И.В. Шовкопляс. Физический эксперимент как одно из основных средств развития творческих способностей учащихся
Опыт работы передовых учителей физики показал, что успешное развитие творческих способностей учащихся невозможно без систематического применения в учебной работе творческих заданий.
Что же следует понимать под творческой задачей? В.Г. Разумовский дает такое определение: «Это задача, в которой сформулировано определенное требование, выполнимое на основе знания физических законов, но в которой отсутствуют прямые или косвенные указания на те физические явления, законами которых следует пользоваться для решения этой задачи. В творческой задаче прежде всего необходимо найти принцип решения, в задаче тренировочного характера по существу уже содержится в ее условиях». В большинстве случаев творческие задачи связаны с экспериментом или конструированием, поэтому их естественнее называть заданиями.
Что же следует понимать под творческой задачей? В.Г. Разумовский дает такое определение: «Это задача, в которой сформулировано определенное требование, выполнимое на основе знания физических законов, но в которой отсутствуют прямые или косвенные указания на те физические явления, законами которых следует пользоваться для решения этой задачи. В творческой задаче прежде всего необходимо найти принцип решения, в задаче тренировочного характера по существу уже содержится в ее условиях». В большинстве случаев творческие задачи связаны с экспериментом или конструированием, поэтому их естественнее называть заданиями.
Эксперимент является одним из ведущих методов школьного курса физики. Он успешно моделирует явления, которые невозможно наблюдать непосредственно, позволяет дать заключения о степени справедливости тех или иных гипотез. Нередко эксперимент становится источником противоречий, создает на занятиях проблемные ситуации. Это случается, когда данные, полученные опытным путем, вступают в противоречие с известными физическими закономерностями. Т.о. ясно, что изучение физики может быть полноценным только при систематическом и хорошо продуманном использовании учебного физического эксперимента, т.е. когда наблюдения и опыты станут в число ведущих методов обучения. Особенно это важно при переходе на профильное обучение.
К сожалению, условия, сложившиеся в современных школах, не всегда позволяют полноценно использовать школьный физический эксперимент.
При проблемном обучении познавательную деятельность учащихся учителя физики нашего лицея стараются организовать так, чтобы она проходила все этапы творческого познавательного процесса. Можно выделить следующие структурные элементы деятельности учащегося: накопление фактов, выдвижение гипотезы, постановка эксперимента, создание теории. Наиболее существенным моментом творческой деятельности является высказывание гипотез и их проверка.
Высказыванию гипотез и их проверке можно учить и вне проблемного обучения. Соответствующие частично-поисковые задания необходимо включать в эвристическую беседу, придавая ей характер исследования.
В экспериментальных исследованиях по физике интуиция ученого проявляется, прежде всего, в предугадывании конечного результата. Поэтому, прежде, чем приступить к демонстрационному или фронтальному эксперименту, лабораторной работе мы с ребятами высказываем гипотезы, предполагаем какой результат может получиться и только потом проводим эксперимент, которым проверяем правильность наших рассуждений.
Немало интуиции проявляет исследователь и при анализе результатов эксперимента.
Сущность исследовательского метода обучения - обеспечение организации поисковой творческой деятельности учащихся по решению новых для них проблем.
По содержанию творческие задания могут быть подразделены на следующие виды: экспериментально-исследовательские, конструкторские, домашние творческие задания на проектирование физических опытов и задачи практического содержания.
Выполнение исследовательского задания для учащихся является познанием еще непознанного.
При традиционном обучении практическая работа учащихся проводится с целью закрепления теоретического материала и выполняется в соответствии с предложенной инструкцией.
При проведении исследования самостоятельная работа учащихся носит не исполнительский, а исследовательский характер. Итогом работы становятся выводы, полученные ребятами, как ответы на поставленные вопросы.
Активность учащегося определяется внутренними побудительными силами. Причем умственную активность сопровождает эмоциональный настрой, что приводит к развитию интереса к знаниям.
На первой ступени обучения физике огромную роль играет наглядность, опора на конкретный образ. Экспериментально-исследовательские задания являются основным видом творческих заданий, используемых на уроке и при объяснении нового материала, и при закреплении пройденного. Можно, конечно, проводить уроки изучения нового материала в традиционной форме: объяснить новый материал, показать опыты, закрепить знания и обучающие цели урока будут достигнуты. Но ведь мы должны еще развивать и воспитывать детей. И здесь незаменимы нетрадиционные уроки.
Нетрадиционной формой проведения уроков изучения нового материала являются уроки сотрудничества. Здесь объяснение нового материала учителем сопровождается исследовательской работой учащихся в группах. Каждая группа получает свое задание, проводит исследование, делает выводы. Заслушивая отчеты групп, составляется опорный конспект, по которому проводится закрепление нового материала. Такие уроки ребята запоминают надолго.
Можно поступить по-другому. Тему урока сформулировать в виде вопроса, например, "Что такое давление или почему нельзя давать малышам острые предметы?", "Могут ли жидкости давить вверх или что утверждает закон Паскаля?" Уже такая тема урока вызывает интерес ребенка, и все исследования ребят направлены на поиск ответа на поставленный вопрос.
Многие исследования, которые в классе по разным причинам выполнить нельзя, могут быть предложены в качестве домашнего задания. Например, вот такие красивые кристаллы поваренной соли, медного купороса ребята вырастили дома.
Домашние опыты и наблюдения:
• дают возможность расширять область связи теории с практикой;
• развивать интерес к физике и технике;
• рождают творческую мысль и развивают способность к изобретательству;
• приучают к самостоятельной исследовательской работе;
• вырабатывают наблюдательность, развивают внимание, настойчивость и аккуратность;
• приучают к сознательному труду.
Мы заметили, что домашние экспериментальные задачи учащиеся выполняют с большим интересом, чем другие виды домашних работ. А умения наблюдать, экспериментировать, конструировать, помогут учащимся в подготовке к труду в различных областях производства.
Следующий вид творческой работы - это конструкторские задания. Ребята изготавливают действующие модели фонтанов, динамометр, электроскоп и другие приборы.
Успех выполнения творческого задания, его обучающее и развивающее значение во многом зависят от того, насколько разнообразными и содержательными окажутся решения. Но для того, чтобы идеи учащихся отличались разнообразием, чтобы ими был затронут больший объем материала, во многих случаях необходима вводная беседа, в ходе которой намечают возможные пути поиска. Работая над творческими заданиями, учащиеся должны пользоваться индивидуальными консультациями учителя, о чем они должны быть извещены. Но помощь не должна носить характера подсказки, полностью устраняющей творческую работу.
Различные виды творческих заданий в своей совокупности позволяют нам широко варьировать содержание творческих задач и степень их сложности. Это дает возможность учитывать разнообразные интересы учащихся, уровень их подготовки, а также учитывать выбранный ими профиль класса. Применяя физический эксперимент на своих уроках, мы стараемся использовать все функции школьного физического эксперимента (ШФЭ).
Функцию источника знаний ШФЭ реализует при выделении группы исходных фактов для выдвижения гипотезы. Без эксперимента невозможно определить существенные признаки физического понятия. На основе многих наблюдений и опытов возникает основа для изучения новых разделов физики (чаще как противоречие с ранее изученными законами, как проблема, нуждающаяся в решении).
Школьную физику также называют экспериментальной, поэтому ШФЭ является одним из основных методов обучения.
Опора на конкретный физический образ, формирование его - еще одна функция ШФЭ - функция наглядности.
Побудительная функция ШФЭ обусловлена возможностью эксперимента усилить познавательную активность учащихся и на этой основе формировать устойчивый интерес к предмету.
Мировоззренческую функцию трудно переоценить. Научное видение мира не может сложиться без наблюдений за явлениями, окружающими нас, без опытов с ними.
Методологическая функция ШФЭ состоит в том, что он позволяет четко обозначить этапы физического познания. Здесь эксперимент в подавляющем большинстве случаев является источником противоречий, ответственен за выделение группы исходных фактов, изучение поведения материальной модели при выделении гипотезы, наконец, только эксперимент может дать заключение о достоверности логических следствий из гипотезы. Во-вторых, в ШФЭ четко отражаются структура, средства и методы научного эксперимента.
Обучающе-контролирующая функция обусловлена тем, что эксперимент стал ведущим наглядным и практическим методом обучения. Изучить глубину понимания физики школьниками учитель может объективно, если в качестве одного из заданий предложит провести кратковременный опыт и объяснить полученные результаты.
Нравственно-трудовая функция предполагает формирование у учащихся положительного отношения к труду, воспитание таких нравственных качеств как настойчивость, ответственность, целеустремленность, аккуратность, бережливость, инициативу и т.д.
Рационально-личностная функция направлена на развитие у учащихся мышления и связанных с этим таких индивидуальных качеств как творчество и самостоятельность.
Профориентационно-политехническая функция ШФЭ заключается в том, что его средствами успешно решаются задачи подготовки учащихся к активной деятельности в различных областях производства. Все это закладывает основы профориентации. Многофункциональность ШФЭ позволяет сделать вывод о многообразии его использования в учебном процессе.
К сожалению, условия, сложившиеся в современных школах, не всегда позволяют полноценно использовать школьный физический эксперимент.
При проблемном обучении познавательную деятельность учащихся учителя физики нашего лицея стараются организовать так, чтобы она проходила все этапы творческого познавательного процесса. Можно выделить следующие структурные элементы деятельности учащегося: накопление фактов, выдвижение гипотезы, постановка эксперимента, создание теории. Наиболее существенным моментом творческой деятельности является высказывание гипотез и их проверка.
Высказыванию гипотез и их проверке можно учить и вне проблемного обучения. Соответствующие частично-поисковые задания необходимо включать в эвристическую беседу, придавая ей характер исследования.
В экспериментальных исследованиях по физике интуиция ученого проявляется, прежде всего, в предугадывании конечного результата. Поэтому, прежде, чем приступить к демонстрационному или фронтальному эксперименту, лабораторной работе мы с ребятами высказываем гипотезы, предполагаем какой результат может получиться и только потом проводим эксперимент, которым проверяем правильность наших рассуждений.
Немало интуиции проявляет исследователь и при анализе результатов эксперимента.
Сущность исследовательского метода обучения - обеспечение организации поисковой творческой деятельности учащихся по решению новых для них проблем.
По содержанию творческие задания могут быть подразделены на следующие виды: экспериментально-исследовательские, конструкторские, домашние творческие задания на проектирование физических опытов и задачи практического содержания.
Выполнение исследовательского задания для учащихся является познанием еще непознанного.
При традиционном обучении практическая работа учащихся проводится с целью закрепления теоретического материала и выполняется в соответствии с предложенной инструкцией.
При проведении исследования самостоятельная работа учащихся носит не исполнительский, а исследовательский характер. Итогом работы становятся выводы, полученные ребятами, как ответы на поставленные вопросы.
Активность учащегося определяется внутренними побудительными силами. Причем умственную активность сопровождает эмоциональный настрой, что приводит к развитию интереса к знаниям.
На первой ступени обучения физике огромную роль играет наглядность, опора на конкретный образ. Экспериментально-исследовательские задания являются основным видом творческих заданий, используемых на уроке и при объяснении нового материала, и при закреплении пройденного. Можно, конечно, проводить уроки изучения нового материала в традиционной форме: объяснить новый материал, показать опыты, закрепить знания и обучающие цели урока будут достигнуты. Но ведь мы должны еще развивать и воспитывать детей. И здесь незаменимы нетрадиционные уроки.
Нетрадиционной формой проведения уроков изучения нового материала являются уроки сотрудничества. Здесь объяснение нового материала учителем сопровождается исследовательской работой учащихся в группах. Каждая группа получает свое задание, проводит исследование, делает выводы. Заслушивая отчеты групп, составляется опорный конспект, по которому проводится закрепление нового материала. Такие уроки ребята запоминают надолго.
Можно поступить по-другому. Тему урока сформулировать в виде вопроса, например, "Что такое давление или почему нельзя давать малышам острые предметы?", "Могут ли жидкости давить вверх или что утверждает закон Паскаля?" Уже такая тема урока вызывает интерес ребенка, и все исследования ребят направлены на поиск ответа на поставленный вопрос.
Многие исследования, которые в классе по разным причинам выполнить нельзя, могут быть предложены в качестве домашнего задания. Например, вот такие красивые кристаллы поваренной соли, медного купороса ребята вырастили дома.
Домашние опыты и наблюдения:
• дают возможность расширять область связи теории с практикой;
• развивать интерес к физике и технике;
• рождают творческую мысль и развивают способность к изобретательству;
• приучают к самостоятельной исследовательской работе;
• вырабатывают наблюдательность, развивают внимание, настойчивость и аккуратность;
• приучают к сознательному труду.
Мы заметили, что домашние экспериментальные задачи учащиеся выполняют с большим интересом, чем другие виды домашних работ. А умения наблюдать, экспериментировать, конструировать, помогут учащимся в подготовке к труду в различных областях производства.
Следующий вид творческой работы - это конструкторские задания. Ребята изготавливают действующие модели фонтанов, динамометр, электроскоп и другие приборы.
Успех выполнения творческого задания, его обучающее и развивающее значение во многом зависят от того, насколько разнообразными и содержательными окажутся решения. Но для того, чтобы идеи учащихся отличались разнообразием, чтобы ими был затронут больший объем материала, во многих случаях необходима вводная беседа, в ходе которой намечают возможные пути поиска. Работая над творческими заданиями, учащиеся должны пользоваться индивидуальными консультациями учителя, о чем они должны быть извещены. Но помощь не должна носить характера подсказки, полностью устраняющей творческую работу.
Различные виды творческих заданий в своей совокупности позволяют нам широко варьировать содержание творческих задач и степень их сложности. Это дает возможность учитывать разнообразные интересы учащихся, уровень их подготовки, а также учитывать выбранный ими профиль класса. Применяя физический эксперимент на своих уроках, мы стараемся использовать все функции школьного физического эксперимента (ШФЭ).
Функцию источника знаний ШФЭ реализует при выделении группы исходных фактов для выдвижения гипотезы. Без эксперимента невозможно определить существенные признаки физического понятия. На основе многих наблюдений и опытов возникает основа для изучения новых разделов физики (чаще как противоречие с ранее изученными законами, как проблема, нуждающаяся в решении).
Школьную физику также называют экспериментальной, поэтому ШФЭ является одним из основных методов обучения.
Опора на конкретный физический образ, формирование его - еще одна функция ШФЭ - функция наглядности.
Побудительная функция ШФЭ обусловлена возможностью эксперимента усилить познавательную активность учащихся и на этой основе формировать устойчивый интерес к предмету.
Мировоззренческую функцию трудно переоценить. Научное видение мира не может сложиться без наблюдений за явлениями, окружающими нас, без опытов с ними.
Методологическая функция ШФЭ состоит в том, что он позволяет четко обозначить этапы физического познания. Здесь эксперимент в подавляющем большинстве случаев является источником противоречий, ответственен за выделение группы исходных фактов, изучение поведения материальной модели при выделении гипотезы, наконец, только эксперимент может дать заключение о достоверности логических следствий из гипотезы. Во-вторых, в ШФЭ четко отражаются структура, средства и методы научного эксперимента.
Обучающе-контролирующая функция обусловлена тем, что эксперимент стал ведущим наглядным и практическим методом обучения. Изучить глубину понимания физики школьниками учитель может объективно, если в качестве одного из заданий предложит провести кратковременный опыт и объяснить полученные результаты.
Нравственно-трудовая функция предполагает формирование у учащихся положительного отношения к труду, воспитание таких нравственных качеств как настойчивость, ответственность, целеустремленность, аккуратность, бережливость, инициативу и т.д.
Рационально-личностная функция направлена на развитие у учащихся мышления и связанных с этим таких индивидуальных качеств как творчество и самостоятельность.
Профориентационно-политехническая функция ШФЭ заключается в том, что его средствами успешно решаются задачи подготовки учащихся к активной деятельности в различных областях производства. Все это закладывает основы профориентации. Многофункциональность ШФЭ позволяет сделать вывод о многообразии его использования в учебном процессе.
И.В. Шовкопляс,
учитель физики высшей квалификационной категории
МОУ экономический лицей № 95, г. Новосибирск
Достоевский 
Симонов Константин Михайлович