Создание проблемных ситуаций на уроках физики в условиях школьного урока
Создание проблемных ситуаций на уроках физики в условиях школьного урока
Автор: Тимошенко Татьяна Борисовна
ГБОУ «СОШ № 290», Санкт-Петербург
Аннотация: В данной статье раскрыты теоретические аспекты проблемного обучения, рассмотрены сущность, формы проблемного обучения. Проанализирована возможность использования проблемного обучения на уроках физики в условиях основного и среднего общего образования. Раскрыты методы создания проблемных ситуаций на уроках физики, сущность создания проблемных ситуаций на уроках физики в условиях школьного урока. Проведён анализ возможностей применения проблемного обучения на различных этапах урока физики в условиях основного и среднего образования. Рассмотрена эффективность интерактивных форм обучения физике с использованием проблемного обучения на уроках физики в средней школе. Определено место применения методов проблемного обучения в процессе изучения различных тем, приёмы создания проблемных ситуаций на уроках физики в школе, рассмотрено решение качественных задач, бесед с помощью методов проблемного обучения. Проанализирована возможность и выявлена эффективность применения проблемного обучения в процессе преподавания физики у учащихся в учреждениях общего и среднего общего образования.
Ключевые слова: проблемное обучение, методы проблемного обучения на уроках физики, проблемные ситуации на уроках физики, структура проблемной беседы на уроке.
Тематическая рубрика: Средняя школа, СПО.
Одной из отличительных особенностей современного образования стал тот факт, что на плечи учителя, помимо дачи основных знаний учащимся, легла задача подготовки детей к быстро меняющимся реалиям современной жизни. Просто знать материал выпускнику становится мало. Надо не только уметь применять на практике свои знания, но и, в случае необходимости, быстро находить новые альтернативные способы решения, быть конкурентно способным на рынке труда, не растеряться в быстроменяющемся потоке современной информации, уметь принимать самостоятельные решения, добывать недостающие знания.
Для того, чтобы школа смогла выпустить современную грамотную развитую личность, учитель, не только на уроках физики, должен всячески способствовать развитию критического мышления учащихся, творческих способностей, логического мышления, умения мыслить. Как сказал Чарльз Дарвин: «Выживает не самый сильный и самый умный, а тот, кто лучше откликается на происходящие изменения». Я считаю, что одним из способов, который даёт наиболее хороший результат в данной ситуации является метод проблемного обучения. И Физика имеет здесь просто неограниченные возможности. Через создание учителем проблемной ситуации, ученик (или группа учеников) получив направление деятельности, активизирует свой потенциал, максимально самостоятельно получает недостающие знания, получает результат и оценивает его вероятность. В этом случае процесс обучения будет происходить более эффективно, а полученные таким образом знания будут более глубокие и основательные, так как они были получены самостоятельно, в ходе индивидуальной или групповой работы. Учитель же не только создаёт ситуацию, мотивируя ученика на самостоятельную работу, но и осуществляет поэтапный контроль, в случае необходимости помогает.
Центральным моментом в создании проблемной ситуации является та ситуация, в основе которой лежит противоречие, которое и приводит к возникновению проблемы. Эта ситуация сформулирована в виде такой задачи, для решения которой недостаточно имеющихся знаний, нет готовых средств и это приводит к тому, что возникает необходимость усвоения новых знаний и способов их выполнения. При этом возникает противоречие между знанием и незнанием, что и является исходным моментом проявления проблемы. Чтобы ученик включился в решение такой задачи, она должна находится в зоне ближайшего развития. После принятия проблемы к решению и её чёткой формулировки, которая отделяет известное от неизвестного, проблемная ситуация превращается в проблемную задачу. А в процессе её решения и происходит приобретение и усвоение недостающих знаний и способов деятельности.
Создание проблемной ситуации – это поисковая задача, которая не имеет стандартного решения. Она является частью проблемного обучения, которое в свою очередь, представляет систему проблемных задач. В качестве проблемных могут выступать количественные и качественные задачи, демонстрационные и лабораторные опыты, экспериментальные и практические задания, для выполнения которых учащиеся должны самостоятельно приобрести новые знания или способы деятельности. При этом необходимо анализировать теоретические или экспериментальные проблемы, высказывать суждения о возможных подходах к их решению, предлагать конкретные методы и приёмы решения, строить предположения и догадки, проявлять и развивать интуицию.
На уроках физики для создания проблемных ситуаций можно использовать три вида противоречий:
- между научными знаниями и жизненным опытом учащихся;
- между ранее усвоенными и новыми знаниями. Они появляются потому, что на каждом этапе обучения физические явления и процессы рассматриваются на определённом уровне и на новом этапе может возникнуть несоответствие между новыми и ранее усвоенными знаниями.
- реального мира, объективной действительности, которые отражены в курсе физики средней школы.
Так, например, вопрос: “Почему тонет брошенный в воду гвоздь, а тяжёлое судно плавает?” будет проблемным, а вопрос: “Почему тела плавают?” будет информационным, поскольку он требует для ответа лишь знаний. Или, вопрос : «Так почему воз и ныне там?» - проблемный, а вопросы связанные с взаимодействием тел - информационные. Таким образом, я считаю, что создание проблемных ситуаций на уроках, делает урок более значимым, так как это следует логике процесса научного познания.
Также существуют и другие приёмы создания проблемных ситуаций: обсуждение различных точек зрения на одну и туже ситуацию или проблему; использование исследовательских и конструкторских заданий и различных способов их решения; решение задач с избыточными или с недостающими данными; с определёнными условиями и др. Ещё раз подчеркну, что для создания проблемной ситуации необходимо использовать вопросы или задания, содержащие противоречия, на основании которых и будет организована проблемная ситуация. В связи с этим, формулировка задания имеет существенное значение, потому что именно она позволяет включить учащихся в активную мыслительную деятельность.
Рассмотрим систему приёмов создания проблемных ситуаций.
1. Ситуация неожиданности возникает при ознакомлении учеников с фактами, явлениями, опытами, выводами, которые вызывают удивление, кажутся необычными, парадоксальными. Например, задаю вопрос: «Может ли кипеть вода при комнатной температуре?», который служит основой для создания проблемной ситуации. Показывая известный опыт, демонстрирующий кипение воды при комнатной температуре, преподаватель создаёт ситуацию неожиданности.
2. Ситуация конфликта используется в основном при изучении физических теорий и фундаментальных опытов. Такие ситуации часто возникали в истории развития физики. Например, изучение интерференции волн учитель начинает с демонстрации волн на воде. Ученики наблюдают фронты волн от точечного вибратора, а затем от двух точечных когерентных вибраторов. При этом возникает конфликт — ученики наблюдают «застывшие» фронты волн в виде симметричных полос. Почему картина из динамической стала статической и изменила свой вид? Рассматривая этот конфликт, ученики изучают суть явления интерференции волн.
3. Ситуация предвидения заключается в выдвижении учителем гипотезы о возможности существования определённой закономерности или явления с вовлечением учеников в исследовательский поиск. Например, делаю такой прогноз: «Известно, что возникновение электрического тока всегда сопровождается появлением магнитного поля. Можно ли получить обратное явление: вызвать электрический ток в проводнике с помощью магнитного поля?» Обсуждая разные варианты решения проблемы, ученики в результате обсуждения приходят к изучению известного опыта М. Фарадея, связанного с открытием явления электромагнитной индукции.
4. Ситуация опровержения создаётся тогда, когда обучающимся предлагается доказать неосуществимость какой-либо идеи, проекта, доказательства, антинаучного вывода. Например, предлагается доказать невозможность создания определённого проекта вечного двигателя, или существования на Земле насекомых слишком больших размеров, или движения со скоростью, превышающей скорость света в вакууме, и тому подобное.
5. Ситуация несоответствия заключается в том, что жизненный опыт учеников, понятия и представления, сложившиеся у них стихийно, вступают в противоречие с научными данными. Например, при изучении архимедовой силы предлагается такой вопрос: «Есть два одинаковых сосуда, доверху заполненных водой. В одном из них плавает деревянный брусок. Какой из этих сосудов более тяжёлый?» Обучающиеся считают, что тяжелее будет сосуд, в котором плавает брусок (поскольку добавляется лишнее вещество). Некоторые считают, что тяжелее будет сосуд без бруска (сосуды заполнены доверху, а плотность дерева меньше плотности воды). Взвешивание сосудов показывает, что вес их одинаков. Почему? Решение этой проблемной задачи приводит к установлению закона плавания тел.
6. Ситуация неопределённости возникает тогда, когда предложено проблемное задание, которое имеет недостаточно данных для получения однозначного ответа. Например, известно, что сопротивление металлических проводников увеличивается с повышением температуры. Задаю вопрос: «Как будет изменяться сопротивление полупроводников (или электролитов) при нагревании?» Обучающиеся не могут дать однозначный ответ в связи с тем, что им неизвестно, как будет вести себя новое вещество (полупроводник или электролит) с повышением температуры, какие процессы, изменения в состоянии вещества будут сопровождаться нагреванием. Во время решения проблемной задачи формируется понятие о зависимости сопротивления полупроводников (электролитов) от температуры.
Элементы проблемного обучения могут быть включены в структуру каждого урока физики на любом его этапе: при актуализации опорных знаний, формирование новых знаний и способов деятельности, их систематизации и обобщении и др. Так, на этапе изучения нового материала одним из условий реализации такой возможности является применение системы методов проблемного обучения: проблемное изложение, эвристический, исследовательский метод.
Для организации проблемного обучения требуется специальная подготовка учителя к уроку. Она предполагает проведение научно-методического анализа темы, при котором надо обратить особое внимание на характер и особенности учебного материала, наличие в нем содержания, которое может быть проблемой для учащихся, и на то, каким образом можно создать проблемную ситуацию. При этом необходимо не только выявить противоречие, но и определить, каким образом подвести учащихся к тому, чтобы они обнаружили некоторое несоответствие изучаемого материала имеющейся системе знаний. Это способствует формированию умений самостоятельно формулировать проблемы, анализировать их, находить способы решения.
Деятельность учащегося при проблемном обучении также имеет особенности. Сначала идёт анализ проблемной ситуации, затем, формирование учебной проблемы или принятие формулировки проблемы, предложенной учителем и, наконец, решение проблемы: выдвижение гипотез, их обоснование, доказательства, проверка правильности решения. Анализ деятельности учителя и учащихся показывает, что в процессе проблемной беседы учащиеся самостоятельно осуществляют все основные познавательные действия, необходимые для решения проблемы, а учитель руководит этой деятельностью. Это способствует развитию творческого мышления, развивает их способности к самообразованию и исследовательские навыки.
Структура деятельности учителя и учащихся при проведении проблемной беседы:
|
Этап |
Деятельность учителя |
Деятельность учащихся |
|
1 |
Создаёт проблемную ситуацию, побуждает учащихся к формулировке учебной проблемы |
Анализирует проблемную ситуацию и формулирует учебную проблему |
|
2 |
Побуждает учащихся к анализу проблемы, содействует актуализации необходимых знаний. Организует деятельность по приобретению новых знаний и способов деятельности. |
Анализируют проблему, предлагают возможные варианты её решения. Приобретают новые знания и способы деятельности. |
|
3 |
Оценивает решения, предлагаемые учащимся. Руководит решением проблемной задачи и его решением. |
Реализуют найденное решение задачи и проверяют его. |
Для создания проблемных ситуаций можно учащимся предлагать для самостоятельного решения задачи, взятые из реальной жизни, знакомые или значимые для них. Например, экономия электроэнергии в быту, контроль состояния окружающей среды и т.д. И результат представлять в виде учебного проекта. Содержанием проекта могут выступать темы учебной программы по физике, удобные для исследования. Например, законы плавания тел, законы сухого трения, газовые законы и др. Проект предполагает разработку проблемы с теоретической и практической точек зрения.
Основные этапы работы над проектом:
- подготовительный этап (выбор темы, общая информация о проекте);
- планирование работы, разделение проекта на части, создание проектных групп;
- исследование (самостоятельная работа учащихся по планам разработки частей проекта);
- анализ и обобщение полученных результатов, оформление проекта;
- представление проекта, его оценка, рефлексия.
Для приобретения новых знаний учитель рекомендует источники информации (обычно из различных областей знаний, техники) и направляет учебно-познавательную деятельность в нужном направлении. Ученики должны самостоятельно и совместными усилиями решить проблему, применив интегрированные знания и получить конкретный и реальный результат, оформив его в виде творческого отчёта, доклада, альбома, компьютерной газеты и др. В итоге решение проблемы приобретает очертание проектной деятельности и через эту деятельность учащиеся усваивают новые знания и умения применять их на практике, что стимулирует интерес к учёбе.
Обучение с использованием метода проектов может быть организовано в форме индивидуальной, парной или групповой самостоятельной деятельности учащихся в течение определённого времени.
По содержанию и доминирующему аспекту проблемы проекты бывают исследовательскими, информационными, прикладными, межпредметными и др.
Разработка проекта и его защита могут осуществляться в течение одного или несколько уроков, либо выполняться во внеурочное время.
Таким образом, метод проектов является технологией обучения, представляющей совокупность поисковых, проблемных и исследовательских приёмов и средств для овладения теоретическими и практическими знаниями. Такая технология обучения способствует формированию умений самостоятельно приобретать знания и пользоваться ими для решения познавательных и практических задач; приобретать коммуникативные навыки; анализировать разные точки зрения на одну и ту же проблему; формировать исследовательский стиль мышления (собирать информацию, анализировать её, выдвигать гипотезы, делать выводы).
Проблемное обучение – это развивающее обучение. Решение проблемных вопросов учащимися приводит к продуктивной деятельности, а продуктивная деятельность – это творчество. Это использование и применение уже им известного в новых ситуациях, либо конструирование нового способа деятельности на основе имеющихся знаний. Интересная, значимая для учащихся проблема должна быть решена, а чаще всего это не типовая задача и не типовое решение. Решение таких задач – проблем приводит к развитию мышления.
Пример 1. Проблемное изучение физических явлений.
При этом можно наметить такую ориентировочную схему:
- наблюдение явления;
- выявление характерных особенностей явления;
- установление связи между данным явлением и другими, ранее изученными явлениями, объяснение природы этой связи;
- введение новых физических величин и констант, характеризующих изучаемое явление;
- установление количественных закономерностей, касающихся рассматриваемого явления;
- рассмотрение способов практического применения явления для объяснения принципов действия технических установок, при решении задач, выполнении лабораторных, практических работ и т. п.
Пример 2. Новогодняя ёлка была украшена гирляндой электрических лампочек, соединённых последовательно. Одна лампочка перегорела. Её выбросили и составили снова цепь. Стала ли гирлянда гореть ярче или наоборот, померкла оттого, что лампочек стало меньше?
Проблемная ситуация: Как изменяется сопротивление?
Решение проблемной ситуации: U=I*R. Общее сопротивление гирлянды уменьшилось, а напряжение в сети осталось прежним. Поэтому, гирлянда будет гореть ярче.
Пример 3. На Луне все вещи весят в 6 раз меньше, чем на Земле. Вообразите, что на Луне существует озеро с пресной водой. На озеро спущен пароход, который в земных пресноводных озёрах имеет осадку 3 метра. Как глубоко будет сидеть наш пароход в воде лунного озера?
Заодно решите и такую задачу: где не умеющий плавать человек может утонуть скорее - в земном озере или в нашем воображаемом лунном? Проблемная ситуация. Получаю ответы учащихся
Решение проблемной ситуации: На Луне пароход станет в 6 раз легче, но и вода тоже! Если вспомните закон Архимеда, то поймёте, что осадка парохода останется прежней - 3 метра. Для пловца также ничего не изменится. Утонуть и здесь и там одинаково легко.
Пример 4. Ребёнок сидит на заднем сиденье автомобиля и держит на нитке воздушный шарик, заполненный гелием. Что произойдёт с шариком при ускорении машины вперёд: а) сдвинется вперёд? б) отлетит назад? в) останется на том же месте?
Решение проблемной ситуации: Сдвинется вперёд. Силы инерции в машине отклоняют тела назад, но также и сжимают воздух в задней части закрытого автомобиля. Это увеличенное воздушное давление отталкивает шарик вперёд. По подобным причинам, когда авто движется по кругу, воздушный шарик наклоняется в сторону центра этого круга.
Пример 5. Проблемная ситуация: Где на Земле тела легче всего? Вопрос этот похож на загадку или загадку-шутку вроде вопросов: «Почему птица летает?» (По чему? По воздуху.) Но наш вопрос не совсем такого рода. Если хорошенько подумать, то на него можно дать вполне обоснованный ответ. Какой?
Решение проблемной ситуации: Из всех мест земного шара легче всего тела будут, конечно, на экваторе. Паровоз, весящий в Москве 1600 тонн, становится по прибытии в Архангельск на 160 килограммов тяжелее, а в Севастополе — на столько же легче. Кто же похищает эти 160 килограммов веса паровоза? Главным образом похищает их центробежная сила; она уменьшает вес всякого тела близ экватора на 1/200 долю по сравнению с весом того же тела у полюсов. А так как земной шар у экватора слегка вздут, т.е. поверхность Земли там несколько дальше от центра планеты, то это ещё немного уменьшает вес предметов близ экватора. В общей сложности потеря веса на экваторе достигает 1/200 доли по сравнению с весом того же тела на полюсе.
В процессе решения проблемных ситуаций, учащиеся сами добывают недостающие для решения знания, при этом они проходят все этапы научного познания мира: от выдвижения гипотезы до ее проверки, постигают логику открытия.
Заключение.
Проблемное обучение помогает реализовать цели и задачи программы ФГОС по физике, такие как овладение, умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели, применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ; практически использовать физические знания; оценивать достоверность естественнонаучной информации. На современном этапе развития образования возникла необходимость его технологизации. Это связано, прежде всего, с введением стандартов образования, изменением условий функционирования системы образования в целом, корректировкой потребностей общества по поводу качества образования. Технология проблемного обучения, на мой взгляд, является приоритетной в процессе изучения физики как основной, фундаментальной естественнонаучной дисциплины в условиях средней школы. Проблемное обучение предусматривает представление содержания учебного материала в виде цепи проблемных ситуаций.
Проанализировав технологию внедрения проблемного обучения, предлагаю следующую структуру проблемного обучения, отличающуюся простотой и доступностью для практического применения:
- актуализация опорных знаний;
- возникновение проблемной ситуации;
- осознание сущности затруднения и постановка проблемы;
- нахождение способа решения путем догадки или выдвижения гипотезы;
- доказательство гипотезы или догадки;
- проверка правильности решения проблемы;
Активная деятельность обучающегося в процессе обучения, организованном как проблемное, несомненно, активизирует его познавательную сферу. Познавательный интерес личности направлен на процесс и результат познания. В познавательный процесс включаются волевые процессы личности, которые способствуют организации деятельности, реализации её этапов и завершения. Интерес выступает в роли мотива обучения. Что может вызывать у обучающихся интерес в процессе учебной деятельности? Это и само содержание учебного материала, и процесс приобретения знаний. А процесс приобретения знаний благодаря внедрению технологии проблемного обучения становится увлекательным.
Литература:
1. Арапов К.А. Проблемное обучение как средство развития интеллектуальной сферы школьников. Молодой ученый. 2012. №8.
2. Малафеев Р.И. Проблемное обучение физике в средней школе. М.: Просвещение, 1980.
3. Махмутов М.И. Организация проблемного обучения в школе. М.: Просвещение, 1993.
4. Матюшкин А.М., Аверина И.С. Развитие творческой активности школьников. М.: Педагогика, 1991.
5. Оконь В. Основы проблемного обучения. М.: Просвещение, 1988.
6. Организация методической работы в ОУ в условиях введения ФГОС общего образования. Библиотека журнала «Методист» №7 2012.
