-концепция педагогической деятельности (стр. 8 из 9)

Каковы же особенности проблемного обучения и способы его организации при изучении физических явлений? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим типичную схему изучения физических явлений.

Наблюдение явления.

Обычно наблюдение осуществляют с помощью демонстрационных опытов и реже с помощью лабораторных опытов, выполняемых самими учащимися. Если явление знакомо им из жизненной практики, то его изучение можно начать с разбора примеров, а уже затем демонстрировать опыты или использовать другие средства наглядности.

Наблюдение — это не пассивный процесс созерцания явления: оно предполагает активную работу мысли, памяти, а иногда и воображения учащихся. Степень этой активности во многом зависит от организующей роли учителя. Для того чтобы при наблюдении физического явления направить мысль учеников в нужное русло, учитель может до или в ходе наблюдения поставить перед учащимися определенные задачи: например, подметить характерные особенности в демонстрируемом явлении и попытаться их объяснить или подумать, с какими известными физическими явлениями связано наблюдаемое явление, в чем выражается эта связь. Таким образом, уже в процессе наблюдения какого-либо явления происходит его осмысление и делаются следующие шаги в познании этого явления.

Выявление характерных особенностей явления. Как правило, характерные особенности какого-либо явления обнаруживают в ходе его наблюдения. Учитель может и сам отметить эти особенности, но лучше, если это сделают учащиеся. Иногда для выявления таких особенностей бывает достаточно проделать только один опыт, например при изучении кипения, но иногда этого бывает мало и приходится делать несколько опытов. Например, явление движения проводника с током в магнитном поле характеризуется зависимостью
направления движения проводника от направления линий магнитной индукции и направления тока в проводнике. Для того чтобы обнаружить эти зависимости, нужно показать хотя бы три опыта.

Установление связей данного явления с другими, ранее изученными явлениями, и объяснение природы явления, или причины его возникновения. Например, при изучении явления конвекции обнаруживается связь с ранее изученными явлениями, такими, как тепловое расширение тел и всплывание тел в жидкостях или газах. В результате установления этой связи выясняют причину изучаемого явления — конвекции, которая заключается в следующем: нагретые части жидкости или газа всплывают, при этом происходит перенос энергии от нижних слоев жидкости или газа к верхним.

Введение новых физических величин и констант, характеризующих изучаемое явление. Представление о физическом явлении будет полным лишь в том случае, если ученик ясно представляет себе типичные черты и характерные особенности данного явления, отличающие это явление от других, известных ученику ранее. Наиболее лаконично характерные особенности явлений обычно выражаются посредством введения физических величин. Например, важнейшими особенностями явлений плавления и отвердевания кристаллических тел являются постоянство температуры и необходимость сообщения телу строго определенного (при данных условиях) количества теплоты в течение всего процесса. Эти особенности характеризуются температурой плавления и удельной теплотой плавления. Соответственно при изучении явлений испарения и конденсации вводятся понятия «температура кипения» и «удельная теплота парообразования» и т. д. Формирование понятия о физической величине, характеризующей основную качественную особенность изучаемого явления, представляет важный этап в познании явления.

Установление количественных закономерностей, относящихся к рассматриваемому явлению. Так, например, при изучении ускорения тела в равнопеременном движении выявляется зависимость пути и скорости от времени; при изучении плавления — зависимость между количеством теплоты, необходимым для плавления, и массой тела; при изучении отражения света — зависимость между углами падения и отражения и т. д.

Практическое применение физических явлений. Завершающим этапом изучения какого-либо явления оказывается его использование для объяснения принципов действия технических установок, для решения задач и выполнения лабораторно-практических заданий, а также для объяснения других явлений природы. На этом этапе происходит закрепление, уточнение и углубление знаний о физическом явлении. Конечно, далеко не всегда изучение физического явления полностью укладывается в эту схему. Во многих случаях, особенно в VII—VIII классах, изучение явлений ограничивается качественным описанием. Некоторые пункты схемы могут выпадать. Например, не всегда может быть вскрыта физическая природа явления, не всегда соответствует приведенной схеме последовательность этапов изучения явления, но тем не менее, когда физическое явление изучается достаточно полно (с качественными и количественными оценками), приведенная схема является наиболее типичной.

Однако вернемся к вопросу о том, какие возможности для проблемного обучения открываются при изучении физического явления. Надо сказать, что в той или иной степени проблемный подход может быть использован на всех этапах изучения физического явления, но наибольшие возможности для такого обучения открываются при выяснении природы явления. Рассмотрим этот вопрос на примере изучения явления самоиндукции в XI классе.

Из жизненной практики с явлением самоиндукции учащиеся незнакомы, хотя некоторые из них видели, как иногда при размыкании электрической цепи в воздушном промежутке между контактами рубильника вспыхивает искра. Поэтому для проблемного изучения явления самоиндукции необходим опорный эксперимент, в котором бы проступала основная особенность явления. Им может быть известный опыт с самоиндукцией при замыкании электрической цепи (рис. 23).

Берем катушку, рассчитанную на напряжение 220 В от универсального трансформатора, надетую на замкнутый сердечник, аккумулятор напряжением 3—6 В, реостат сопротивлением 20—30 Ом и лампу на напряжение 3,5 В или 6,3 В. Из опыта наглядно видна основная особенность явления: при замыкании цепи наблюдается замедленное нарастание силы тока в ветви, содержащей катушку (рис.24). На первый взгляд учащимся кажется, что наблюдаемое явление противоречит закону Ома для участка цепи, поскольку они знают, что напряжение на ветвях параллельного соединения одинаково и одинаковыми были подобраны сопротивления ветвей. Однако они уже знакомы с явлением электромагнитной индукции и знают основное условие возникновения ЭДС индукции, поэтому у них имеются необходимые знания для самостоятельного теоретического исследования явления самоиндукции и выяснения причины его возникновения. Вопрос: «Как объяснить наблюдаемое явление?» — служит началом коллективного решения данной проблемы.

2.5.2 Проблемное изучение физических законов

Ознакомление с физическим явлением (исключая вопросы его применения) в общем случае заканчивается установлением закономерности, описывающей это явление или устанавливающей связь между данным явлением и другими, ранее изученными. Закономерности могут носить либо частный, либо общий характер. Первые нередко являются следствиями вторых.

Закономерности общего характера, из которых могут быть получены разнообразные следствия, представляют собой физические законы. Закон — это необходимое, существенное, устойчиво повторяющееся отношение между явлениями. Физические законы наряду с основными положениями физических теорий являются наиболее важными и существенными обобщениями в физике, поэтому без их знания и глубокого понимания не может быть надлежащего усвоения курса физики. Проблемный подход к изучению физических законов часто позволяет добиться глубокого, неформального понимания учащимися физической сущности этих законов.

Изучаемые в школе физические законы по способу их установления можно разделить на следующие две группы: законы, устанавливаемые экспериментально, и законы, устанавливаемые теоретически.

Естественно, что организация проблемного изучения какого-либо закона будет зависеть от того, каким способом — экспериментально или теоретически — устанавливается этот закон. Термин «устанавливается» нельзя понимать буквально, так как имеется в виду небольшая точность измерений на школьных приборах и недостаточное число опытов, а также другие обстоятельства. Об этом должны знать и учащиеся.

Законы, устанавливаемые экспериментально. В школьном курсе физики есть законы, устанавливаемые только опытным путем. К их числу относятся закон Паскаля, закон Ома для участка цепи (в VIII классе), законы Ньютона, закон Кулона и некоторые другие. Никаких теоретических обоснований этим законам не дано, хотя в некоторых случаях они могут быть выведены и теоретически, как, например, закон Ома для участка цепи.

Опытное получение закона может быть организовано либо на основе демонстрационного эксперимента учителя, либо путем самостоятельного эксперимента учащихся. Обычно первый из этих способов используют при условии, если эксперимент технически сложен для самостоятельного выполнения его учениками или сложной является его идея (тогда целесообразнее организовать коллективный поиск) и если для выполнения опыта требуются приборы, выпускаемые промышленностью только в качестве демонстрационных. Могут быть и другие соображения, например экономия времени.