К.Р.ГЛАЗКОВА, С.А.ЖИВОДРОБОВА,
ГОУ лицей при СПбГУТ им. проф. М.А.Бонч-Бруевича, г. Санкт-Петербург

Уроки-исследования

Формирование творческой, критически мыслящей личности

Скажи мне, и я забуду.

Покажи мне, и я запомню.

Дай сделать мне, и я пойму.

Сократ

Ещё в середине ХХ столетия Антуан де Сент-Экзюпери, человек, далёкий от педагогики, размышляя о многочисленных проблемах человечества, не оставляет без внимания и педагогические проблемы. В своём эссе «Цитадель» он пишет: «Не снабжайте детей готовыми формулами, формулы – пустота, обогатите их образами и картинками, на которых видны связующие нити. Не отягощайте детей мёртвым грузом фактов, обучите их приёмам и способам, которые помогут им постигать. Не судите о способностях по лёгкости усвоения. Успешнее и дальше идёт тот, кто мучительно преодолевает себя и препятствия. Любовь к познанию – вот главное мерило» (Антуан де Сент-Экзюпери. Сочинения: в 3-х т.: т. 2. – М.: Полярис, 1997.)

Эти советы не потеряли актуальности, особенно в связи с переходом к профильному обучению на старшей ступени общего образования. Основная идея обновления состоит в том, что образование должно стать более индивидуализированным, функциональным и эффективным. А для этого важно создать условия для развития творческой, критически мыслящей личности, способной найти своё место в жизни, адаптироваться в обществе. В связи с этим и методы обучения должны изменяться, чтобы способствовать развитию творческих способностей учащихся, развивать логическое мышление и исследовательские навыки, формировать умение самостоятельно работать.

Весьма успешно эта задача реализуется на уроках-исследованиях. Это могут быть уроки закрепления знаний по определённой тематике, уроки изучения нового материала или уроки решения задач, когда среди возможных решений надо выбрать наиболее рациональное.

На наш взгляд, наиболее глубокие знания учащиеся получают на экспериментальных уроках-исследованиях, посвящённых изучению новой темы, т.к. такие уроки позволяют решать не только образовательные, но и воспитательные задачи: развивать наблюдательность, умение анализировать, сравнивать, делать логические выводы и, что очень важно, проявлять самостоятельность в поиске решения. Уроки-исследования лучше всего проводить группами как постоянного, так и сменного состава. По выполнении работы учащиеся должны обменяться полученными результатами, подвести итоги и сделать выводы. Таким образом, развиваются навыки культурного диалога, умение отвечать на вопросы оппонентов, излагать и обосновывать свою точку зрения, отстаивать правоту суждений, анализировать результаты. Причём те навыки и умения, которые учащиеся приобретают на таких уроках по физике, затем успешно используются и на других уроках, в частности, при выполнении исследовательских работ по профильным курсам.

Хороший результат дают уроки-исследования при изучении тем «Электромагнитная индукция», «Линзы и их свойства», «Свойства света», «Применение законов Ньютона», «Свойства поверхностного слоя жидкости», «Смачивание, капиллярность» и др. Предлагаем урок-исследование по теме «Преломление света» с вариантами индивидуальных заданий для четырёх групп учащихся.

Группа 1

Цель работы: выяснить, что происходит с лучом света при прохождении через плоскопараллельную пластину.

Оборудование: стеклянная плоскопараллельная пластина, транспортир.

Ход работы

1. Обведите параллельные грани пластины. Нарисуйте ход падающего луча под углом к более короткой грани.

2. Посмотрите на луч через большую грань пластины. Найдите точку выхода луча из пластины. Постройте выходящий из пластины луч.

3. Постройте ход луча в пластине.

4. Обозначьте углы падения и преломления и объясните, что происходит с лучом света при прохождении через пластину.

5. Повторите опыт, изменив ход падающего луча. Объясните, что изменилось. Почему?

6. Сделайте вывод из наблюдений.

7. Как вы думаете, что произойдёт, если увеличить толщину пластины?

8. Как изменится ход лучей в пластине, если её поместить из воздуха в другую среду, например, в воду?

Помощь:

– В.А.Касьянов. Физика-11. – М.: Дрофа, 2001 г., с. 230–232, с. 234 (вопросы);

– Б.Б.Буховцев, Г.Я.Мякишев. Физика-11. – М.: Просвещение, 2004, с. 235, 162–165.

Домашнее задание: найдите величину смещения луча при прохождении света через плоскопараллельную пластину толщиной d при угле падения луча a и показателе преломления стекла n.

Группа 2

Цель работы: определить показатель преломления стекла с помощью плоскопараллельной пластины.

Оборудование: стеклянная пластина, транспортир, циркуль.

Ход работы

1. Обведите параллельные грани пластины.

2. Проведите наклонный луч к меньшей грани.

3. Посмотрите на входящий луч через большую грань пластины. Найдите точку выхода луча из пластины. Постройте ход луча в пластине.

4. Укажите угол падения и угол преломления луча при входе в пластину. Укажите углы падения и преломления луча света при выходе из пластины.

5. По данным опыта для каждого случая найдите показатель преломления стекла. Чтобы не сделать ошибки, см. учебник В.А.Касьянова.

6. Измените угол падения луча и ещё раз найдите показатель преломления стекла.

7. Найдите среднее значение показателя преломления.

8. Сделайте вывод. Каков физический смысл показателя преломления? По данным опыта вычислите скорость света в стеклянной пластине.

Помощь:

– Б.Б.Буховцев, Г.Я.Мякишев. Физика-11. – М.: Просвещение, 2004, с. 235, 162–165;

– В.А.Касьянов. Физика-11.– М.: Дрофа, 2001, с. 220–224, рис. 177.

Домашнее задание: учебник под ред. Г.Я.Мякишева, с. 173, задача 10.

Группа 3

Цель работы: выяснить, что происходит с лучом света при его прохождении через трёхгранную призму. Дать понятие явления, которое вы наблюдаете. Каковы его особенности?

Оборудование: призмы из стекла разного сорта, лампы накаливания – белая и красная.

Ход работы

1. Посмотрите через призму на узкий пучок дневного света.

2. Какое явление вы наблюдаете?

3. Посмотрите сквозь призму на свет от лампы красного света, идущего через щель. Что вы наблюдаете?

4. Возьмите призму из стекла другого сорта и повторите наблюдения. Что изменилось? Как вы думаете, почему?

5. Постройте ход лучей, учитывая, что преломляющий угол призмы равен 60°, и объясните наблюдаемое явление.

6. Для построения выберите луч, идущий на боковую грань призмы в направлении от основания. Объясните, почему нужно сделать именно так. См. учебник под ред. Г.Я.Мякишева.

Помощь:

– В.А.Касьянов. Физика-11.– М.: Дрофа, 2001, с. 227–229 (вопросы), с. 288 цветная вкладка V;

– Г.Я.Мякишев. Физика-11. – М.: Просвещение, 2004, с. 165 (рис. 154), с. 165–169 (вопросы); с. 192, цветная вкладка.

Домашнее задание: найдите по данным опыта угол поворота луча призмой, если показатель преломления призмы n, преломляющий угол призмы a.

Группа 4

Цель работы: определить показатель преломления стекла с помощью трёхгранной призмы.

Оборудование: трёхгранная призма, линейка, транспортир.

Ход работы

1. Обведите грани призмы.

2. На боковую грань под углом к основанию проведите произвольный луч (см.   учебник под ред. Г.Я.Мякишева).

3. Посмотрите на входящий луч через вторую грань.  Найдите точку выхода из стекла.

4. Постройте ход луча в стекле и луч, выходящий из стекла.

5. Обозначьте углы падения и преломления при входе луча в стекло и при выходе из стекла.

6. По данным опыта для каждого случая найдите показатель преломления стекла. Чтобы не сделать ошибки, см. учебник В.А.Касьянова. Найдите ещё раз показатель преломления.

7. Найдите среднее значение показателя преломления. Сделайте вывод. Каков физический смысл показателя преломления?

Помощь:

– Мякишев Г.Я. Физика-11. – М.: Просвещение, 2004, с. 162–169 (рис. 154); с. 192;

– Касьянов В.А. Физика-11.– М.: Дрофа, 2001 г., с. 220–227, с. 232 (рис. 185); с. 234 (вопросы).

Домашнее задание: учебник В.А.Касьянова, с. 234, задача 5.

Урок-исследование включает в себя несколько этапов: постановка проблемы, обсуждение условий и методов её решения, планирование и проведение эксперимента, анализ и обобщение полученных результатов, выводы и обмен информацией.

Проблему урока можно поставить в виде фронтального эксперимента: на каждом столе – стакан с водой, пробирка с трубочкой. Учащиеся рассматривают пробирку, опущенную в воду, через стекло (сбоку) и из воздуха (сверху). Если смотреть из воздуха, то можно обнаружить «исчезновение» той части трубочки, которая находится в пробирке, а пробирка при этом кажется зеркальной. Если налить в пробирку воду, этот эффект исчезает. Таким образом, после выполнения фронтального эксперимента перед учащимися ставится общая цель: определить, что происходит с лучами света при встрече с преградой? А вот ответ на этот вопрос учащиеся находят, работая в группе. Каждая группа получает карточку с индивидуальным заданием, на выполнение которого отводится примерно 30 мин, затем группы делают отчёт о полученных результатах, подтверждая их чертежами, расчётами, таблицами, которые заранее оформляют на доске. В конце отчёта обязательно должны прозвучать выводы по результатам эксперимента, а затем делается общий вывод – даётся ответ на поставленную задачу.

В старших классах есть реальная возможность проводить уроки «сдвоенными», поэтому все четыре группы успевают сделать отчёт о проделанном исследовании, а при динамичной и слаженной работе в конце занятия ещё остаётся время для обсуждения результатов, ответов на дополнительные вопросы, уточнений и подведения итогов.

Уроки-исследования позволяют привить учащимся начальные практические навыки в обращении с экспериментальной установкой, дают им возможность почувствовать вкус к исследовательской работе, развивают познавательный интерес, причём удаётся включить в поиск решения той или иной задачи одновременно весь класс. Это в значительной степени активизирует мыслительную и практическую деятельность учащихся. Нельзя не отметить и ещё одно: учащиеся развивают умение самостоятельно получать и осваивать новую информацию, получают возможность расширить и углубить свои знания. При таком подходе полностью исчезает формализм в знаниях учащихся.

Отметим также некоторые сложности. Одна из проблем возникает при выполнении эксперимента с использованием призмы: при прохождении луча сквозь призму может наблюдаться явление полного внутреннего отражения, в этом случае невозможно провести те наблюдения, которые требуются, и учащимся следует изменить ход падающего луча, т.е. направить его под бльшим углом к грани призмы. В процессе вычислений учащиеся часто неправильно записывают закон преломления света: важно не забыть, что для границы раздела «воздух–стекло» закон преломления записывается так: sin /sin = n, а для границы раздела «стекло–воздух»: sin '/sin ' = 1/n. Поскольку большая часть данной исследовательской работы основана на анализе чертежей, учащиеся особое внимание должны уделять правильному и наглядному построению хода лучей и не допускать при этом грубых неточностей. Тем не менее главной проблемой для большинства было и остаётся недостаточное умение чётко, последовательно, лаконично и физически грамотно объяснить полученные результаты, кратко и уверенно ответить на дополнительные вопросы.

После проведения урока-исследования сами учащиеся отмечают, насколько полезны такие уроки, подчёркивают, что на таких уроках новый материал усваивается лучше.