Типовые задачи по формированию универсальных учебных действий на уроках физики

Поворот школы к формированию метапредметных результатов учебной деятельности существенным образом меняет работу учителя. Теперь акцент смещается с предметного содержания на способ организации предметной деятельности. При этом для многих учителей, в особенности начинающих, существенную помощь может оказать банк типовых заданий, которые, не упуская из вида предметного содержания, позволяют формировать и развивать универсальные учебные действия. В статье представлено несколько таких заданий, почерпнутых из опыта работы автора.

 

Очевидно, что разные предметы школьной программы предоставляют различные возможности для формирования личностных универсальных учебных действий (далее – УУД). Максимально эффективной здесь может оказаться учебная деятельность, организованная как проектная. Другой важный аспект – это содержание изучаемого предметного материала. Занятия по гуманитарным предметам открывают огромное поле возможностей формирования личностных УУД. Но и преподавание естественнонаучных предметов имеет свои ресурсы в этой области. Это рассмотрение вопросов, имеющих заметную социальную, экологическую и этическую составляющую, таких как клонирование (биология), использование природных ресурсов (география), применение энергосберегающих технологий (физика). Но системное формирование личностных УУД заставляет в первую очередь обращать внимание не на содержательные аспекты учебного предмета, а на его структурные элементы. Так при изучении любого физического явления обязательно рассматривается его практическое использование, а изучение физической теории включает в себя знакомство с биографией ученых, внесших решающий вклад в ее создание. Это дает возможность сформулировать типовые задания, формирующие личностные УУД.

Всем известно, с каким интересом на уроках ученики встречают «лирические отступления»: рассказы о жизни великих ученых. Рассмотрим одну из возможностей организации такого фрагмента урока. Учащимся предлагается ознакомиться с биографией ученого. Для этого возможно использование самых различных вариантов: рассказ учителя, сообщение ученика, знакомство с текстом, просмотр фильма или презентации. Потом дается задание выделить в биографии ученого событие, имеющее этическую окраску. Поскольку в нравственном отношении может рассматриваться только событие, в котором участник имеет свободу выбора, ученикам предлагается описать возможные альтернативы. Ученики высказываются, формулируя свое мнение о мотивах, побудивших ученого поступить именно таким образом. При этом необходимо отметить, что актуальным оказывается вопрос об однозначности моральной оценки поступка, совершенного в сложных исторических обстоятельствах, о допустимости подобной оценки вообще со стороны лиц, в подобной ситуации не оказывавшихся.

Изучение биографии ученого дает и другую интересную возможность. Это выделение ключевых эпизодов в биографии и выяснение причин, которые привели именно к такому развитию событий.

Проецирование тех или иных событий в жизни великих исследователей на собственный опыт учащихся открывает богатые возможности формирования личностных УУД.

Учащимся предлагается описать возможные проявления данного физического явления в природе и указать, каким образом это явление влияет на жизнь людей. После этого предлагается определить, как можно уменьшить или устранить негативные последствия или усилить позитивные результаты. Помимо выдвижения вариантов решения проблемы, предлагается обосновать свое предложение, учитывая ресурсы, необходимые для его реализации.

Потом ученики описывают технические устройства, использующие в своей работе изучаемое явление. При этом рассматривается как техническая реализация этой идеи, так и плюсы, и минусы (неизбежные), сопровождающие ее применение. Акцентируя внимание учащихся на многообразии последствий любого практического решения, мы обращаем внимание на необходимость учета не только технической стороны, но и этических, социальных или экологических аспектов.

 

 

Изучение регулятивных УУД открывает очень важную особенность их развития, адекватно описываемую только с использованием термина «обратная связь».  С одной стороны, самоорганизация, самоконтроль, самооценка, волевая саморегуляция представляют собой важнейший результат учебной деятельности. С другой стороны, они же являются и ее необходимым условием. Этот круг размыкается тем, что ученики в средней школе уже имеют в достаточной степени сформированные регулятивные УУД и задача учителя состоит в организации учебной деятельности, которая позволит поднять их на новый уровень. Качественно новым для учащегося может стать осознание освоения соответствующих учебных действий как актуальной учебной задачи.

Уроки физики представляют богатые возможности по развитию регулятивных УУД. Формирование способности к самоорганизации, самоконтролю, самооценке можно проводить на самых разных временных масштабах. Это могут быть как весьма протяженные во времени учебные проекты, состоящие из целого ряда последовательных этапов, так и небольшие по времени задания, которые вследствие своей высокой повторяемости могут приводить к весьма значимым результатам.

Рассмотрим две ситуаций, сильно различающиеся по временным масштабам, но позволяющие сформулировать типовые задания по формированию регулятивных УУД.

Изучение новой темы мы с учениками обычно начинаем со знакомства с понятийным аппаратом, используемым при ее раскрытии. С помощью современных технических средств на экран выводится «облако» основных понятий новой темы. Потом учащимся предлагается распределить эти понятия по смысловым группам, предлагая основания для классификации. В результате обсуждения выделяются основные группы терминов: «явления», «устройства», «величины», «законы и правила». В дальнейшем все термины распределяются в две большие группы: «теория» и «практика». Эта работа позволяет представить учащимся все поле предстоящей учебной деятельности. Появляется возможность определить, какая часть материала уже частично знакома. Ученики высказывают свои предположения по поводу того, какая часть темы может быть наиболее интересна для изучения, какая может представлять максимальную сложность. В результате у учащихся складывается предварительная картина изучаемой темы, формируется дополнительная мотивация, позволяющая планировать необходимые шаги для детального изучения темы.

В старших классах, изучающих физику на профильном уровне, знакомство с темой включает еще один очень важный элемент. Все ученики на первом же уроке получают листки, в которых отмечено все, чему они должны научиться во время изучения данной темы (там перечислены все вопросы «теоретического зачета», который они будут сдавать в конце изучения темы). В ходе следующих занятий учащиеся отмечают изученные вопросы, получая визуальную картину освоения темы. Таким образом, появляется возможность для планирования освоения учебного материала и текущей самооценки.

Решение задач – одна из наиболее важных и повторяемых форм учебной деятельности на уроках физики. Выше было отмечено, что небольшие по времени задания вследствие высокой повторяемости могут приводить к весьма значимым результатам, способствуя развитию регулятивных УУД. Рассмотрим, как можно делать это при решении физических задач.

Важнейшей задачей учителя на первых порах знакомства с предметом является формирование правильного образа, формата действий при решении задачи. Мы не будем сейчас приводить эту широко известную последовательность действий, начиная от ознакомления с условиями задачи и их фиксацией и заканчивая получением расчетной формулы, расчетом и оформлением ответа. Обратим внимание на то, что следование усвоенному алгоритму позволяет учащемуся структурировать свою деятельность, спланировать ее, получив, таким образом, решение задачи в идеальном плане. Выполнение алгоритма решения задачи заставляет учащегося непрерывно проводить самооценку своей деятельности, сверяя ее этапы с обобщенным планом решения.

Нельзя не обратить внимание на уникальную возможность, которая представляется именно на уроках физики. Решение задач в общем виде позволяет провести проверку полученной расчетной формулы не только по единицам измерения, но и, исследуя ее на соответствие предельным ситуациям. Опуская эвристическую ценность такого упражнения, обратим внимание на то, что эта операция формируют устойчивую привычку к самоконтролю и фиксирует внимание учащегося не просто на факте выполнения задания, а на соответствие его установленному формату качества – решение должно быть верным.

 

 

Выше уже отмечалось, что разные учебные предметы дают разные возможности для формирования и развития УУД. Специфика физики как учебного предмета проявляется в том, что она представляет исключительный простор для формирования познавательных универсальных учебных действий. Даже простое перечисление этих действий, задаваемое ФГОС второго поколения, показывает насколько подходят уроки физики для их формирования. Опираясь на материал, изучаемый на уроках физики, несложно создать типовые задания, в которых необходимо «умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы; создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач»[1].

Рассмотрим примеры типовых заданий по формированию познавательных УУД, опираясь на выдержки из ФГОС, приведенные выше. 

С самого начала изучения физики у нас на уроках все определения вводятся не в готовом виде, а строятся в результате коллективного обсуждения. При этом определения всех физических величин мы строим по единой схеме – по трем уровням. На первом уровне определения дается смысловая характеристика физической величины, на втором описывается, какими математическими действиями она задается, а на третьем раскрывается физический смысл численного значения величины. Так после введения понятия равноускоренного движения ученики конструируют формулу, которая может определять ускорение. В результате обсуждения гипотез учащихся на доске выписывается правильная формула. Ученикам дается задание, опираясь на формулу, построить вербальное определение ускорения по трем уровням. В итоге коллективного обсуждения рождается верное определение: «Ускорение – это векторная физическая величина, являющаяся скоростью изменения скорости (возможен вариант: характеризующая быстроту изменения скорости), равная отношению изменения скорости за некоторое время к этому времени и показывающая изменение скорости за единичное время». Дальнейшая работа с физической величиной (определение единиц измерения, рассмотрение конкретных примеров), также проводится по общему плану, что способствует формированию универсального действия по изучению физической величины.

Учащимся дается вербальное описание газового процесса, к примеру, такое: «Изотермическое расширение газа, в ходе которого объем увеличивается в пять раз». Необходимо дать графическое описание этого процесса в осях (p;V) и перестроить этот  график в осях  (V;T) и (p;T). После выполнения этого задания и сверки полученных результатов учащиеся получают новое задание: «На исходном графике из конечного состояния осуществить два газовых изопроцесса, в результате которых газ вернется в исходное состояние. При этом на газ накладывается дополнительное условие – температура газа в ходе всех преобразований не должна превышать начальную».

После обсуждения полученных результатов пред учениками ставится новая задача: дать вербальное описание полученных газовых процессов. Существенным моментом является численная проверка изменений параметров газа, которая должна подтвердить возвращение газа в исходное состояние.

В качестве домашнего задания ученики должны выполнить отображение полученного газового цикла в осях  (V;T) и (p;T).

Таким образом, в ходе выполнения данного задания учащиеся неоднократно переходят при описании газовых процессов от одной формы представления информации к другой. Схематически этот процесс можно представить в таком виде: вербальное описание газового процесса → графическое описание газового процесса (в осях (p;V)) → графическое описание газового процесса (в осях  (V;T) и (p;T)) → графическое описания циклического газового процесса (в осях (p;V)) → вербальное описание циклического газового процесса → графическое описание циклического газового процесса (в осях  (V;T) и (p;T)).

Выполнение такого рода заданий дает возможность формировать такую составляющую познавательных УУД как перевод информации из одной знаковой формы в другую с контролем сохранения содержания.

 

 

Представляется вполне очевидным, что коммуникативные УУД успешнее всего развиваются в рамках проектной деятельности, сам характер которой подразумевает активную коммуникацию как условие достижения поставленной цели. Уроки физики дают достаточную возможность для формирования и развития коммуникативных УУД. Рассмотрим несколько типовых заданий.

Общеизвестен интерес учащихся ко всему, что находится за границей обязательного для усвоения предмета. Опираясь на это, мы уже не один раз проводим проект «За страницами учебника физики», посвященный применению физики для описания технических средств или явлений природы. Задание формулируется достаточно просто:

- ученик выбирает любую тему из предложенного списка (предлагается 100 различных тем), либо формулирует свою, согласовывая ее с преподавателем;

- осуществляет самостоятельный поиск информации;

- получает консультацию у учителя по содержательным вопросам сообщения;

- готовит устное сообщение по выбранной теме на 7–10 минут;

- готовит презентацию, иллюстрирующую сообщение, используя необходимые способы представления информации (текст, схемы, таблицы, графики, диаграммы, рисунки, анимации, фотографии, модели, видео);

- выступает перед одноклассниками с сообщением;

- отвечает на вопросы.

Выполнение этого задания ставит учащегося перед необходимостью «осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации»[2], что способствует формированию и развитию коммуникативных УУД.

Система практических заданий в курсе физики средней школы создает замечательную возможность для формирования коммуникативных УУД. Групповое выполнение практических работ формирует у учащихся «умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать своё мнение»[3].

Таким образом,  любая правильно организованная практическая работа может рассматриваться как средство формирования коммуникативных УУД. Но мы хотим обратить внимание на другую возможность, которую представляет система практических работ по физике в средней школе, и которая позволяет сформулировать типовое задание.

Речь идет об организации физического практикума в профильных классах. Физический практикум проводится в конце большой темы, предоставляя замечательную возможность для закрепления материала. Существует большой набор вариантов его организации. Коротко опишем один из них:

- учащиеся делятся на группы;

- совместно готовятся к сдаче теоретического минимума, который позволяет группе приступить к выполнению практической части;

- совместно определяют «маршрут» выполнения практических заданий;

- перед выполнением задания распределяют роли (кто проводит эксперимент, кто снимает показания, кто фиксирует результаты измерений);

- выполняют практическую часть задания;

- индивидуально фиксируют в черновом виде все необходимые данные;

- индивидуально оформляют чистовой вариант отчета;

- ...

- проходят групповую защиту по всему практикуму, основой для которой являются индивидуальные отчеты участников группы.

Сочетание групповых и индивидуальных форм работы заставляет учащихся держать в поле зрения как групповые, так и индивидуальные интересы и находить компромисс, в случае возникновения противоречий между ними. Это позволяет активно развивать коммуникативные УУД.

Таким образом, очевидно, что уроки физики в средней школе имеют значительный потенциал для формирования разнообразных УУД. Тем не менее, нельзя не отметить, что если развитие познавательных и регулятивных УУД может осуществляться на уроках физики постоянно, то многие другие предметы значительно лучше подходят для формирования личностных и коммуникативных УУД. Учет этого обстоятельства может сделать работу школьных учителей по получению метапредметных результатов учебной деятельности значительно менее формальной.