Метод научного познания как способ повышения познавательной и творческой активности учащихся
Разумовский В.Г., Орлов В.А., Дик Ю.И., Никифоров Г.Г., Шилов В.Ф. ФИЗИКА-7: Под ред. В.Г.Разумовского, В.А.Орлова. – М.: Владос, 2003.
Разумовский В.Г., Орлов В.А., Дик Ю.И., Никифоров Г.Г., Шилов В.Ф. ФИЗИКА-6: Под ред. В.Г.Разумовского, В.А.Орлова. – М.: Владос, 2004.
Разумовский В.Г., Орлов В.А., Дик Ю.И., Никифоров Г.Г., Шилов В.Ф. ФИЗИКА-9: Под ред. В.Г.Разумовского, В.А.Орлова. – М.: Владос, 2005.
Разумовский В.Г., Орлов В.А., Дик Ю.И., Никифоров Г.Г. Методика обучения физике-7: Под ред. В.Г.Разумовского, В.А. Орлова. – М.: Владос, 2004.
Разумовский В.Г., Орлов В.А., Дик Ю.И., Никифоров Г.Г. Методика обучения физике-8: Под ред. В.Г.Разумовского, В.А. Орлова. – М.: Владос, 2006.
Разумовский В.Г., Орлов В.А., Дик Ю.И., Никифоров Г.Г. Методика обучения физике-9: Под ред. В.Г.Разумовского, В.А. Орлова. – М.: Владос, 2007.
Орлов В.А., Татур А.О. Сборник тестовых заданий для тематического и итогового контроля. ФИЗИКА. Основная школа (7-9 класс). – М.: Интеллект-Центр, 2005.
Для решения задач развития интеллектуальных способностей и познавательных интересов школьников в процессе изучения физики основное внимание следует уделять не только передаче суммы готовых знаний, но и знакомству их с методами научного познания окружающего мира. Наиболее полно соответствует этим задачам учебно-методический комплект «Физика-7–9» под редакцией В.Г.Разумовского, В.А.Орлова (М.: Владос, ГОД??), который не только предполагает изучение научного метода познания, но и содержит богатый материал для постановки проблем, требующих от учащихся самостоятельной деятельности по их разрешению.
Авторы с самого начала изучения курса физики в 7-м классе знакомят с научным методом познания, создание которого в истории развития науки связывают с именем Г.Галилея. Этот метод включает в себя следующие этапы: чувственный опыт и постановку проблемы; выдвижение гипотезы-аксиомы; математическое развитие гипотезы, логический вывод из неё следствий; экспериментальную проверку гипотезы и её следствий.
Благодаря известному методу познания и методам исследования явлений учащиеся знакомятся, во-первых, с происхождении научных знаний и их отличиями от обычной информации, во-вторых, получают представление о необходимой последовательности познавательных действий, ведущих от незнания к знанию.
Владение школьниками методом познания позволяет учителю организовывать их самостоятельную познавательную деятельность. Эта деятельность на уроках имеет форму самостоятельных экспериментальных и теоретических исследований, которые органически вписываются в логику процесса познания, являются его этапами. Выполнение такого исследования ведёт ученика от незнания к знанию не со страниц учебника и не со слов учителя, а в результате собственного исследования. Благодаря всему этому учебник является хорошей базой для предпрофильной подготовки учащихся, обеспечивающей продолжение обучения на повышенном уровне.
В основе учебника лежит концепция «Физика в самостоятельных исследованиях учащихся». Познавательная самостоятельность – качество социально активной личности, необходимое условие творческого отношения к труду в любой отрасли производства. Развитие познавательной самостоятельности требует не только усвоения знаний и способов действия, но и воспитания внутренней потребности в познании, формирования на этой основе социально значимых мотивов учения, образования.
Методика изучения курса может строиться на основе индивидуальных и коллективных исследований учащихся, сопровождаемых демонстрационным экспериментом. Главная задача учителя – организовать самостоятельный процесс познания, проверять выполнение заданий и помогать при затруднениях. Реализация подобного подхода решает многие проблемы обучения, максимально предоставляя учащимся инициативу, свободу в процессе познания и давая ощущение радости творчества. Владея методом познания, ученик ощущает себя равным с учителем в праве на научные суждения. Это способствует раскованности и развитию познавательной инициативы ученика, без которой не может идти речи о полноценном процессе формирования личности.
В 2002–2005 гг. на экспериментальных площадках Республики Татарстан (СОШ № 8, 15, 39, 57, 152, ФМЛ № 145 г. Казани, гимназия № 3 г. Зеленодольска, Васильевская школа № 2 Зеленодольского района, Макуловская средняя школа Высокогорского района) проводилась апробация данного УМК. В ходе эксперимента было обеспечено организационное и научно-методическое сопровождение, организованное А.Ю.Некрасовым (отдел общего образования МОиН РТ) и Р.А.Исламшиным (ИПКРО РТ). По итогам каждого учебного года были подготовлены аналитические материалы о ходе и результатах эксперимента. Ежегодно итоги обсуждались в педагогических коллективах, на заседаниях отдела общего среднего образования МОиН РТ, и публиковались в журнале «Магариф» (№ 7/2006).
Главные итоги эксперимента: авторам учебников удалось реализовать основную идею: «преподавать физическую науку, а не сообщать систему готовых знаний»; использование научного метода познания позволяет превратить учебу в активную, мотивированную, волевую, эмоционально окрашенную, целеустремленную познавательную деятельность; научный метод познания – ключ к организации личностно-ориентированной познавательной деятельности учащихся, к развитию познавательной инициативы учащихся; содержание материала обеспечивает реализацию принципа доступности материала учащимися данной возрастной группы.
Методический комплект способствует более глубокому и прочному усвоению знаний по учебным предметам, позволяет вырабатывать у школьников умения и навыки самостоятельной работы, формировать умения применять теоретические знания при решении конкретных практических задач.
Так, в учебнике содержится ряд исследовательских заданий на конструирование приборов или экспериментальных установок, которые выполняются в домашних условиях, например, конструирование картезианского водолаза; ареометра, волосяного гигрометра, электроскопа, моделей электроизмерительного прибора, громкоговорителя, электродвигателя, перископа, уголкового отражателя, калейдоскопа, камеры-обскуры и др. Научный метод познания легко усваивается учащимися, поскольку повторяется из урока в урок.
Так же чётко видит свои задачи учитель, организуя познавательную деятельность школьников: вовлечь учащихся в наблюдение изучаемых явлений и постановку опытов с целью исследования зависимости величин; приучить путём мыслительной операции «индукция» строить предположения-гипотезы из полученных фактов; использовать полученные закономерности, которым явления подчиняются, для вывода следствий (эта работа связана с осуществлением мыслительных операций «дедукция» и «систематизация»); выдвинуть идею проверочного эксперимента, спланировать его и осуществить; сравнить экспериментальные результаты и теоретические выводы.
Конечно, изучая явления, учащиеся не проходят все этапы познания на одном уроке. Но они осознают, на каком этапе познания они находятся в данный момент и какой шаг нужно сделать в дальнейшем. Это открывает им путь для самостоятельных поисков и размышлений.
Наиболее часто применяемым методом исследования является установление зависимости одной величины от другой, характеризующей изучаемое явление. Для такого исследования нужно уметь выбрать прибор, выбрать интервал произвольно изменяемой одной величины и измерение соответствующих значений другой величины, занести полученные данные в таблицу, построть график полученной зависимости, установить функциональную зависимость и выразить её в виде формулы (если возможно), записать результат.
Такие исследования предлагается провести при установлении зависимостей силы упругости от удлинения пружины; силы трения от давления; пути от времени движения; скорости и периода движения тела по окружности от её радиуса; силы тока от напряжения и др. Однако, как уже было сказано, не все исследования проводятся, начиная с первого этапа познания, как и не все заканчиваются последним этапом на одном уроке.
Приведём пример исследования, которое начинается с третьего этапа – теоретического вывода – и кончается четвёртым этапом – экспериментальной проверкой этого вывода.
Протокол урока-исследования (7-й класс, «Определение выталкивающей силы, действующей на погружённое в жидкость тело»)
Учитель предлагает учащимся начать урок с проведения опыта и его объяснения. На демонстрационном столе в муфте штатива закреплена пружина. Учитель подвешивает груз к пружине и фиксирует указателем положение конца пружины, затем погружает груз в сосуд с водой и снова фиксирует положение конца пружины.
Вопрос: почему изменилось показание динамометра?
Ожидаемый ответ: на тело в жидкости действует сила давления (давление внутри жидкости уже изучено на прошлых уроках!).
Вопрос: если опустить в стакан с водой груз, то как определить силу давления, которая будет на него действовать?
Ожидаемый ответ: эта сила равна разности сил давлений, действующих на нижнюю и верхнюю поверхности груза.
Задание. Выразите эти силы, учитывая обозначения размеров тела и глубины погружения нижней и верхней граней груза.
Требуемый вывод формулы:
Окончательный вывод: Fвыт = gmж.
Задание. Выразите словами полученный вывод.
Требуемый ответ: на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной телом жидкости.
Заключительный, четвёртый, этап познания – экспериментальная проверка теоретического вывода.
Вопрос: на столе стоит установка; как с её помощью проверить полученный теоретический вывод?
Ожидаемый ответ: если погрузить в отливной стакан тело, то из него выльется такой объём жидкости, каков объём погружённого тела.
Измерение показывает, что, действительно, выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости. Совпадение теоретического и экспериментального результатов производит неизгладимое впечатление на школьников. Становится понятным смысл науки. Наука даёт возможность не только объяснять явления, видеть их причинную связь, но и предвидеть их ход и результат.
Весь учебный процесс по технологии В.Г.Разумовского представляет собой систему самостоятельных познавательных исследований учащихся. Их в учебнике многие десятки.
Организация учебного процесса на основе научного метода познания полезна и для учителя. Появляется реальная возможность творчески решить такие проблемы, как формализм знаний учащихся, слабая экспериментальная подготовка, перегрузка домашними заданиями. Появляются условия для творческой реализации в обучении замечательных идей – личностной направленности образования, умения рефлексировать, деятельностного подхода к обучению, формирования интереса к учёбе, снижения учебной нагрузки в целях сохранения здоровья детей и повышения эффективности образования в целом. Появляется умение отличать научное знание от предрассудков и верований, понимать соотношения между знанием и истиной, различать степень достоверности различных категорий научной информации (фактов, гипотез, законов и принципов, моделей, теоретических выводов и результатов эксперимента). Обучение на основе научного метода познания – это альтернатива репродуктивному «меловому» методу. Владение школьниками научным методом познания позволяет учителю оценивать не только итог знаний и умений школьника, но и его познавательную деятельность на уроке. Это способствует накоплению отметок и более объективной оценке успехов школьника как личности. Всё это в целом повышает качество обучения.
Особое внимание авторы уделяют методическому аппарату учебника, который представлен во всех компонентах (текст, иллюстрации, задачи, средства ориентировки и т.п.) и отражает методический почерк, авторский подход к составлению учебника (специальные методические приёмы, способы подачи и формы изложения материала).
Анализ контрольных работ, тестовая диагностика учащихся экспериментальных классов позволяют сделать вывод об успешности усвоения программного материала. Мнение учителей, учащихся, родителей, руководителей эксперимента, проводимого в Республике Татарстан, об этих учебниках положительное. Они являются хорошей базой для предпрофильной подготовки учащихся, продолжения обучения по физико-математическому, естественнонаучному, технологическому профилям. Школы Татарстана с нетерпением ждут учебников для старшей школы – «Физика-10–11», которые готовятся к публикации в издательстве «Владос». Определены пилотные школы (Васильевская средняя школа № 2 Зеленодольского района, физико-математический лицей № 145 Авиастроительного района г. Казани, гимназия № 3 г. Зеленодольска), где будет проходить их апробация.