Статья «Проблемное обучение как метод мотивации познавательной активности школьников»
Сегодня большинство старшеклассников хочет приобрести гуманитарную, юридическую или экономическую специальность. Это существенно снижает интерес к изучению предметов естественнонаучного цикла, к которым и относится физика. Необходимо мобилизовать резервы внутреннего активного отношения самих школьников к учебному труду. Для этого нужно использовать проблемное обучение.
Проблемное обучение — это система развития учащихся в процессе обучения, в основу которой положено использование учебных проблем в преподавании и привлечение школьников к активному участию в разрешении этих проблем.
Важный и ответственный этап проблемного обучения – создание проблемной ситуации. Главным средством для этого служат проблемные вопросы, однако, на уроках физики с этой целью можно использовать демонстрационный и мысленный эксперимент, фронтальные опыты, экспериментальные задачи и т.д. Для успешной постановки проблемы, она должна содержать познавательную трудность и видимые границы известного и неизвестного, вызвать чувство удивления при сопоставлении нового с неизвестным и неудовлетворенность имеющимся запасом знаний, умений и навыков. Проблемный вопрос должен содержать противоречивость информации и вызывать необходимость и желание сравнивать, рассуждать, анализировать данные, обобщать их, т. е. искать закономерность. Так, например: “Почему тонет брошенный в воду гвоздь, а тяжелое судно плавает?” будет проблемным, а вопрос: “Почему тела плавают?” будет информационным, поскольку он требует для ответа лишь знаний.
В процессе применения этого метода школьники могут научиться видеть, осознавать проблемы, возникающие в процессе изучения природных явлений, выдвигать гипотезы для объяснения наблюдаемых явлений и закономерностей, предлагать модели явлений или процессов, проверять пригодность выдвинутых гипотез или предложенных моделей для разрешения обнаруженных проблем. Рассмотрим несколько примеров возможного использования метода проблемного обучения при изучении физики.
При объяснении нового материала в основном используют две формы проблемного обучения: проблемное изложение и поисковую беседу. В первом случае проблему ставит и решает учитель. Он не просто излагает материал, а размышляет вслух над проблемой, рассматривает возможные подходы и пути ее решения. Одни из них в процессе рассуждения он отвергает как несостоятельные, другие принимает и развивает. Таким образом, он постепенно приходит к верному решению. На таких примерах учащиеся учатся логике.
В 9 классе изучение закона Бернулли начинаю с таких вопросов:
- почему сильный ветер вздымает легкие предметы высоко над землей, а не прижимает их к земле?
- при ураганном ветре наблюдались случаи, когда крыши домов внезапно отделялись и подбрасывались вверх;
- почему при порывах ветра зонт выворачивается наружу?
- почему опасно находиться на краю перрона, когда рядом с большой скоростью проходит поезд?
При изложении на уроках физики нового материала чаще используют другую форму проблемного обучения — поисковую беседу. Смысл ее — привлечь учащихся к решению выдвигаемых на уроке проблем с помощью подготовленной заранее учителем системы вопросов.
Чаще всего поисковая беседа охватывает не весь новый материал, изучаемый на уроке, а какую-то его часть или несколько частей, изучение которых в проблемном плане представляется наиболее целесообразным. Однако есть и такие вопросы (небольшие темы), где изучение может быть организовано полностью в форме поисковой беседы. Таких вопросов сравнительно немного, и можно пойти на неизбежные при этом дополнительные затраты времени, поскольку развивающий эффект этих уроков очень высок. Например, при изучении силы трения в 7 классе
Нет нужды говорить о значении демонстрационного эксперимента в преподавании физики.
Можно выделить пять основных способов активизации учащихся, из которых два позволяют создавать проблемную ситуацию в полном смысле этого слова. Однако их все необходимо иметь в виду в системе проблемного обучения. Каждый последующий способ обеспечивает более высокий уровень активизации учащихся.
I способ. Демонстрационный эксперимент служит иллюстрацией к объяснению учителя.
В этом случае учащиеся в обсуждении или объяснении результатов опыта участия не принимают. Самое большее, что может добиться в этом случае учитель — это полное внимание учеников к его объяснению. Данный уровень активизации можно назвать низшим уровнем. Здесь демонстрационный эксперимент используют в тех случаях, когда демонстрации применяют для введения новых понятий, например понятий «механическое движение», «электрическое поле», «магнитная индукция» и т. д.,
II способ. Учитель выполняет опыт, а учащиеся либо делают выводы, из него, либо объясняют полученные результаты.
Например, на уроке по теме «сопротивление проводника учащиеся на основе наблюдений делают выводы о зависимости сопротивления от длины, площади поперечного сечения и рода проводника. Сказанное справедливо и для тех случаев, когда исследуемые закономерности носят не количественный, а качественный характер (например, при изучении “Плавание тел” в 7 классе перед учащимися находится три сосуда с жидкостью, в которых помещены три одинаковых тела, например, яйца: в первом сосуде тело плавает на поверхности, во втором находится внутри жидкости, в третьем тело на дне. Вопрос: « Почему одно тело ведет себя по-разному? От каких факторов зависит поведение тела в жидкости?»
При изучении атмосферного давления в 7 классе хорошую проблемную ситуацию создает следующий занимательный опыт: сваренное вкрутую и очищенное яйцо, положенное на горлышко графина, втягивается внутрь его, если предварительно бросить в графин зажженную бумагу и быстро закрыть графин яйцом. Проблемная ситуация рождается в силу того, что яйцо втягивается в графин «само», якобы без внешнего воздействия.
III способ. Учащиеся предсказывают результат опыта.
Перед этим учитель сообщает цель опыта и дает необходимые пояснения к собранной им на демонстрационном столе установке. Такой подход к опыту обеспечивает более высокий уровень активизации учащихся, так как объяснить явление, когда оно уже показано, всегда легче, чем предсказать неизвестный результат. Здесь учащиеся активно включаются в работу еще до выполнения опыта.
Данный способ активизации учащихся целесообразно применять в тех случаях, когда есть уверенность, что хотя бы некоторые учащиеся класса могут высказать обоснованные соображения относительно ожидаемых результатов опыта. Естественно, что это возможно при условии, когда необходимый материал уже пройден.
При ознакомлении с явлением расширения твердых тел при нагревании можно рассмотреть опыт с шаром и кольцом. Проблему можно сформулировать следующим образом: «Посмотрите, у нас есть шар и кольцо, изготовленные из одинакового металла. Шар проходит через кольцо. А пройдет ли шар через кольцо, если нагреть шар и кольцо? А пройдет ли шар через кольцо, если нагреть только кольцо? А пройдет ли шар через кольцо, если нагреть только шар? Обоснуйте свои утверждения». В этом случае обеспечен неподдельный интерес и внимание учащихся к опытам.
IV способ. Учитель ставит перед учениками какой-либо вопрос и предлагает им самостоятельно найти способ экспериментального решения (исследования) этого вопроса. При этом работу учеников можно ограничить поиском только общей идеи исследования без ее детализации, в некоторых же случаях можно обсудить также отдельные детали исследования (после того, как учащимися будет предложена общая идея его выполнения).
V способ. Учащимся дается домашнее задание на проектирование опыта.
Этот способ можно использовать в тех случаях, когда нужно показать вариант (или несколько вариантов) основного опыта, показанного учащимся. Дополнительные опыты ставятся для того, чтобы учащиеся лучше запомнили и глубже усвоили только что изученное новое явление, понятие или закон и увидели какие-либо новые стороны введенного понятия или явления.
VIII класс. «Придумайте установку, с помощью которой можно показать, что скорость переноса энергии путем конвекции в жидкости зависит от рода взятой жидкости».
X класс. «Придумайте и подготовьте опыт, с помощью которого можно показать электризацию воды».
Значительное место в проблемном обучении занимает решение проблемных задач. Проблемные задачи позволяют ученику даже со слабыми вычислительными навыками не только почувствовать сложность физических явлений, но и понять их суть, побудить его к самостоятельному решению проблемы, ее осмыслению, попытаться поставить себя на место изобретателя, испытать удовлетворение от интеллектуального труда. Такие задачи позволяют ученикам сопоставить получаемый ими результат с ранее изученным материалом, сделать выводы, задуматься.
Примером таких задач могут быть следующие:
Задача 1. Определить сопротивление реостата, произведя необходимые
измерения и расчеты (количество витков, площадь поперечного сечения
провода, радиус керамического основания).
Задача 2. Наэлектризовать разноименно два электроскопа, не прикасаясь
к ним заряженным телом.
В задачах такого вида, главным действующим лицом являются учащиеся. Они, решая проблему, сами выдвигают гипотезы, доказывают их и проверяют.
С помощью задачи можно поставить учебную проблему перед изучением нового материала с целью возбуждения интереса. При изучении явления полного отражения решается задача на определение угла преломления. При ее решении ученики приходят к неверному результату, возникает проблемная ситуация. Затем перейдя к опыту они видят, что преломление при данных условиях невозможно, следовательно будет наблюдаться полное отражение.
Часто в своей работе я использую задачи без вопросов. Так для более глубокого понимания явления свободного падения тел после выяснения характера данного движения решается задача: С балкона на высоте 25 метров над землей вверх брошено тело со скоростью 20 м/с. Задача не содержит вопроса, условие служит лишь отправной точкой для рассуждений, смысл такой задачи – распознать явление, рассмотреть его со всех возможных сторон, выявить существенные детали. После обсуждения ученики сами формулируют интересующие их вопросы, ответы на которые отыскиваются сообща.
Некоторые задачи возникают спонтанно у самих учеников. Например, при подготовке к последнему звонку у моих выпускников встала проблема, а не унесет ли в небо большая связка воздушных шаров мальчика, который будет ее держать?
Один и тот же проблемный подход может дать совершенно различные результаты в зависимости от условий его применения, и прежде всего от готовности учащихся к проблемному восприятию материала. Здесь имеют значение и общий уровень знаний по физике учеников данного класса, и их настроенность на урок, и предшествующий опыт применения проблемного обучения в данном классе.
Каковы же пути оптимизации проблемного обучения? Главными можно считать вариативность проблемного изучения материала и учет индивидуальных особенностей учащихся. Рассмотрим эти пути.
При объяснении нового материала составляют два или три различных варианта проблемного подхода, которые рассчитаны на классы с высокой, средней и слабой подготовкой. Допустим, изучают закон Архимеда в VII классах. В сильном классе после демонстрации действия архимедовой силы
последовательно одна за другой ставят проблемы:
- Объясните причину появления архимедовой силы.
- Выведите формулу величины архимедовой силы.
- Предложите способ опытного определения величины архимедовой силы.
- Предложите способ опытной проверки формулы архимедовой силы.
При выполнении лабораторных работ вариативность проблемности и учет индивидуальных особенностей учащихся обеспечивают в основном тремя способами.
I способ. Все учащиеся класса получают общее задание, никаких указаний к работе, раскрывающих идею решения, вначале не дают. При необходимости могут быть даны лишь указания, не имеющие отношения к идее выполнения работы. Учащимся предлагают подумать над заданием и составить план его выполнения. Учитель заранее предусматривает определенные виды помощи, для чего составляет специальные карточки с указаниями (видами помощи) двух или трех типов.
II способ. Всему классу дают одно общее задание и два-три дополнительных проблемных. Эти задания записывают на доске в порядке нарастания сложности, о чем сообщают ученикам. Выполнив основное задание, ученики имеют возможность выбрать любое дополнительное. Например, в работе «Определение объема тела» (VII класс) к основному заданию (оно сформулировано в учебнике) дают два следующих дополнительных задания:
- Определите «чистый» объем песка (дроби, пшена и т. д.).
- Определите возможно точнее объем малого тела (гвоздя, болта).
При решении задач в классе варьирование проблемы и учет индивидуальных особенностей учащихся обеспечивают примерно теми же способами, что и при выполнении проблемных лабораторных работ.
Только на уроках невозможно в полной мере учитывать индивидуальные особенности учеников. Поэтому необходимо подчеркнуть большую роль проблемных домашних заданий. Они могут быть исследовательскими, например, исследуйте, зависит ли фокусное расстояние собирающей линзы от среды, в которую она помещена (воздух, вода). Могут быть конструкторскими, например, сконструируйте оптическую систему, которая увеличивает предметы, находящиеся у её левого конца, и уменьшает предметы, расположенные у её правого конца. Могут быть рационализаторскими, например, усовершенствуйте перископ таким образом, чтобы он позволял глядеть за собой.
Для повышения эффективности обучения целесообразно организовать учебно-познавательный процесс по овладению основами физической науки таким образом, что бы учащиеся, познавая физическую сущность окружающего мира, использовали физические знания и методы исследования своей практической деятельности (как в школьных, так и во внешкольных условиях)
Например, если школьник занимается туризмом, то в реальных условиях похода он может получить целостное представление о физических законах, которые позволят ему обеспечить безопасность в экстремальных ситуациях; какой котелок и как надо расположить над костром, чтобы вода закипела быстрее; какой узел надо завязать на веревке, чтобы обеспечить надежную страховку; каких размеров и какой массы должна быть печка, чтобы обеспечить безопасность при совершении лыжного похода, можно ли сварить суп в горах, как в походе в жаркую погоду охладить воду и др.
Проблемное обучение, как показал мой опыт его использования, может привести к серьезным положительным результатам в развитии учащихся только в том случае, если его применять систематически и оно охватывает основные виды учебной деятельности учащихся
|