполагания.

ИПМ 4. Эксперимент на этапе актуализации.

ИПМ 5. Эксперимент на этапе поиска решения поставленной проблемы.

ИПМ 6. Эксперимент на этапе развязки.

ИПМ 7. Эксперимент на этапе рефлексии и оценивания результатов.

Библиография Приложение 1. Первый учебный модуль.

Приложение 2. Проект урока физики 7 класс “Газовые законы”.

Приложение 3. Технологическая карта урока.

Приложение 4. Блок информации по изучению газовых законов.

ИПМ 1. Теоретическая интерпретация опыта Одно из направлений совершенствования школьного обучения физике связано с повышением интегративности его содержания и усилением его развивающего влияния на каждого ученика.

Актуальность направления определятся, с одной стороны, интенсификацией процесса гуманизации образования, с другой – интегративным характером развития науки, техники, производства, определившим потребность современного общества в специалистах широкого профиля, владеющих системными и функциональными знаниями о мире, месте и роли в нем человека и обладающим творческим стилем мышления. Все это определило необходимость поиска новых, инновационных подходов к организации и управлению деятельностью учащихся в предметном обучении. Одним из таких подходов я считаю проблемно – интегративный подход к обучению физике.

Сущность опыта.

В предлагаемой работе показано построение проблемно – интегративного урока “Газовые законы” курса физики 7 класса в технологии модульного обучения, где учебные проблемы выстроены в единую причинно – следственную систему познавательных задач.

Проблема возникает как констатация недостаточности достигнутого к данному моменту уровня знания, что является следствием открытия новых фактов или связей, обнаружение логических изъянов существующих теорий или появления таких новых запросов, которые с необходимостью требуют выхода за пределы уже полученных знаний, движения к новому знанию.(8).

Решение познавательных задач осуществляется с помощью фронтального, группового и демонстрационного эксперимента.

Осознанность учебной деятельности переводит учителя из режима информированности в режим консультирования и управления. Ведущая роль учителя сохраняется, но в рамках субъект – субъектных отношений в системе “учитель – ученик”.

Новизна.

Традиционная школа воспитывает пассивный тип личности, цель урока ставится учителем для всех детей одинаковая, процесс обучения построен так, что он ориентирует личность на пассивное принятие целей учителя. В представленной технологии учитель работает по – другому.

Изменяются цели, они стали уровневыми, формулируются и принимаются каждым учеником.

Система занятий рассматривается как система связанных между собой и усложняющихся проблемных ситуаций, решая которые, ученик, с разной степенью самостоятельности овладевает содержанием предмета, развивает в себе творческие возможности и творческий потенциал.

Создаются условия для осознанного выбора каждым школьником своей стратегии поведения и выбора.

Результативность.

Формируется у ученика адекватная самооценка, партнерство;

увеличивается число ассоциативных связей, прочнее запоминание;

развивается умение самостоятельно планировать эксперимент;

повышается уровень учебной мотивации благодаря выполнению фронтального и группового эксперимента;

осваивается проблемный тип деятельности;

ученики на уроке с желанием выполняют эксперимент, проявляют интерес к изучаемому материалу; отсутствует потерянность рассеянность, появляется любопытство и заинтересованность;

у учеников пропадает страх, они становятся увереннее, внимательнее;

характер и уровень сложности вопросов по изучаемому материалу меняется от репродуктивных к продуктивным;

ученик соотносит изученные теоретические положения с жизненными ситуациями, пользуется научной терминологией;

ученик учится выполнять мини – исследования, подбирает необходимые приборы, разрабатывает программу исследования, проводит необходимые измерения и анализ результатов.

Трудоемкость.

Для учащихся трудоемкость процесса обучения не увеличивается, напротив, загруженность ученика снижается за счет развития навыков самообразования. Учитель для достижения оптимальных результатов должен больше времени отводить на подготовку технологических карт урока с четко прописанной структурой урока, что возможно при наличии персонального компьютера и навыков пользователя.

Идеальный вариант: работа нескольких учителей – предметников в данном классе по представленной технологии.

Условия эффективности достижения результата.

паритетность (доверительное отношение);

динамичность (адаптация к индивидуальности личности);

осознанная перспектива (мотивация деятельности, задания в зоне ближайшего развития);

действенность, оперативность знаний (самоутверждение ученика в достигнутых результатах).

ученики учитель Должны уметь: самостоятельно Должен уметь: создать проблему, организовать занятие, работать, сотрудничать, смотивировать учащегося, уметь управлять, вести линию, анализировать, обобщать, прогнозировать результат, быть АССом, хорошо на систематизировать. творческом уровне владеть материалом, иметь контакт с классом.

Разработка рассчитана на обычные классы, прошедшие курс пропедевтики “Физика – химия” 5 – класс, автор программы А.Е.Гуревич, Л.С. Понтак, Д.А.Исаев.

Соответствие разработки современным достижениям науки Авторская разработка основывается на теоретических положениях “Гибкой технологии проблемно – модульного обучения” Чошанова М.А. и “Технологии модульного обучения” Третьякова П.И. и Сенновского И.Б.

Педагогическая идея, кредо.

Не формулировать проблему за учащихся. Все, что могут дети сделать сами, должны сделать сами.

Миссия учителя – обеспечить диалоговую культуру.

ИПМ – 2. Постановка и решение проблемы на уроке физики Проблемно – интегративный подход к обучению – это особый тип взаимодействия учителя и ученика, при котором учитель организует и направляет поисковую деятельность ученика на решение системы взаимосвязанных внутри - и межпредметных проблем в условиях целенаправленного обучения его процедурам выдвижения и доказательства истинности гипотез.

Следовательно, по своей природе проблемно – интегративный подход – технологический, так как его реализация предполагает четкую постановку учебных целей, гибкое и поэтапное управление и организацию познавательной деятельности ученика на основе оперативной обратной связи.

Учителя используют проблемные задания бессистемно. Это очень полезно, но недостаточно для развития ученика. Важно так построить проблемно – интегративный урок, чтобы все его учебные проблемы были выстроены в единую причинно – следственную систему познавательных задач. В основе композиционного цикла учебной проблемы можно выделить следующие элементы:

экспозицию – предпосылку к созданию проблемной ситуации на уроке;

завязку – процесс создания проблемной ситуации и постановка конкретной учебной проблемы;

аксиологический – оценивание противоречия, сущности учебной проблемы, мотивация учебной деятельности;

основное действие – процесс поиска решения поставленной учебной проблемы;

развязка – нахождение решения и его проверка;

рефлексия и оценивание результатов деятельности.

Особенность реализации данного подхода состоит в том, что оценивание результатов решения одной учебной проблемы становится экспозицией к постановке следующей, вследствие чего все композиционные элементы замыкаются в один композиционный цикл. В свою очередь, все учебные проблемы урока образуют единую систему композиционных циклов, в которой всегда можно выделить одну или несколько ведущих проблем всего изучаемого курса, главную проблему конкретной темы, учебные проблемы конкретных уроков и их смысловые блоки.

В предложенном в качестве иллюстрации уроке “Газовые законы” 7 класс (программа А.Е.Гуревич, Л.С.Понтак, Д.А.Исаев “Физика – химия”) в основе композиции цикла учебной проблемы прослеживаются все указанные выше элементы урока по его этапам: экспозиция, завязка, аксиологический элемент, основное действие, развязка, рефлексия, решаемые посредством физического эксперимента.

Ситуация конфликта возникает при наличии противоречий между известным фактом и недостаточностью предметных знаний для его теоретического обоснования. На этапе целеполагания идет обсуждение ситуации, которая произошла с учителем: в аптечке среди набора необходимых для летнего путешествия с детьми к морю лекарств, находился пузырек с зеленкой.

На столы ученикам выданы такие пузырьки с зеленкой, заткнутые резиновыми пробками. После перелета в самолете, оказалось, что вся аптечка изнутри залита зеленкой. Почему это произошло?

Ученики 7 класса на основе полученных ранее знаний об общих свойствах газов и строения атмосферы описали молекулярно – кинетическую суть явления, но не смогли ответить на вопрос “Какой закон описывает это явление?” Возникает противоречие между жизненным опытом учащихся, их бытовыми представлениями и научными знаниями. Учащиеся сами выходят на постановку проблемы урока, способов решения проблемы, способов действия по решению проблемы. Принимается план работы.

На этапе подготовки учащихся к восприятию учебной проблемы, актуализации знаний, полученных на предыдущих уроках, начала самостоятельного поиска, я демонстрирую тепловой фонтан. Это водяная струя, вылетающая из пластиковой бутылки под действием избыточного давления в ней. Основной деталью конструкции фонтана является жиклер, установленный в бутылочной крышке. Жиклер представляет собой винт, вдоль продольной оси которого имеется сквозное отверстие малого диаметра. В опытной установке удобно использовать жиклер от выработанной газовой зажигалки. Мягкая пластиковая трубка плотно одета одним концом на жиклер, а другой её открытый конец располагается близ дна бутылки. Примерно треть объёма бутылки занимает прохладная вода. Крышка на бутылке должна быть герметично закручена.

Для получения фонтана бутылку обливают из кувшина горячей водой. Заключенный в бутылке воздух быстро прогревается, его давление повышается, и вода выталкивается наружу в виде фонтанчика на высоту до 80 см. Ученики описывают процесс с точки зрения молекулярно – кинетической теории, решают проблему взаимосвязи параметров, характеризующих состояние системы.

ИПМ 5. Эксперимент на этапе поиска решения поставленной проблемы.

На этапе самостоятельного поиска учащиеся разбиваются на три группы по изучению трех изопроцессов, создают проект, описывающий изопроцесс.(Смотри приложение 4).Каждая группа по предложенному оборудованию планирует, конструирует эксперимент, иллюстрирующий изопроцесс.

Изотермический процесс демонстрируют с помощью прибора “шар Паскаля”, где вместо шара на поршень одевается предварительно хорошо раздутый резиновый шарик.

Изобарный процесс демонстрируется с помощью Г – образной стеклянной трубки, короткий конец которой через резиновую пробку соединен с колбой, наполненной воздухом. В длинном конце трубки создается водяная пробка. Воздух в колбе легко нагреть теплом рук. Водяная пробка заметно быстро перемещается к открытому концу горизонтальной части трубки.

Изохорный процесс демонстрируется с осторожностью, о чем ученики предупреждены, т.к. опыт проводится с горячей водой. Налить воду в поллитровую банку (1\5 объема), закрыть полиэтиленовой крышкой, охватить через салфетку за боковую стенку, несколько раз встряхнуть. Это приведет к быстрому нагреву воздуха. В результате давление возрастет и крышка с хлопком соскакивает с банки.

После выполнения эксперимента в группах, оформляется коллективный проект на листе ватмана, проект защищается.

На этапе развязки – нахождения решения и его проверки учащиеся доказывают правильность найденного решения для каждого изопроцесса постановкой количественных, а не качественных, как на предыдущих этапах, опытов. Предварительно подготовленные два ученика демонстрируют опыты с сосудом переменного объёма – сильфоном. Опыты описаны в методической литературе.(7). Данные опытов находятся в хорошем соответствии с теоретическими предположениями.

ИПМ 7.Эксперимент на этапе рефлексии и оценивания результатов деятельности.

Обобщенные знания становятся основой и средством дальнейшего познания, решения новых творческих задач, основой для постановки новых взаимосвязанных с уже решенными учебных проблем. На этом заключительном этапе я демонстрирую колебания жидких и газообразных тел. Для этого использую идею, заложенную в конструкции водяных часов. Две полуторалитровые пластиковые бутылки соединяют так же, как и в водяных часах, скрепив крышки. Полости бутылок соединяют стеклянной трубкой длиной 15 см, внутренним диаметром 4 мм. Боковые стенки бутылок должны быть ровными и нежесткими, легко сминаться при сдавливании. Для запуска колебаний бутылку с водой располагают сверху. Вода из неё начинает сразу же вытекать через трубку в нижнюю бутылку. Примерно через секунду струя самопроизвольно перестает течь и уступает проход в трубке для встречного продвижения порции воздуха из нижней бутылки в верхнюю. Порядок прохождения встречных потоков воды и воздуха через соединительную трубку определяется разницей давлений в нижней и верхней бутылках и регулируется автоматически. О колебаниях давления в системе свидетельствует поведение боковых стенок верхней бутылки, которая в такт с выпуском воды и впуском воздуха периодически сдавливаются и расширяются. Поскольку процесс саморегулируется, эту аэрогидродинамическую систему можно назвать автоколебательной. Учащимся сообщаю, что автоколебания будут изучаться в 11 классе, но для правильного из понимания необходимы знания, полученные на сегодняшнем уроке.

Это вызывает неподдельный интерес и самоуважение учащихся, ответственное отношение к учению. На последних этапах сдвоенного урока этот эффектный опыт стимулирует подъем активной работы, прилив сил, снимает напряжение и усталость.

Включение проблемного эксперимента в процесс повторения и закрепления создает условия для открытия нового в уже изученном.

Достигаются максимальные результаты при минимальных затратах труда участников педагогического процесса в решении конкретной педагогической задачи.

1. Голин Г.М. Вопросы методологии физики в курсе средней школы. Москва “Просвещение”. 1987 г.

2. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения: опыт теоретического и экспериментального психологического исследования. Москва 1986 г.

3. Дидактика средней школы. Под ред. М.Н.Скаткина. Москва. 1982 г.

4. Зверева Н.М. Практическая дидактика для учителя. Учебное пособие. Педагогическое общество России.

Москва.2001 г.

5. Кириллова Г.Д. Теория и практика урока в условиях развивающего обучения. Москва.1986 г.

6. Маркова Е.К. и др. Формирование мотивации учения. Книга для учителя. Москва. 1990 г.

7. Методика преподавания физики 8 – 10 кл. Под ред. В.П.Орехова и А.В.Усовой. Москва. Просвещение.

1980 г. стр. 25.

8. Мочалов И.И. “Научная проблема и её роль в познании”. Вопросы философии. 1964. №11. Стр. 28.

9. Наука и жизнь. Журнал. 2001 г. №9. стр. 132.

10. Онищук В.А. Урок в современной школе. Москва. 1986 г.

11. Селевко Г. К. Современные образовательные технологии. Учебное пособие. Москва 1998 г.

12. Смолкин А.М. “Методы активного обучения”. Москва. Высшая школа. 1991 г.

13. Стоунс Э. Психопедагогика. Психологическая теория и практика обучения. Перевод с английского. Под редакцией Н.Ф. Талызиной. Москва. 1989 г.

14. Третьяков П. И. Сенновский И.Б. “Технология модульного обучения”. Москва. Новая школа. 1997 г.

15. Чошанов М. А. “Гибкая технология проблемно – модульного обучения”. Москва. Народное образование.

16. Якиманская И.С. Личностно – ориентированное обучение в современной школе. Москва. 1996 г.

Первый учебный модуль, с которого начинается технология – это модуль учебной программы..

Покажу создание такого модуля на примере программы обучения физике в профильном физико – математическом 10в классе. В этом классе проводится эксперимент по обновлению структуры и содержания образования, апробирование новых программ и новых учебников. Актуальность работы определяется объективными потребностями общества в реформировании физического образования, обусловленными закономерными тенденциями развития общеобразовательной школы: дифференциация содержания образования, интеграция учебных курсов, гуманизация и гуманитаризация образования. Запрос общества на новое содержание определено возникшим противоречием между тем, что требует общество и тем, что дает школа – наши выпускники не востребованы. В настоящее время не дооценивается практическая направленность, дедуктивный метод (от общего к частному). Отсутствует единство требований к общеобразовательной подготовке. Отсюда вывод: необходимо изменить подход к образованию, чтобы знание было востребовано в жизни.

Технология модульного обучения позволяет эффективно решать основную задачу на сегодняшнем этапе развития школы: развитие личности, отвечающей запросам общества, обладающей функциональной предметной, информационной, языковой грамотностью и коммуникативными навыками, быть готовым к продолжению образования. Программу, предложенную департаментом образования, я разделила на блоки – модули. Содержание каждого блока доводится до сведения каждого ученика в классе перед изучением данной темы. Эта информация является планом деятельности ученика в ближайшей перспективе.

Преподавание ведется по учебному пособию для 10 класса школ и классов с углубленным изучением физики под редакцией А.А.Пинского. Москва “Просвещение” 1996 год.

Блок изучения темы “Основы молекулярно – кинетической теории строения вещества”.

13 часов.

обоснования положений МКТ. нового вещества”. Работа с технологической Идеальный газ. Основное Урок изуче- Работа с технологической картой.

идеального газа как следствие изучения Тема : “Газовые процессы”.

7а класс, школа № “Секрет подготовки таланта – это найти его и тихонечко,,постоять рядом,,” А. Эйнштейн.

Характеристика класса:

Класс базового уровня изучения физики. В 6 классе дети начали изучение курса пропедевтики по программе “Физика – химия”, автор А.Е. Гуревич, Л.С.Понтак, Д.А.Исаев.

В 7 классе обучение идет по учебнику для общеобразовательных учреждений по авторской программе А.Е. Гуревича “Физика - 7”. По итогам промежуточной аттестации на первом уровне обученности находятся 6 человек, на втором уровне – 9 человек, на третьем – 9 человек. Уровень воспитанности достаточный. Уровень сформированности ОУУН достаточный. Темп и скорость обучения средние.

Характеристика темы.

Данный урок 2, 3 и 4 в теме “Газы и их свойства”. Тема началась с подробного разъяснения механизма давления газа и передачи его по всем направлениям. Затем изучаются газовые процессы, проводится их качественное и количественное рассмотрение. На представленном сдвоенном уроке предполагается рассмотреть три изопроцесса, с тем, чтобы на следующем уроке применить полученные знания для решения задач. На решение задач в программе отводится один час. При подобном подходе возникает час резерва, который используется для творческой работы учащихся.

Система целей к уроку.

Общая дидактическая цель (ОДЦ): приобретение умений самостоятельно в комплексе применять полученные ранее знания, умения, навыки; осуществлять их перенос в новые условия.

Триединая дидактическая цель (ТДЦ):

-образовательный аспект:

репродуктивная цель: объяснить давление газа на стенки сосуда с молекулярной точки зрения.

Объяснение зависимости давления газа от температуры и концентрации частиц.

конструктивная цель: понимание стандартной ситуации, умение работать с теоретическим материалом.

творческая цель: использование эксперимента для изучения физического смысла изопроцесса, формирование умений анализировать данные эксперимента и переносить знания для объяснения явлений природы, связанных с простыми газовыми законами.

-развивающий аспект:

создание условий для развития логического мышления, интеллектуальных умений.

-воспитательный аспект:

развитие диалектического мировоззрения, воспитание коммуникативной культуры учащихся, умения организовать работу.

Структура урока.

Тип урока: Урок комплексного получения знаний, умений, навыков.

План, этапы и цели урока на технологической карте.

Содержание урока.

Содержание учебного материала:

Рассмотрение примеров газовых процессов, происходящих в природе и технике. Величины, характеризующие состояние газа. Изменение этих величин в газовых процессах. Примеры.

Экспериментальное исследование и графики зависимости. Объяснение зависимостей с точки зрения молекулярной теории.

Умения и навыки:

Формулировки газовых законов.

Конструктивная и творческая деятельность:

Эксперимент как метод познания законов природы.

На уроке планируется создание адаптивной образовательной среды для воспитания активной жизненной позиции ученика.

Формы организации познавательной деятельности:

1). общеклассная.

2) парная.

3). индивидуальная.

Методы обучения:

Проблемный.

Поисковый.

Урок ведется в технологии модульного обучения с элементами метода проектов.

Формы реализации методов.

Самостоятельное планирование деятельности учеником. Постановка проблемы и её решение.

Самостоятельная работа с источником информации. Эксперимент, взаимообучение. Построение проекта и его защита.

Средства обучения:

Оборудование физического эксперимента для демонстрации газовых законов, учебник “Физика 7” А.Е.

Гуревич, технологическая карта урока, блок информации.

Система контроля на уроке: самоконтроль, взаимоконтроль, контроль учителя.

Изучение процессов, в которых один из параметров газа остается неизменным.

Доказать экспериментально существование таких процессов.

Объяснить на основе молекулярной теории газовые процессы.

На основании опытов получить формулы, описывающие газовые процессы.

Знакомство с Прочитай начало п. 5, стр. 44 учебника.

Промежуточн Расскажи формулировку изопроцессов, выслушай и Работа в паре по за усвоением Рассмотри внимательно опыты, поставленные Запиши в тетрадь изопроцессов Рассмотри внимательно опыт учителя, объясни его, колонок меняются Информация Всем: Вопросы на стр. 50.

по выполне- Сильным ученикам по желанию: Привести свой нию домаш- пример изопроцесса, объяснить его.

Прочитайте первый абзац п. 5. 1 на стр. 45.

Что означает приставка “изо”, корень слова “термо”?

О чем это говорит?

Как осуществляются такие процессы?

Объясните на основе молекулярной теории почему с уменьшением объема газа давление его возрастает, а с увеличением объема падает?

Научитесь демонстрировать изотермический процесс на предложенной модели, опишите ход и результат опыта.

Опишите опыт учителя по схеме рис 37.

На большом листе ватмана оформите информацию по изотермическому процессу Напишите красиво заголовок Изобразите схему простого опыта, который демонстрирует группа экспериментаторов.

Заготовьте таблицу 2 стр. 46 для заполнения тремя опытными данными.

Нарисуйте график изотермического процесса.

Напишите формулировку изотермического процесса.

Выучить формулировку изотермического процесса, приготовиться к защите проекта.

Аналогичный блок информации для группы, изучающей изобарный и изохорный процессы.