Совместные экспериментальные исследования учителя и учащихся

Вот один пример. В задании было предложено выбрать одну из трёх предложенных зависимостей силы тока от напряжения для лампочки накаливания, обосновать свой выбор и затем проверить его экспериментально.

Один ученик выбрал кривую 2, обосновав свой выбор законом Ома. Проведя опыт и обнаружив, что полученные данные соответствуют кривой 3, ученик отказался от своего первоначального предположения и объяснил полученный результат зависимостью сопротивления от температуры. Налицо все признаки овладения методом научного познания.

Как построить обучение физике так, чтобы научный метод познания освоило большинство учащихся? Большую помощь здесь могут оказать пособие В.Г.Разумовского, В.В.Майера «Физика в школе. Научный метод познания и обучение» (М.: Владос, 2005) и серия учебников для 7–9-го классов под ред. В.Г.Разумовского и В.А.Орлова, построенных на базе собственных исследований учащихся (см. «Физика», № 14/2005; № 14/ 2007, с. 44).

В пособии подробно, интересно и доступно изложены основы методики, построенной на известном цикле познания: факты–модель–следствия–эксперимент–факты... В учебниках показана практическая реализация методики обучения физике на основе демонстрационных исследований, проводимых учителем, и фронтальных экспериментальных исследований, выполняемых учениками.

Кабинет физики нашей гимназии имеет полный комплект оборудования, поставляемого в школы в соответствии с национальным проектом «Образование», в том числе и комплекты серии «L-микро». Это оборудование обеспечивает исследование на основе демонстрационного эксперимента физических явлений с опорой на все блоки цикла. Но, с нашей точки зрения, предпочтительнее самостоятельные исследования учащихся. Чтобы цикл познания при этом реализовался полностью, эффективно пользоваться технологией совместных исследований, когда на одном уроке объединяются и демонстрационный, и лабораторный эксперименты в коллективной работе в духе научной лаборатории. При этом процесс может быть построен так, что проблему ставит не учитель (как обычно), а ученик.

Приведём пример из нашей практики. Экспериментальное исследование на уроке по теме «Закон изменения механической энергии замкнутой системы тел, внутри которой действуют силы трения» должно: 1) показать, что разница полных механических энергий системы в двух состояниях равна работе силы трения: Е₂ – Е₁ = А_с.тр; 2) подтвердить следствие: если А_с.тр = 0, то Е₂ = Е₁.

Демонстрационный комплект для исследования поступательного движения, полная версия которого представлена на фото, позволяет выполнить оба эксперимента, т.к. этот комплект с помощью компьютерного блока измеряет мгновенную скорость и каретки, движущейся без трения по наклонной плоскости, и бруска, скользящего по ней с трением.

Когда отсутствовали средства экспериментальной проверки следствия, единственным возможным был динамический подход (тем более что математический вывод из достоверных законов динамики справедлив и безо всякой проверки). Теперь оборудование серии «L-микро» такую проверку позволяет осуществить, и возможны варианты по технологии совместного исследования.

Итак, при динамическом подходе основой является демонстрационное исследование: закон выводится, вывод проверяется на опыте.

При совместном исследовании выдвигается гипотеза о сохранении энергии и исследуется предположение Е₂ – Е₁ = А_с.тр. В результате этого исследования ученики получают следствие: Е₂ = Е₁, если А_с.тр = 0, и уже это следствие проверяет учитель в демонстрационном исследовании. Затем обсуждается обоснованность гипотезы Е₂ – Е₁ = А_с.тр, которую ученики проверяют в своём лабораторном исследовании. Рассмотрим этот вариант подробнее.

Учащиеся убеждаются в том, что разница энергий равна работе трения. Подводятся итоги совместного экспериментального исследования, которые представлены на следующем слайде.