ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ
ТЕХНОЛОГИИ

В.И.КРЮКОВА,
МОУ СОШ № 7, г. Прокопьевск

Проблемное обучение как метод активизации познавательной деятельности учащихся

Чтобы соответствовать современным требованиям, выпускник школы должен глубоко усвоить основные идеи современной физики, овладеть системой научных понятий, уметь ориентироваться в научно-технической литературе, самостоятельно и быстро находить нужные сведения, без всякого принуждения пополнять свои знания и уметь их применять на практике. Для достижения этих целей особенно важно проблемное обучение – обучение, основанное на показе диалектического противоречия между известными ученику знаниями, умениями и навыками и новыми фактами, явлениями. Цель проблемного обучения – при минимальных затратах времени получить максимальный эффект в развитии мышления, творческих способностей учащихся.

Проблемное обучение – двусторонний процесс: с одной стороны, это проблемное преподавание (сфера деятельности учителя), с другой – проблемная учёба (сфера деятельности учащегося). Проблемное преподавание – это деятельность учителя по постановке учебных проблем и созданию проблемных ситуаций, управление учебной деятельностью учащегося в решении этих учебных проблем. Это также и особым образом организованная деятельность учащихся по усвоению знаний, в ходе которой они участвуют в поисках решения выдвинутых перед ними проблем. Для проблемного обучения необходимо, чтобы в учебном материале присутствовали задачи, вопросы, задания, проблемные для учащихся; чтобы учитель умел создать проблемную ситуацию, умел постепенно развивать у учащихся умения и навыки выявления и формирования проблемы и самостоятельного поиска способов её решения; чтобы учитель владел специальной системой подготовки к уроку, направленной на выделение в учебном материале именно проблемных вопросов.

Проблемные ситуации в ходе познания могут возникать, когда обнаруживается неполнота имеющихся знаний, пробел в них. Не означает ли это, что для организации проблемных ситуаций на уроке достаточно показать учащимся неполноту их знаний (убедить их в том, что наблюдаемый опыт или предложенный вопрос они не могут объяснить)? Конечно, нет. Учащиеся никогда не могут объяснить опыт, который демонстрирует не изученное ещё явление. В научном познании неполнота изученного вопроса рождает проблемную ситуацию только потому, что человек уже размышляет над темой. А в процессе обучения задача учителя состоит в том, чтобы включить учащихся в познавательный поиск. Для этого необходимо «задеть» ученика, вскрыть противоречие предстоящего для изучения материала со сложившейся у него системой знаний. Другое дело, что в ходе решения проблемы, выявленной на основе анализа проблемной ситуации, у учащихся могут возникнуть другие проблемы, которые решаются на этом же (или на последующем) уроке. На уроке физики можно использовать три типа противоречий: между жизненным опытом учащегося и научными знаниями, противоречия процесса познания и противоречия самой объективной реальности.

Например, жизненный опыт и всё предшествующее обучение убеждают учащегося в том, что 1 + 1 = 2 всегда (независимо от того, что складывается: тела, числа, объёмы и т.д.). Напомнив об этом, начинаем урок о строении вещества. В длинную стеклянную трубку до половины наливаем воду, а затем столько же спирта, предварительно подкрасив его. Закрыв свободный конец трубки несколько раз переворачиваем её. Общий объём смеси оказывается ниже заранее отмеченного уровня. (Можно смешивать также один стакан крупного гороха с одним стаканом пшена или, лучше, манки.) Опыт рождает проблемную ситуацию. При изучении тепловых явлений учитель неоднократно подчёркивает, что все тела, находящиеся в длительном контакте, имеют одинаковую температуру. Для наглядности можно измерить температуру воздуха в разных местах класса (например, на каждом столе), а после этого попросить учащихся потрогать различные предметы, находящиеся на столах: деревянный и железный бруски, стеклянный стакан и т.д. Житейский опыт судить на ощупь о температуре тела вступает в противоречие с научным фактом равенства температур при длительном тепловом контакте тел. Выдвижение проблемы на основе демонстрации опыта при изучении явления вызывает у учащихся наибольший интерес.

В обучении нет мелочей. Важно не только то, ЧТО говорит учитель, но и КАК он это говорит. Учитель всем своим видом и поведением должен показывать крайнюю заинтересованность в изучаемом явлении, в наблюдении опытов, их анализе, вместе с учащимися удивляться полученному несоответствию, показывать свою «озадаченность», побуждать их к раскрытию «тайны» природы. Без такого эмоционального отношения к изучаемому вопросу проблемное обучение может не состояться. Часто на одном и том же уроке проблемная ситуация может быть создана многими способами. Какой из них лучше – зависит от конкретного класса. Создание проблемной ситуации – не самое трудное в обучении. Гораздо труднее обеспечить активное участие учащихся на всех этапах решения проблемы при проведении беседы. В проблемной беседе учащиеся совершают все основные познавательные действия, ведущие к решению проблемы, а учитель лишь направляет и руководит этой познавательной деятельностью. Чтобы учащиеся самостоятельно провели первоначальный анализ проблемной ситуации и сформировали проблему, важно как можно более явно противопоставить новый факт имеющимся знаниям. Если противоречие выступает явно, то формулировка проблемы напрашивается сама собой. Проблемную беседу наиболее полно удаётся провести при изучении свойств тел, частных закономерностей, отдельных явлений. Особенно, если новый материал является частным случаем уже изученного, когда само явление учащимся ещё не знакомо, но знаниями, необходимыми для выдвижения гипотезы, они владеют. Например, объяснение самоиндукции на основе законов электромагнитной индукции, полного отражения света на основе законов отражения, и т.д. Приведём примеры.

• При поиске метода измерения физической величины: «Как определить массу деревянного шарика, имея в распоряжении только мензурку с водой?» Ранее массу тела определяли при помощи рычажных весов, а здесь надо использовать закон Архимеда. Или: «Как определить массу кирпича, имея в наличии только линейку?»

• При изучении способов теплопередачи: «Почему лёд тает, если пробирку с водой и льдом нагревают снизу, ведь вода плохой проводник тепла? Почему металл кажется холоднее дерева, хотя они имеют одинаковую температуру?»

• При изучении атмосферного давления, после проблемного опыта с яйцом, втягивающимся в бутылку: «Как вы думаете, зачем мы бросали в бутылку зажжённые спички или бумагу? Что происходит при их горении?»

• При изучении темы «Самоиндукция»: передвигая ползунок реостата в известном опыте с двумя лампами в параллельных ветвях, добиваемся, чтобы обе горели одинаковым накалом. После демонстрации возникает проблемная ситуация: если сопротивление параллельных ветвей одинаково и сила тока тоже одинакова, то почему при замыкании цепи лампа, включённая последовательно с катушкой, загорается позднее? Учащиеся не могут высказать правильной гипотезы, если им не подсказать: изменение силы тока в цепи реостата происходит быстрее, чем в цепи катушки индуктивности.

• При изучении теплопроводности: охватив деревянный цилиндр полоской бумаги, вносим его в пламя спиртовки. Бумага вскоре загорается (желательно заметить время). Опыт повторяем, но деревянный цилиндр заменяем стальным. Пламя спиртовки довольно долго лижет бумагу, но она не загорается. Предлагаем проанализировать: что было общего в опытах, в чём различие. Теперь учащиеся (возможно, не сразу и не очень чётко) могут высказать догадку, что по стали тепло распространяется быстро, а по дереву – нет. Остаётся обобщить и уточнить ответы и сформулировать гипотезу: различные тела обладают разной теплопроводностью.

• При изучении темы «Свободное падение тел»: даём тему урока (будем изучать один из частных видов механического движения – падение тел на Землю), предлагаем пронаблюдать за этим явлением. Не откроется ли в нём что-либо замечательное? Отпускаем одно за другим несколько тел с одной и той же высоты на демонстрационный стол и несколько разочарованно замечаем, что ничего интересного не удалось заметить. Но в физике явления часто изучаются методом сравнения. Продолжаем бросать одновременно различные тела: стальной шарик и кусок пластмассы, стальной шарик и кусок пенопласта, стальной диск и кусок картона, и т.д. Что удалось заметить? Тяжёлые тела падают быстрее. Радуемся: это уже что-то интересное! Продолжаем опыт. Бросаем листы бумаги – гладкий и скомканный. Что наблюдаем? Тела, имеющие одинаковую массу, падают неодновременно!

Так ли это? Берём ещё два тела одинаковой массы (кусок пенопласта и гирьку). Отпускаем их с одной высоты. Как они падают? Неодновременно! Рассказываем об опытах Галилея. До него все так и считали, что более тяжёлые тела падают быстрее. Но Галилей рассуждал так: пусть имеются два тела – тяжёлое А и лёгкое В. Свяжем их между собой. Как будет падать это сложное тело А + В? Так как оно тяжелее тела А, то должно падать быстрее, чем тело А. Но, с другой стороны, лёгкое тело В тормозит падение тела А, и поэтому сложное тело должно падать на землю медленнее тела А. В результате он пришёл к противоречию. В чём дело? Галилей нашёл причину. Постараемся и мы её отыскать. Повторяем опыт: бросаем одновременно гладкий лист бумаги и скомканный.

Большинство учащихся обычно безошибочно говорят, что падению мешает воздух. А как это проверить? После обсуждения проблемы показываем опыт с трубкой Ньютона: если в ней есть воздух, тела (пробка, дробина, пёрышко) падают неодновременно, а если он откачан, – практически одновременно. После этого вводим понятие свободного падения, подчёркивая, что при отсутствии сопротивления все тела падают с одной и той же высоты одинаково. Тут же целесообразно подчеркнуть, что тяжёлые тела имеют сравнительно небольшой объём, и в земных условиях воздух существенного влияния не оказывает, поэтому законы свободного падения тел могут быть использованы для описания их движения (именно в этом и состоит практическое значение законов свободного падения). Вспоминаем далее виды механического движения, конкретизируя, к какому виду движения (равномерному или равноускоренному) относится свободное падение. При решении задач используем формулы равноускоренного движения. Заканчиваем урок решением задач.

Проблемное обучение может быть реализовано в виде проблемного изложения материала учителем, когда он на основе созданной проблемной ситуации формулирует проблему и в ходе дальнейшего изложения раскрывает, как искали решение возникшей проблемы, какие выдвигали гипотезы. Какие из них наиболее правдоподобны? Почему? Какие трудности на пути проверки гипотезы? Как их можно преодолеть? Какой вывод можно в результате сделать?

Проблемное изложение используется тогда, когда у учащихся недостаточно знаний для самостоятельного анализа проблемной ситуации, для высказывания гипотез. Например, ученики не могут объяснить противоречие между волновой теорией света и основными закономерностями фотоэффекта. Ведь даже М.Планк, впервые высказавший квантовую идею, не мог в душе смириться с ней и долгое время искал другое, классическое решение задачи теплового излучения. Такой материал целесообразно дать на основе проблемного изложения, а не в виде проблемной беседы. При этом важно, чтобы рассказ учителя не был простым повествованием о том или ином этапе развития науки, а основывался бы на создании проблемных ситуаций или (в крайнем случае) ярко обрисовывал учащимся создавшуюся в науке ситуацию (противоречия между новыми экспериментальными данными и господствовавшими в то время теоретическими воззрениями), знакомил учащихся с выдвигающимися гипотезами, давая их оценку, раскрывая рождение новой концепции и доказательство её истинности.

Проблемную ситуацию можно создать с помощью качественного вопроса. Так, например, при изучении атмосферного давления можно спросить: «Нередко наблюдали, как рыбы, поднятые со дна моря, разрываются. Чем это можно объяснить?» При изучении закона Паскаля: «Если из мелкокалиберной винтовки выстрелить в сырое яйцо, то оно разлетится вдребезги, а если в варёное – образуется просто отверстие. Чем это объяснить?» При изучении гидростатического давления: «Как раньше добывали жемчуг? Почему ныряльщики часто погибали?» При изучении закона Архимеда: «Как плавает верблюд?» (Верблюд ложится на бок – объём вытесненной им воды увеличивается, увеличивается и архимедова сила.) Если бы об этом узнал Архимед, он сказал бы: «Ай да верблюд, ай да молодец!» (Дело, скорее, в том, что лёжа легче сохранять равновесие при длинной шее. – Ред.)

Проблемное обучение не может выступать единственным средством активизации познавательной деятельности учащихся, это требует много учебного времени, да и не всегда возможно. Главное, что учащиеся должны быть подготовлены к самостоятельному решению проблем, т.е. уметь уже более или менее анализировать, синтезировать, абстрагироваться, обобщать, рассуждать (правильно строить умозаключения) и т.д. Нельзя не учитывать и специфику физики как учебного предмета. Овладение языком физики и используемыми в ней приёмами доказательств и рассуждений требует от учащихся определённых (порой значительных) усилий.

Проблемное обучение может применяться вначале эпизодически, с большой помощью учащимся со стороны учителя. А в ряде конкретных учебных ситуаций может оказаться предпочтительным традиционное изложение материала. Хорошее изложение материала, эвристическая беседа, эвристическая лабораторная работа и т.д. учат правильному проведению анализа, обобщения, мыслительных экспериментов и других специфических для физики приёмам мышления.

Литература

Горев А.А. Занимательные опыты по физике. – М.: Просвещение, 1977.

Малафеев Р.И. Проблемное обучение физике в средней школе. – М.: Просвещение, 1980.

Маковецкий П.В. Смотри в корень. – М.: Наука, 1976.

Разумовский В.Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. – М.: Просвещение, 1976.

Иванова Л.А. Активизация познавательной деятельности учащихся при изучении физики. – М.: Просвещение, 1983.

Валентина Ивановна Крюкова – учитель физики высшей квалификационной категории. В 1969 г. окончила Новокузнецкий ГПИ, педагогический стаж 37 лет. Особое внимание уделяет проблемному обучению, постановке эксперимента. Многие ученики выбрали профессию учителя физики. Её выпускники неплохо сдают вступительные экзамены в вузы, творчески работают, многие сейчас занимают руководящие должности. Уже несколько лет Валентина Ивановна является председателем методического совета. Вместе с мужем вырастила двоих детей, имеет трёх внуков. Увлекается вязанием, кулинарией. Награждена знаком «Почётный работник общего образования РФ».