Проблемные методы

обучения на уроках физики в 7, 8 классах.

Основная цель активизации познавательной деятельности учащихся – развитие их творческих способностей, которые развиваются в процессе деятельности.

Развитие творческих познавательных способностей учащихся – цель деятельности учителя, а применение различных приёмов активизации является средством достижения этой цели.

Еще К. Д Ушинский писал: «Преподавание всякого предмета должно идти таким путём, чтобы на долю воспитанников оставалось столько труда, сколько могут одолеть его молодые силы».

Развивать познавательные способности учащихся – значит, формировать у них мотивы учения.

Мыслительная деятельность делится на три уровня:

1.  уровень понимания;

2.  уровень логического мышления;

3.  уровень творческого мышления.

Понимание – это аналитико-синтетическая деятельность, направленная на усвоение готовой информации, сообщаемой учителем или книгой. Именно в процессе понимания ученик усваивает опыт проведения логических рассуждений, анализа, синтеза, абстракции и обобщения и т. д.

Логическое мышление – процесс самостоятельного решения познавательных задач.

Учащиеся должны самостоятельно анализировать изучаемые объекты, сравнивать результаты отдельных опытов, строить обобщенные выводы, выполнять классификацию, доказательства, выводить формулы, анализировать их и т. д.

Одна из идей развивающего обучения – это идея о наличии затруднения (проблемы) для учащихся в процессе обучения. Проблемная ситуация предполагает умственную активность ученика и порождает соответствующую мотивацию.

При проблемном обучении познавательную деятельность учащихся необходимо развивать по логике развертывания творческого познавательного процесса, а именно:

1.  Создают проблемную ситуацию, анализируют её и в ходе анализа подводят учащихся к необходимости изучения определенной проблемы.

2.  Включают учащихся в активный поиск решения проблемы на основе имеющихся знаний и мобилизации познавательных способностей. Выдвигаемые в ходе поиска гипотезы и догадки должны подвергаться анализу, с тем, чтобы найти наиболее рациональное решение.

3.  Предполагаемое решение проблемы проверяется иногда теоретически, но чаще экспериментально. Проблема решается, и на основе этого решения делается вывод, который несёт в себе новое знание об изучаемом объекте.

В соответствии с основными закономерностями творческой познавательной деятельности, которые являются теоретической основой проблемного обучения, проблемное обучение должно начинаться с организации проблемных ситуаций, а не с формулировки учебных проблем. «Самой существенной чертой проблемного обучения является не постановка вопроса, а создание проблемных ситуаций», писал В. Оконь.

Проблемное обучение – это тип развивающего обучения, оно направлено на формирование умений самостоятельно решать познавательные проблемы, на развитие творческого мышления школьников.

Творческое мышление имеет три этапа:

1.  проблемная ситуация, с первоначальным её анализом и формулировкой проблемы;

2.  поиск пути решения проблемы;

3.  претворение найденного принципа решения проблемы и его проверка.

Проблемы возникали в физике каждый раз, когда обнаруживались противоречия между вновь открываемыми опытными фактами и прежними представлениями, не способными их объяснить.

«... каждый раз, когда научное знание в данной области принимало законченную форму теории, опыт и наблюдение вне нас существующего мира обнаруживали новые факты, которые никак не укладывались в рамки теории

и, наоборот, явно ей противоречили. Под давлением новых фактов вырастала новая теория», писал академик А. Ф. Иоффе.

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:

1.  противоречия между жизненным опытом учащихся и научными знаниями;

2.  противоречия процесса познания 9противоречия между ранее полученными учениками знаниями и новыми);

3.  противоречия самой объективной реальности.

Создание проблемных ситуаций по темам

7 класс

8 класс

Примеры применения проблемного обучения

7 класс

7 класс, при изучении атмосферного давления в 7 классе хорошую проблемную ситуацию создает следующий занимательный опыт: сваренное вкрутую и очищенное яйцо, положенное на горлышко графина, втягивается внутрь его, если предварительно бросить в графин зажженную бумагу и быстро закрыть графин яйцом. Проблемная ситуация рождается в силу того, что яйцо втягивается в графин «само», якобы без внешнего воздействия.

Проблемные ситуации возникают в ходе познавательной деятельности человека. Поэтому для введения в проблемную ситуацию нельзя (недостаточно) просто указать учащимся на противоречие. Необходимо так организовать их деятельность, чтобы они сами натолкнулись на некоторое несоответствие познаваемого с имеющейся у них системой знаний.

При изучении атмосферного давления в 7 классе задаю вопрос: «Производит ли атмосферный воздух давление на находящиеся в нём тела?».

Если получен отрицательный ответ, то можно сказать, что «... ведь вода оказывает давление на погруженное в неё тело, почему же воздух не может оказывать давления?»

Далее проделываем опыт: неполный стакан с водой и лист бумаги или цилиндрический сосуд с краном, из которого выкачан воздух.

Бывает иногда и так, что формулировка вопроса сразу создает проблемную ситуацию.

“Плавание тел” в 7 классе.

Перед учащимися находится три сосуда с жидкостью, в которых помещены три одинаковых тела,

например, яйца: в первом сосуде тело плавает на поверхности, во втором находится внутри жидкости, в третьем тело на дне.

Вопрос: Почему одно тело ведет себя по-разному? От каких факторов зависит поведение тела в жидкости?

Учащиеся предлагают много версий, но не все они отражают суть, поэтому сами учащиеся выбирают из всех самые доказательные. Так как, во всех случаях тела одинаковые, то можно сразу исключить параметры тела, остается жидкость, следовательно, условия плавания связаны с жидкостью.

Таким образом, зная о существовании силы тяжести и силы Архимеда, учащиеся приходят к выводу о соотношении этих сил, а так же связывают это с плотностью тел и жидкости. На доске делаем чертеж данного опыта и подбираем соотношение сил, после каждого рисунка делаем вывод: тело тонет, если…и т.д.

в) при проведении фронтальной лабораторной работы

Проблемные вопросы исследовательского характера можно поставить на уроке физики по теме “Сила трения” в 7 классе.

Перед учащимися ставится вопрос: От каких факторов зависит сила трения? Для того, чтобы решить эту проблему, учащимся необходимо самостоятельно предложить ход работы и выбрать необходимое оборудование.

Учащиеся уже знакомы с измерением силы трения с помощью динамометра, поэтому они предлагают параметры, от которых зависит сила трения:

масса тела (т.е. брусок необходимо нагружать)

поверхность, по которой движется брусок (это может быть дерево, обложка тетради, поверхность книги, пол-линолиум, линейка и т. д.)

После проведения данного эксперимента учащиеся делают вывод: “ сила трения зависит от…”

г) при использовании мысленного эксперимента.

Урок физики по теме «Инерция». Предлагаю детям представить движущийся пароход. На палубе стоите вы и бросаете мяч вертикально вверх. Куда упадет мяч?

Посыпались ответы учащихся: передо мной, на палубу, прямо мне в руки, в воду. Далее ребятам говорю: «Итак, сколько же разных мнений у нас в классе?» - много мнений. «Значит, какой вопрос возникает?» - кто из нас прав, куда упадет мяч?[1]

Или еще пример: тема «Плавление», читаю ученикам отрывок из поэмы А.С.Пушкина «Руслан и Людмила»

На месте славного побега

Весной растопленного снега

Потоки мутные текли

И рыли влажну грудь земли…

О каком тепловом процессе сегодня пойдет речь на уроке?

Тема «Относительность движения», начинаю урок со стихотворения А.С.Пушкина «Движение».

«Движенья нет», - сказал мудрец брадатый.

Другой смолчал и стал пред ним ходить.

Сильнее бы не смог он возразить;

Хвалили все ответ замысловатый.

Но, господа, забавный случай сей

Другой пример на память мне приводит:

Ведь каждый день пред нами солнце ходит,

Однако ж прав упрямый Галилей.

Кто из мудрецов прав?

Все та же относительность движения – предлагаю ответить на следующий вопрос: «Как по вашему мнению, ракета сейчас движется?» (показываю движение ракеты вместе с тележкой по демонстрационному столу).

Какое явление описывает поэт С. Михалков в своем стихотворении «Азбука»?

Что случилось? Что случилось?

С печки азбука свалилась.

Больно вывихнула ножку

Прописная буква М,

Г ударилось немножко,

Ж рассыпалось совсем!

Потеряла буква Ю

Перекладину свою!

Очутившись на полу,

Поломала хвостик У!

Ф, бедняжку, так раздуло –

Не прочесть ее никак!

Букву Р перевернуло –

Превратило в мягкий знак!

Буква С совсем сомкнулось –

Превратилось в букву О.

Буква А, когда очнулась,

Не узнала никого. (Диффузия)

Тема «Сила трения», начинаю повествование:

«Ребята, всем нам случалось выходить в гололедицу: сколько усилий стоило нам удержаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделывать, чтобы устоять! Это заставляет признать, что обычно земля, по которой мы ходим, обладает драгоценным свойством, благодаря которому мы сохраняем равновесие без особых усилий. Та же мысль у нас возникает, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой».

Учащимся 7 класса при изучении темы «Плотность вещества»  предлагается определить массу куска сахара- рафинада используя только линейку. Тем ребятам, которые затрудняются с выполнением задания, выдается план с необходимыми пояснениями, который направляет деятельность ребенка и позволяет даже слабому ученику получить результат.

Задание: Определите массу  кусочка сахара-рафинада.

Оборудование:  линейка, таблица плотностей.

План проводимых измерений

Измерить длину, ширину, высоту куска сахара.

Рассчитать объем тела по формуле.

Определить плотность сахара, используя справочные данные.

Рассчитать массу тела по формуле.

Учащимся 7 класса при изучении темы «Атмосферное давление» демонстрируется опыт с яйцом, втягивающимся в бутылку. Затем предлагается  объяснить опыт и условия его проведения.

8 класс

8 класс, при изучении тепловых явлений учащимся неоднократно подчеркиваю, что все тела, находящиеся в длительное время в контакте друг с другом, имеют одинаковую температуру. Предлагаю учащимся измерить температуру в разных частях кабинета и убедиться, что она одинакова. После этого прошу их потрогать различные тела: железный гвоздь и деревянную линейку, книгу и батарею отопления и т. д. Они обнаруживают, что температура различных тел на ощупь кажутся разной. В конечном итоге выясняем, почему это так, кажется.

Например, после изучения явления теплопроводности в 8 классе, учащиеся уже знают, что теплота может передаваться постепенно от более нагретой части тела к менее нагретой, задаю вопрос: «Почему в помещениях под потолком температура воздуха обычно бывает выше, чем внизу, около пола, хотя нагреватели – батареи отопления – находятся внизу?»

Здесь учащиеся сталкиваются с принципиально новым для них явлением. Его нельзя объяснить передачей теплоты путем теплопроводности.

После обсуждения данной проблемной ситуации приходим к выводу о том, что здесь имеет место другой вид теплопередачи – конвекция.

Вы пошли в поход, как охладить газводу? Учащиеся предлагают разные варианты как это можно сделать. Оказывается в этом может помочь... Солнце и мокрая тряпка.

На уроке по теме: “ сопротивление проводника” учащиеся должны четко представлять, от каких параметров зависит сопротивление.

Ученики предлагают различные параметры и логику своих рассуждений. Например:

от длины проводника

Учащиеся должны хорошо понимать, что для того чтобы найти зависимость от какого либо параметра, необходимо остальные параметры уровнять.

Чем больше длина, тем большее сопротивление приходиться преодолевать электронам при прохождении по проводнику, следовательно, R1>R2

Следовательно, сопротивление прямо пропорционально длине

от толщины

от рода проводника

Таким образом, учащиеся, имея теоретические данные, смогли предположить результат эксперимента и сделать вывод.

Учащимся 8 класса при изучении темы «Агрегатные состояния вещества предлагается найти физическую ошибку в тексте:

Один поэт так писал о капле: «Она жила и по стеклу текла, но вдруг ее морозом оковало, и неподвижной льдинкой капля стала, а в мире поубавилось тепла».

Все учащиеся с удовольствием включаются в обсуждение, выдвигают свои гипотезы и в результате приходят к верному ответу.

Проблемное обучение, как показал мой опыт его использования, может привести к серьезным положительным результатам в развитии учащихся только в том случае, если его применять систематически и оно охватывает основные виды учебной деятельности учащихся

В настоящее время, в обществе возникает потребность в развитии всесторонне и гармонично развитой личности, а также, развитие интеллекта учащихся, т.е. их познавательной самостоятельности и творческих способностей, усвоение учениками системы знаний и способов умственной и практической деятельности. Кроме того, важным является воспитание навыков творческого усвоения знаний, применения усвоенных знаний в новой ситуации и умение решать учебные проблемы, формирование и накопление опыта творческой деятельности, формирование мотивов учения, социальных, нравственных и познавательных потребностей.

Например, в теме "Ток, сопротивление, напряжение" (8 класс), центральным вопросом является закон Ома для участка цепи. Поэтому, проблемный эксперимент целесообразно подчинить задаче уяснения и закрепления закона Ома, применения его к анализу и решению различных практических вопросов. Учет индивидуальных возможностей учащихся осуществляется путем предъявления серии практических заданий разной степени сложности на выбор.

Суть проблемного обучения в том, что эти задания вызывают большой интерес у учащихся и способствуют развитию самостоятельности мышления. Все эти проблемные задачи отличает то, что у учащихся для их решения вполне достаточно знаний, но ход и способ решения не очевиден. Для этого им необходимо совершить небольшое для себя открытие, проявляя творческие способности. 

Например, при решении следующей экспериментальной задачи учащиеся по - новому воспринимают знакомые и казалось - бы простые знания, закон Ома для участка цепи, правила последовательного соединения проводников.

3. Сначала учащимся демонстрируется следующий опыт: К источнику питания, подключается лампочка с U = 3,5 В, параллельно лампочке подключен вольтметр. В тот момент когда мы увеличиваем U более 3,5 В она перегорает. Факт фиксируется учащимися. Далее демонстрируют гирлянду, состоящую из 20 лампочек, каждая из них с U = 13,6 В. Предположим, что одна из лампочек перегорает, есть возможность ее заменить только лампочкой 3,5 В. Возможно ли это?

Ученики бурно обсуждают вопрос учителя, мнения разделяются. Далее необходимо продемонстрировать замену лампочки 13, 6 В на 3,5 В и результат этой замены. Учащиеся видят, что все лампочки на 13,6 В светят ярко, а одна на 3,5 В почти не светит (смотрите фотографию). У школьников возникают вопросы: 1) Почему лампочка не перегорает? 2) Почему она почти не светит? И т.д.

В процессе решения этой проблемы углубляются знания учащихся о законе Ома, а также многих других знаний, правила последовательного соединения. В частности, уравнение U0 = U1+U2+U3+...+Un. Выясняется, что напряжение в последовательной цепи суммируется из напряжений на каждом элементе, которое пропорционально сопротивлению, что лампочка не перегорает т.к. напряжение не превышает номинального значения. А это возможно когда сопротивление этой лампочки гораздо меньше сопротивлений других лампочек. В этой задаче ученики усваивают что такое ток, и практическое применение закона Джоуля - Ленца. Лампочка не светится, значит, протекающий через нее ток очень мал, поэтому она не нагревается. Возникает и другой вопрос у учащихся, почему для лампочек с напряжением 13,6В тока достаточно, а для этой лампочки тока не хватает? В процессе беседы выясняется, что наверное нити накала сделаны из разных металлов или различной длинны и поперечного сечения. Проблемные задачи могут сопровождаться демонстрациями.

Пример проблемной демонстрации. На фотографии изображен прибор для изучения зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров и его строения. Учащимся, которые уже знают закон Ома для участка цепи демонстрируется изменение длины проводника в 2 раза, при этом показания приборов не меняются. Это вызывает удивление и желание разобраться в ситуации. В процессе решения можно направлять мысль учащихся в нужном направлении при помощи "наводящих" вопросов.

Например: 1. Почему приборы не меняют показания? (Ответ: Значит либо они не исправны, либо ток и напряжение не изменились).

2. Возможны ли ситуации когда ток или напряжение изменяются, а приборы этого не регистрируют? (Да, это зависит от устройства прибора. Для проведения аналогии одного из действенных методов познания, можно вспомнить миллидинамометр, для измерения сил поверхностного натяжения. Использование обычного, как известно не позволяет точно измерить малые силы.)

3.Верны ли показания амперметра? (Нет, так как нет шунта, и фактически ток значительно меньше).

Данный метод в традиционной классификации (Скаткина-Лернера) называется частично-поисковым или эвристическим, и успешно применяется опытными, творчески работающими учителями. Однако проблема заключается в том, что их опыт мало известен. Потому и существует до сих пор потребность в разработке подобных дидактических материалов.

Автором составлен сборник проблемных задач для учащихся, которые способствуют развитию у учащихся познавательной самостоятельности и творческих способностей, а также, умение применять усвоенные знания в новой ситуации.

На одном из этапов педагогического эксперимента, ученикам был задан вопрос: "Нравится ли вам решать задачи, носящие проблемный характер". 85% учащихся ответили положительно. Следовательно, можно предположить, что уроки физики стали интереснее. Далее, необходимо было проверить, как усвоен учебный материал. Для этого, в экспериментальном и контрольном классах проведена контрольная работа. Пример одного из вариантов вы видите на экране. Она состоит из 5 задач, 1 и 2 базового уровня сложности, 3 повышенного, 4 и 5 высокого уровня сложности - задачи проблемного характера. Результаты контрольной показали, что уровень знаний в экспериментальном классе выше (слайд с гистограммой).

В заключении следует отметить, что таким образом поставленные задачи выполнены:
дипломантом изучены основы проблемного обучения, теоретические сведения применены практически в процессе создания сборника проблемных задач, эффективность которых доказана в процессе проведения педагогического эксперимента.