Спецвыпуск

Проектно-исследовательская деятельность: дифференцированный подход

Сегодня, когда в образовательный процесс активно внедряется компетентностный подход, нет необходимости доказывать важность межпредметных связей в процессе преподавания и их роли в формировании у учащихся ключевых образовательных компетентностей, т.е. усвоения не просто некоторой суммы дискретных знаний и умений, а совокупности образовательных компонентов, обеспечивающих эффективное осуществление определённых видов деятельности. Задача формирования ключевых компетентностей может быть с успехом решена путём организации проектной и исследовательской деятельности межпредметного характера. Межпредметные связи способствуют формированию надпредметных понятий, полное представление о которых невозможно получить в одной предметной области (например, понятия материя, явления природы, различные виды движения и энергии). Одним из эффективных способов установления таких связей является уровневая дифференциация при организации проектно-исследовательской деятельности учащихся.

Рассмотрим примеры связей физики с различными учебными дисциплинами, в особенности с информатикой и информационно-коммуникативными технологиями (ИКТ). Сегодня без ИКТ просто невозможно эффективно найти информацию в интернете, сделать проектную или исследовательскую работу, обрабатывать и качественно оформлять результаты исследования (надо создать презентацию, написать статью, составить рекомендации, представить работу в электронном и печатном виде и т.д.). Межпредметные связи с математикой обусловлены необходимостью делать математические расчёты, анализировать и обрабатывать результаты исследования, строить графики зависимостей физических величин, составлять графы, гистограммы и диаграммы.

При всём многообразии видов межпредметного взаимодействия можно выделить три основных направления, которые могут быть реализованы в проектно-исследовательской деятельности:

• комплексное изучение одного явления или объекта разными науками;
• использование методов одной науки для изучения различных явлений и объектов в других науках;
• привлечение различными науками одних и тех же теорий и законов для изучения различных явлений и объектов.

В классах непрофильного обучения учитель физики сталкивается, как правило, с низким уровнем мотивации учащихся: не многие желают заниматься проектной или исследовательской деятельностью, особенно в старшей школе. В этих обстоятельствах следует действовать особенно профессионально, чтобы, с одной стороны, не оттолкнуть учащихся от проекта, учесть их индивидуальные особенности, и вместе с тем не допустить снижение его качества. Чтобы решить эту проблему, рекомендуется обратиться к методу уровневой дифференциации.

Для этого необходимо выполнить всего одно условие: определить уровень сформированности учебно-познавательной компетентности – базовый, продуктивный или продвинутый. Например, в ходе диагностирования выявляется склонность к проектной и исследовательской деятельности и в соответствии с уровнем сформированности учебно-познавательной компетентности, интересами и индивидуальными особенностями каждому предоставляется выбрать вид проекта. Продвинутые учащиеся могут самостоятельно перерабатывать источники информации и использовать методы теоретического и экспериментального исследования. Учащимся с недостаточным уровнем самостоятельности предлагается писать информационный проект или работать над проектом в составе группы, где каждому отводится определённая роль.

Следует отметить, что названия уровней весьма условны. Любой проект независимо от его вида содержит хотя бы небольшое исследование. Информационный проект – это базовый уровень овладения проектно-исследовательской деятельностью. В ходе работы над ним отрабатываются навыки по определению темы проекта, цели и задач, формулированию гипотезы и планированию работы. Очень важно при этом сформировать представление о композиции и структуре проектной работы, научить работать с информацией, а также правильно описывать её источники и составлять тезисы.

Овладев на базовом уровне опытом написания проектной работы, учащиеся переходят на продуктивный уровень и создают информационные проекты с обязательным применением элементов исследования (например, мысленного моделирования, анкетирования или интервьюирования), последующей апробацией его результатов и окончательными выводами. Продукт проекта (статья или учебное пособие, рекомендации, интернет-сайт и т.д.) может быть использован в классе, школе, городе и т.д. Главное свойство продукта проектной работы не в масштабах использования, а в пользе, которую он принесёт. На продуктивном уровне учащиеся уверенно овладевают умениями создания PowerPoint-презентации, составления выступления на защите, ведения дискуссии по теме своей работы.

На продвинутом уровне учащиеся овладевают методами экспериментального исследования (лабораторный эксперимент, моделирование, социологический опрос и т.д.) и выполняют исследовательскую работу, по структуре напоминающую подлинно научное исследование. У таких учащихся проблема работы должна быть актуальной, а её решение оригинальным, исследователь должен показать высокую степень самостоятельности при выдвижении и проверке гипотезы, формулировании цели и задач исследования, поиске, анализе и обработке информации, составлении паспорта исследовательской части работы, в приобретении навыков применения теоретических, экспериментальных и математических методов исследования, измерений и обработки данных экспериментального исследования. Особенно убедительно на продвинутом уровне демонстрируется установление межпредметных связей физики, математики и информатики, а также их эффективность при комплексном изучении конкретного физического явления или объекта.

Метод уровневой дифференциации не привязывает жёстко вид проектной работы к возрасту учащегося. Его цель – подвигнуть учащихся к проведению научно-исследовательских работ. Информационный проект одинаково успешно может быть осуществлён и пятиклассником, и девятиклассником, но уровень самостоятельности будет существенно различаться. Однако у юных исследователей любого школьного возраста не должно возникать иллюзий полноценного овладения ими исследовательским опытом, т.к. действительно самостоятельное научное исследование возможно лишь после получения высшего образования. Но чтобы стать учёным вообще и учёным-физиком в частности, необходимо интенсивно учиться. Тот опыт, которые приобретают учащиеся, осваивая азы проектно-исследовательской деятельности в школе, поможет им впоследствии в вузах.

В качестве иллюстрации привожу содержание и фрагменты трёх научно-исследовательских проектов разного уровня своих учащихся (полностью они представлены в рубрике «Дополнительные материалы» к № 4/2009 на сайте газеты):

Продвинутый уровень

Атанов Александр. Компьютер и растения. Влияние излучения компьютера на растения. 8-й кл.

Содержание

Введение

Глава 1. Общая информация об исследуемых растениях и излучении компьютера

1.1. Растения – фикус, фасоль, фиалка.

1.2. Физическая характеристика электромагнитного излучения компьютера.

Глава 2. Экспериментальное исследование влияния электромагнитного излучения компьютера на организмы растений.

2.1. Организация и методы исследования влияния излучения компьютера на растения.

2.2. Описание и анализ результатов исследования влияния излучения компьютера на растения.

2.3. Рекомендации по защите растений от вредного воздействия излучения компьютера.

Заключение

<...>

2.2. Для успешного решения задач экспериментального исследования <...> было взято по два образца каждого растения с одинаковой наследственностью (от одного материнского растения). Одно растение пары помещали в нормальную среду, другое – в электромагнитную (на расстоянии 30–40 см от невыключаемого компьютера). Все образцы одинаково освещали и поливали в соответствии с нормой. <...>

Главные выводы

Сопоставление и анализ данных, полученных в результате проведения нашего экспериментального исследования, свидетельствуют о том, что влияние электромагнитного излучения есть, и оно негативное.

В первые дни и недели излучение компьютера ускоряет рост растений. Затем происходит замедление роста и потеря растением жизненной силы. Для объяснения этих явлений можно предложить следующее.

Свет – это электромагнитное излучение. Излучение компьютера – это также электромагнитное излучение, но значительно более низкой частоты. Биология рассматривает свет как главный фактор, обеспечивающий рост и развитие растений. Можно предположить, что причина первоначального ускоренного (и неравномерного) роста растения в электромагнитной среде состоит в том, что излучение компьютера усиливает световое излучение, исходящее от естественных и искусственных источников. Дальнейшее воздействие излучения компьютера приводит к замедлению скорости роста и подавлению развития растения (ухудшается внешний вид). Можно предположить, что длительное воздействие излучения компьютера вызывает биологические изменения. Чтобы выяснить, как это происходит, необходимо провести дополнительное исследование.

Растения в начале эксперимента (вверху) и в конце (внизу). Слева – содержавшиеся в нормальной среде, справа – в электромагнитной

2.3. Рекомендации по защите растений от вредного воздействия излучения компьютера

Защита организма человека от воздействия электромагнитного излучения построена на минимизации негативного эффекта. Так же и для защиты растений следует минимизировать воздействие излучения компьютера: помещать растения как можно дальше от компьютера; использовать ЖК-монитор вместо монитора с электронно-лучевой трубкой; заземлять компьютеры и защитные экраны, если они есть; выключать компьютер по окончании работы; регулярно проветривать помещение.

Продуктивный уровень

Исаев Магомед, Малев Валерий. Диффузия и живая природа. Влияние явления диффузии на жизнедеятельность растений и животных. 7-й кл.

Содержание

Введение

Глава 1. Явление диффузии в мире флоры и фауны.

1.1. Физические основы явления диффузии.

1.2. Осмос и диализ – формы проявления диффузии в живых организмах.

1.3. Проявление диффузии в растительной среде.

1.4. Диффузия в мире животных.

1.5. Влияние диффузии в окружающей среде на жизнедеятельность растений и животных.

Глава 2. Исследование влияния явления диффузии на жизнедеятельность растений и животных.

2.1. Выводы о влиянии явления диффузии на жизнедеятельность растений и животных.

2.2. Описание продукта проектной работы и его практического применения.

Заключение

<...>

Приложение: описание мультимедийного пособия по теме «Диффузия»

Для создания продукта нашего проекта мы использовали технологию анимации MacromediaFlash8. В нашей анимации применялся покадровый способ. Данное пособие содержит 8 цветных кадров. Каждый кадр длится несколько секунд, но для его создания в черновом варианте потрачено 40–60 минут. Столько же времени необходимо затратить на окончательную доработку кадра. Во время демонстрации кадра делаются комментарии к нему. Затем демонстрация повторяется.

Первые три кадра посвящены расположению молекул и описанию характера их движения в твёрдых телах, жидкостях и газах. Следующие три мультимедийные страницы демонстрируют зависимость характера движения молекул в вышеуказанных агрегатных состояниях вещества от температуры. Далее следует мультимедийная демонстрация явления диффузии. Завершает данное пособие кадр с демонстрацией формы проявления диффузии в живых организмах – осмоса.

Данное пособие, состоящее из анимированных подвижных интерактивных страниц небольшого размера, можно применять как целиком, так и фрагментарно.

Базовый уровень

Горовой Евгений. История успеха легендарного мотоцикла Harley-Davidson (Харлей-Дэвидсон). 7-й кл.

Содержание

Введение

Глава 1. История создания и этапы развития мотоцикла «Харлей-Дэвидсон».

1.1. Общее устройство мотоцикла и физические основы работы двигателя внутреннего сгорания.

1.1.1. Основные механизмы мотоциклов.

1.1.2. Основы работы двигателя внутреннего сгорания.

1.2. Мотоциклы до «Харлей-Дэвидсон».

1.3. Дружба создаёт легенду: история появления бренда «Харлей-Дэвидсон».

1.4. Этапы развития мотоцикла «Харлей-Дэвидсон».

Глава 2. Исследование причин успеха мотоцикла «Харлей-Дэвидсон».

2.1. Описание, анализ результатов исследования и выводы о причинах успеха мотоцикла «Харлей-Дэвидсон».

2.2. Описание продукта проекта – статьи о причинах успеха мотоцикла «Харлей-Дэвидсон».

Заключение

Список источников информации.

Приложения

1. Основные механизмы мотоциклов.

2. Принципиальная схема работы ДВС.

3. Статья в школьную газету.

Первая – 1903 г. (вверху) – и самая последняя (чоппер) модели знаменитого мотоцикла «Харлей-Дэвидсон»

Соломон Рувинович Гилядов – учитель физики высшей квалификационной категории. Окончил с отличием Волгоградский ГПИ им. А.С.Серафимовича в 1988 г. Педагогический стаж 20 лет. Работал в различных общеобразовательных учреждениях Волгограда и Москвы. 100% выпускников поступают в ведущие вузы страны. В настоящее время возглавляет лабораторию проектной и исследовательской деятельности, является руководителем школьного научного общества. Свободное время предпочитает проводить с семьёй на природе.