У статті наведені деякі організаційні форми роботи при розв'язуванні творчих та експериментальних задач з досвіду вчителя, які допоможуть припіднести дані задачі з цікавої для учнів точки зору. Розкриті особливості їх використання на уроці. Наведені деякі приклади експериментальних та творчих задач з розв'зками.
Загальновідомо, що учні міцно засвоюють те, що пройшло через їхню свідомість і вимагало від них значних індивідуальних зусиль. Проблема самостійності учнів під час навчання не є новою. Цьому питанню відводили значну роль педагоги всіх часів. Особливо чіткі концепції щодо ролі самостійності, у тому числі й у практичній діяльності, здобутті знань висвітлені в працях К.Д.Ушинського, Н.Г.Чернишевського, Д.І.Писарєва та ін. Ця проблема є актуальною і зараз. Увага до неї пояснюється тим, що самостійність відіграє вагому роль не тільки під час отримання середньої освіти, а й під час продовження навчання після школи та й у подальшій трудовій діяльності учнів.
Підвищення рівня знань забезпечення політехнічного і трудового виховання підростаючого покоління вимагають застосування активних форм роботи під час навчання. Тільки при великій пізнавальній активності учнів їхні знання будуть міцнішими. В процесі
вивчення фізики у школі слід не тільки подати учням систему наукових знань, але і озброїти їх цілою низкою умінь і навичок пізнавального і практичного характеру. При цьому актуальною стає проблема наповнення сучасної фізичної задачі реальним змістом та зацікавлення учнів у пошуку правильного її розв'язання, а для вчителя - пошук нових форм організації навчання учнів під час розв'зування такого роду задач. Як краще донести до свідомості учнів правильні шляхи щодо вирішення поставленої перед ними задачі? Проблемі вироблення практичних умінь в ході розв'язування фізичних задач у різні роки присвячені праці таких відомих науковців та методистів П.С. Атаманчука, О.I. Бугайова, В.Є. Володарського, С.У. Гончаренка, А.А. Давиденка, Є.В. Коршака, О.І. Ляшенка, В.В. Мендерецького, А.I. Павленка, Г.Б. Редька, О.В. Сергеєва та інших [1; 4].
Основним недоліком щодо навчання учнів розв'язувати фізичні задачі, що склалися у шкільній практиці, є відсутність задач, які розвивають творчі здібності та мислення, використання задач для контролю лише фактичних знань учнів, а не рівня їхнього інтелектуального розвитку.
Серед різноманітного арсеналу методів і способі навчання фізики особливе місце посідають розв'язування на уроках фізики експериментальних і творчих задач та виконання учнями домашніх дослідів і спостережень.
Посилення ролі дослідного, проблемного і частково-пошукового методів навчання, розв'язування експериментальних і творчих задач забезпечує активність розумової діяльності учнів, дає їм можливість ознайомитися з принципами вимірювання фізичних величин і методами аналізу похибок, виробляє вміння і навички вільно і впевнено користуватися вимірювальними приладами, проводити дослідну перевірку фізичних закономірностей, розвиває навичку уважного й цілеспрямованого спостереження, уміння пояснювати фізичні явища і процеси, передбачати їх хід.
Разом з тим розв'язування експериментальних і творчих задач та проведення домашніх дослідів і спостережень розвивають в учнів логічне мислення і мову, творчі здібності і кмітливість, виховують волю і впевненість у своїх силах, формують діалектико-матеріалістичний світогляд. Факт новизни у формах роботи на уроках і вдома захоплює учнів навіть із нестійкою увагою й створює певний організований ритм праці.
Сьогодні склалася ситуація, коли вчитель повинен виконувати програму повною мірою, але матеріально-технічна база кабінетів фізики давно застаріла і не відповідає сучасним вимогам до постановки ані демонстраційного, ані фронтального експерименту. Тому вчителі вимушені часто придумувати експериментальні завдання з використанням саморобних приладів. Причому важливим є те, що такі постановки демонстрацій повинні повністю відповідати правилам техніки безпеки, що не завжди можливо під час використання неспеціального обладнання. Тому грамотні та цікаві знахідки в цій галузі є дуже корисними для вчителів фізики.
Не слід забувати й про творчі експериментальні задачі, використання яких ефективно підвищує рівень засвоєння предмета на всіх етапах вивчення фізики, збуджує інтерес до предмета, відіграє важливу профорієнтаційну роль тощо.
Є різні організаційні форми розв'зування задач на уроках фізики, такі як:
- Розв'язування задач на дошці вчителем. Так чинять тоді, коли потрібно показати хід розв'язку типової задачі або розв'язати складну задачу. Вчитель залучає учнів до аналізу задачі з метою їх активізації.
- Аналіз задачі і відшукання ходу розв'язку проводять колективно, а потім один з учнів записує розв'язок задачі на дошці, а інші у своїх зошитах. При розв'язуванні складної задачі біля дошки може працювати кілька учнів почергово. Активність і самостійність учнів при такій організації роботи невисока, тому вчитель має постійно звертатись до класу з запитаннями, а наприкінці потрібно, щоб учні повторили хід міркувань і розв'язку задачі.
- Учні після колективного обговорення ходу розв'язку задачі або й без нього розв'язують задачу самостійно. Активність і самостійність учнів досить високі, але вони розв'язують задачі неодночасно, що створює деякі проблеми. Вчитель слідкує за ходом розв'язування задачі, консультує учнів, звертає увагу на недоліки та помилки, допомагає їх виправити [6].
Максимальний розвиток пізнавальних сил учнів може бути досягнутий шляхом застосування дослідницького методу під час вдалого поєднання класної та позакласної роботи. Дещо різний характер завдань на уроці та в позаурочній роботі, різниця в обстановці, умовах та ситуаціях сприяють формуванню творчих рис особистості учня.
Тому, однією з організаційних форм, якою користуюсь у 7-8 класах, для заохочення і цікавості, є домашні експериментальні дослідження.
Домашні завдання можуть пропонуватись як обов'язкові або лише для бажаючих як одна з форм позакласної роботи. Очевидно, перше є можливим у тих випадках, коли проведення дослідження вимагає небагато часу (щоб не перевантажувати учнів) та наявності хоча б елементарного обладнання. Якщо експериментальна робота дається як обов'язкове домашнє завдання, то завдання інших видів мають бути зведені до мінімуму.
Досвід роботи підтверджує, що доступні експериментальні дослідження корисно давати як обов'язкове домашнє завдання, адже проведення цих робіт, як правило, збуджує зацікавленість у всіх учнів, у тому числі й тих, хто погано встигає, а систематичне включення їх у навчальний процес сприяє формуванню глибокого пізнавального інтересу.
Позакласні (домашні) досліди та спостереження надзвичайно важливі як доповнення до шкільного фізичного експерименту. Вони дозволяють розширити сферу зв'язку теорії з практикою, привчити учнів до самостійної дослідницької роботи, розвивати в них інтерес до фізики та техніки, перебороти помилкові уявлення декого з них про те, що фізичні явища можна спостерігати тільки за допомогою спеціальних приладів.
Домашні досліди та спостереження ще в дореволюційні часи пропагував О.В.Цинкер, у радянський період – П.О.Знаменський і, особливо, С.Ф.Покровський. Однак до цього часу цей метод навчання не має достатнього поширення на практиці. Як відомо, ефективність засвоєння знань залежить від підключення до процесу пізнання різноманітних органів відчуттів людини та засновується на безпосередніх відчуттях, сприйманні, уявленнях при контакті з реальними предметами та явищами.
У 7 класі при вивченні теми «Лінзи», доцільно запропонувати дітям таке експериментальне завдання додому. Спробуйте виготовити в домашніх умовах лінзу. Який матеріал при цьому краще використовувати. Визначте фокусну відстань та оптичну силу даної лінзи. Але під час уроку не забудьте подати формулу для визначення фокусної відстані лінзи через радіус кривизни:
При вивченні теми „Атмосферний тиск" (8 клас) дуже зручним фізичним пристроєм може бути може бути металізований пакет з-під кетчупу, виготовлений з м'якої фольги. Він має зручну кришку, що герметично закриває цей пакет.
Опишемо один, досить ефекти й, дослід з цим пакетом, за допомогою якого учні можуть пересвідчитись в дії атмосферного тиску.
Порожній пакет надувають повітрям. Завдяки властивостям фольги пакет зберігає надану форму, а тиск повітря всередині дорівнює атмосферному, бо кришку лишають відкритою. Потім у пакет заливають близько 15 мл гарячої води (це зручно зробити за допомогою шприца без голки). Пакет нагрівають. Коли з отвору починає виходити пара, нагрівання припиняють, а кришку щільно закривають. Пакет починає охолоджуватись, і через деякий час пара в ньому конденсується, що спричинить зменшення внутрішнього тиску. Сила атмосферного тиску почне стискати пакет, в результаті чого він стане майже плоским.
Зауважимо, що під час нагрівання полум'я має бути спрямоване туди, де міститься вода (для зручності пакет можна розмістити горизонтально). Звернемо увагу на те, що немає потреби випаровувати всю воду. Нагрівання припиняють у момент викидання певної порції пари (цей процес триває приблизно 1 хв.). Решта води охолоне і не перешкоджатиме стискуванню пакета.
Ще однією цікавою організаційною формою, яку вже слід використовувати безпосередньо на уроці, є використання при розв'зуванні задач експерименту як лабораторного, так і демонстраційного. Проведення дослідів при розв'язуванні демонстраційних експериментальних задач, повинна відповідати всім умовам шкільного демонстраційного експерименту. При цьому особливу увагу потрібно звернути на створення достатньої видимості приладів. Для зацікавленості учнів, зазвичай не вчитель проводить дослід, а викликається бажаючий з учнів (але, це повинен бути той, кому ви довіряєте).
Наведемо декілька прикладів на застосування даної організаційної форми. Але, зауважимо, що такі типи задач краще практикувати в класах фізико-математичного профілю, адже розв'язання дослідницьких задач займає багато часу, якого так не вистачає у класах рівня стандарту.
Задача 1. На кінцях рівно плечового важеля підмішано два тіла рівної маси, але різного об'єму. Чи збережеться рівновага, якщо тіла опустити в воду?
Під час бесіди з'ясовують, що під час занурення тіла у воду, на нього буде діяти виштовхувальна сила. Її величина пропорційна об'єму тіла і густини речовини. На тіло меншого об'єму буде діяти менша за значенням виштовхувальна сила. Тому до води перетягне тіло меншого розміру. Відповідь перевіряють на досліді.
Як бачимо, експеримент в даній задачі відіграє допоміжну роль. Задача може бути розв'язана і без нього, але від цього вона значно програє.
Задача 2. Зібране коло, схема якої показана на малюнку. R1і R2– демонстраційні магазини опорів. Визначити покази вольтметра V2, шкала якого закрита.
Проаналізувавши разом з учнями схему, прийшли до висновку, що опори R1і R2 з'єднані послідовно. Записують покази вольтметра V1, а також значення R1і R2. Згадуємо, що при послідовному з'єднанні падіння напруги пропорційне значенням опорів, тому можна записати: U1:U2 = R1: R2, звідки U2 =U1 .
Після того, як обраховано значення U2, вчитель відкриває шкалу даного вольтметра і учні перевіряють правильність роз'зання задачі за показами на приладі [2].
Задача 3. Яку роботу треба виконати, щоб утворити мильну бульбашку? Плівку якої товщини має бульбашка? Результати вимірювань (які саме вимірювання треба зробити, необхідне обладнання визначити самостійно) та обчислень подати у вигляді таблиці.
Хід роботи
1. Зважити на терезах порожню воронку (m1).
2. Зважити на терезах воронку після занурення її в мильний розчин (m2).
3. Визначити масу мильної бульбашки:
m = m2 – m1 (кг).
4. Надути бульбашку максимально можливого розміру, виміряти її розмір, тобто діаметр – d (м).
5. Розрахувати об'єм бульбашки:
V = πR3 = (м3).
6. Розрахувати площу оболонки:
S = 4πR2 = πD2 (м2).
7. Робота, яку необхідно виконати під час надування бульбашки (ізотермічне збільшення площі поверхні рідини):
A = σS1.
Врахувати наявність у бульбашки двох поверхонь (внутрішньої та зовнішньої) та, вважаючи їх площі однаковими, одержимо:
A = σ∙2S1 = σ∙2∙4πD2 = 8 πD2.
8.Товщина плівки знаходиться за умови
h = = .
[h] = [кг∙м3/кг∙м2] = [м].
Останнім часом, особлива увага приділяється нестандартним, творчим задачам, складання яких ґрунтується на винаходах. Детально питання про використання винахідницьких, дослідницьких та конструкторських задач у навчальному процесі з фізики розглянуто у роботах А.А. Давиденка, Г.В. Касьянової, Г.Б. Редька та ін. В них дається визначення винахідницьких задач, їх систематизація за методом розв'язування, рівнем винаходу, рівнем розвитку творчої уяви та за використаним прийомом розвитку творчої уяви. Авторами запропонована система фізичних задач для розвитку творчих здібностей учнів та методичні підходи щодо розв'язування творчих фізичних задач різних типів.
Дотепер проблема використання завдань з життєвим змістом розглянута не зовсім повно. Не розглянуті можливості формування умови задачі на основі відеозьомки, кінофільмів, не досить повно використовуються комп'ютерні технології під час моделювання умови задачі. Варто поєднувати не лише вищезгадані технології, але й використовувати описи реальних подій для формування задачі з життєвим змістом, формувати умови задач не лише вчителю, а й залучати до цього учнів [5].
Приведемо приклад кількох завдань із життєвим змістом, які можна запропонувати учням під час вивчення тем: "Закони Ньютона. Додавання сил":
- Ілюзіоніст швидким рухом стягує скатертину із столу, на якому склянки, тарілки і ваза залишаються на своїх місцях, хоча стояли на скатертині. Поясніть, чому?
- Коли мисливський собака виходить з води, він обтрушується. Чим пояснити такий метод звільнення хутра від води?
- Планета Земля обертається із заходу на схід. Тоді чому, коли ми стрибнемо вгору потрапляємо на те ж місце, а не переміщаємося на захід? І чому ж тоді гарматний снаряд не потрапляє в дуло, навіть при вертикальному пострілі?
- Вовк, доганяючи зайця, рухався з прискоренням 5 м/с2, розвиваючи при цьому силу в 0,2 кН. Цікаво, яка ж маса вовка? Визначите її, нехтуючи іншими силами.
- Опустити картоплину у скляну посудину наполовину заповнену водою. Картоплина плаває на поверхні. Підливати обережно воду через лійку по стінці посудини, поки вона не заповниться. На здивування учнів, картопля залишається майже на попередньому рівні.
Запитання
- Чому спочатку картоплина плавала на поверхні, адже відомо, що у прісній воді вона тоне?
- Чому картоплина залишилася майже на попередньому рівні після того, як долили води?
- Чому воду треба було доливати обережно, по стінці посудини?
- Чому картоплина відносно банки трохи піднялась?
Пояснення явища
Картопля у прісній воді тоне, а в солоній – спливає, тому можна зробити висновок, що в посудині спочатку була солона вода, а потім додали прісну воду. Відносно рівня солоної води картоплина трохи спливає.
Примітка
Для демонстрації розчин солі треба зробити перенасиченим, а потім добре профільтрувати, щоб прозорість його і прозорість прісної води не відрізнялись.
Розвиток творчого мислення учнів, залучення їх до конструювання та винахідництва – важливе завдання, розв'язання якого допоможе дітям у особистісному розвитку.
Досвід роботи показує, що в усіх без винятку експериментальних завданнях є резерв залучення учнів до елементів пошукової, конструкторської діяльності, до творчості, що є ефективним для самоосвіти та організації пізнавальної діяльності особистості.
Таким чином, навчальний фізичний експеримент як органічна складова методичної системи навчання фізики забезпечує формування в учнів необхідних практичних умінь, дослідницьких навичок та особистісного досвіду експериментальної діяльності, завдяки яким вони стають спроможними в межах здобутих знань розв'язувати пізнавальні завдання засобами фізичного експерименту. У шкільному навчанні він реалізується у формі демонстраційного і фронтального експерименту, лабораторних робіт, робіт фізичного практикуму, позаурочних дослідів і спостережень [3].
Список використаних джерел:
- Атаманчук П.С. Інноваційні технології управління навчанням фізики / П.С. Атаманчук. – Кам'янець-Подільський:К-ПДПУ інф.-вид. відділ., 1999. – 174 с.
- Каменецкий С.Е. и Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе. Пособие для учителей. М., «Просвещение», 1971
- Міністерство Освіти і науки України. Фізика. Астрономія.7-12 класи. Програми для загальноосвітніх навчальних закладів
- Павленко А.І. Теоретичні основи методики навчання учнів складанню i розв'язуванню фізичних задач у середній школі: автореф. дис.... д-ра пед. наук: спец. 13.00.02 / А.І. Павленко. – К., 1997. – 39 с.
- Цимбалюк І.М. Підвищення кваліфікації вчителя: Розвиток творчих здібностей молодших школярів: навчально-методичний посібник / І.М. Цимбалюк, Ю.В. Пелех. – К.: ВД "Професіонал", 2004. – 222 с.