Необходимость повышения творческих способностей учащихся является неотъемлемой частью любого процесса обучения. Требования к этому так же прописаны в нормативно-правовых актах по школьному образованию, отражены в Федеральном государственном образовательном стандарте общего образования, продиктованы стремительным прорывом науки и техники, в том числе и в области информационных технологий. Интегративный подход к изучению физики позволяет повысить эффективность использования методов научного творчества.
Инновационные педагогические технологии в многоуровневой системе НФТМ предусматривают реализацию основных дидактических принципов через изменение структуры уроков и их оригинальное наполнение.
Блок 1 (мотивация) представляет собой специально отобранную систему оригинальных объектов-сюрпризов, способных вызвать удивление учащегося. Этот блок обеспечивает мотивацию учащегося к занятиям и развивает его любознательность.
Блоки 2 и 6 (содержательная часть) содержат программный материал учебного курса и обеспечивают формирование системного мышления и развитие творческих способностей.
Блок 3 (психологическая разгрузка) представляет собой систему психологической разгрузки. Психологическая разгрузка реализуется через упражнения по гармонизации развития полушарий головного мозга, через аутотренинг, через систему спортивно-эмоциональных игр, театрализацию и др.
Блок 4 (головоломка) представляет собой систему усложняющихся головоломок, воплощенных в реальные объекты, в конструкции которых реализована оригинальная, остроумная идея.
Блок 5 (интеллектуальная разминка) представляет систему усложняющихся заданий, направленных на развитие мотивации, дивергентного и логического мышления и творческих способностей учащихся.
Блок 7 (компьютерная интеллектуальная поддержка) обеспечивает мотивацию и развитие мышления, предусматривает систему усложняющихся компьютерных игр-головоломок, адаптированных к возрасту учащихся, обеспечивает переход из внешнего плана действий во внутренний план.
Блок 8 (резюме) обеспечивает обратную связь с учащимися на уроке и предусматривает качественную и эмоциональную оценку учащимся самого урока.
В статье описан ход проведения физического практикума по физике с использованием ИТ.
1. Блок мотивации
Процесс обучения физики в Гуманитарно-экономическом колледже проходит в 8–11-х классах по академической системе, продолжительность занятия (пара) составляет 1 час 30 мин. Структура изложения и закрепления учебного материала:
- Лекция (проводится с использованием электронных средств обучения: плазменная доска, компьютер, проектор, телевизор) – излагается теоретический материал с демонстрацией изучаемых физических явлений;
- Практические занятия – предлагается методика решения задач и технология моделирования условия задачи на компьютере (с применением компьютерных обучающих программ); рассматриваются этапы моделирования физических явлений на компьютере;
- Виртуальная лабораторная работа – учащиеся на компьютере знакомятся с приборами, выполняют задания, предложенные преподавателем, решают задачи, моделируя их условия на компьютере; самостоятельно придумывают задачу и предлагают её «компьютерное» решение в соответствии с изучаемой темой по выбранному направлению, составляют отчёт о проделанной работе;
- Лабораторный практикум (проводится в реальной физической лаборатории университета), учащиеся уже знакомы с приборами, теперь собирают реальную установку и проводят реальные эксперименты;
- Семинарское занятие по решению задач – учащимся предлагаются задания трёх уровней сложности (необходимый, достаточный, повышенный), они уже знакомы с методикой решения задач и с этапами моделирования задач на компьютере. Выполненные решения они могут сравнить с результатами проведённого компьютерного эксперимента;
- Итоговый тест – в заключении изучения раздела, блока, учащиеся проходят тестирование, решая как задачи с выбором ответа, так и получением ответа в ходе решения поставленной задачи.
Перед началом проведения физического практикума учащиеся отвечают на поставленные вопросы по изучаемому материалу.
Теоретический блок
Вариант 1
- Что называется электрическим зарядом?
- Как взаимодействуют одноимённые заряды?
- Что называется электрическим током (определение, формула, рисунок)?
- Что называется удельным сопротивлением проводника?
- Что называется напряжением (определение, формула, рисунок)?
- По какому закону взаимодействуют между собой заряженные частицы?
- Последовательное соединение проводников (определение, формулы, рисунок).
Теоретический блок
Вариант 2
- Какие виды электрических зарядов существуют в природе?
- Как взаимодействуют разноимённые заряды?
- Что называется сопротивлением?
- Как происходит электризация тел?
- По какому закону взаимодействуют между собой заряженные частицы?
- Что называется электрическим током (определение, формула, рисунок)?
- Параллельное соединение проводников (определение, формулы, рисунок).
При этом материал излагается не в обычной форме, в виде констатации фактов и записи формул, а ставится проблема, которая затем моделируется на компьютере и рассматривается её решение в виртуальном эксперименте. Таким образом, мы встречаемся с элементами проблемного обучения. «Занимательная физика», «Физика для малышей», «Физика в ванне» – это далеко не полный перечень изданий, которые рекомендуются учащимся для дополнительного ознакомления к основному материалу.
Затем учащиеся моделируют условие физического эксперимента на компьютере, проводят виртуальную лабораторную работу.
Рис. 1Модель электрической цепи для проверки закона Ома
- Установить сопротивление проводника R1=1 Ом и меняя напряжение источника питания от 0 до 8 вольт заполнить таблицу 1:
Таблица 1
Показания вольтметра и амперметра для R1=1 Ом
|
U, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
I, А |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Повторить опыт для сопротивления R2=2 Ом.
Таблица 2
Показания вольтметра и амперметра для R2=2 Ом
|
U, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
I, А |
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
4 |
По таблицам 1 и 2 построить графики зависимости силы тока от напряжения.
- Установить напряжение источника питания U1=1В, меняя сопротивление проводника от 1 до 9 Ом заполнить таблицу 3:
Таблица 3
Показания амперметра для U1=1В
|
R, Ом |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
I, А |
1 |
0.5 |
0.33 |
0.25 |
0.2 |
0.17 |
0.14 |
0.13 |
0.11 |
Повторить опыт для U2=3 В.
Таблица 4
Показания амперметра для U2=3В
|
R, Ом |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
I, А |
3 |
1.5 |
1 |
0.75 |
0.6 |
0.5 |
0.43 |
0.38 |
0.33 |
По таблицам 3 и 4 построить графики зависимости силы тока от сопротивления.
С одной стороны, выполняется работа, но с другой стороны (!) – учащиеся становятся сами участниками великих открытий. Например, исследование зависимости силы тока от сопротивления и напряжение. Чем не закон Ома для участка цепи.
1. Психологическая разгрузка
Затем учащимся предлагается самостоятельно провести какие-либо эксперименты. Это могут быть, например, схемы смешанного соединения проводников, неправильные варианты подключения измерительных приборов в сеть, что вызывает «несказанный восторг у студентов», но зато после этого в реальных условиях никто никогда не нарушит правила работы с приборами в реальной лаборатории. Студенты моделируют процессы теплообмена, процессы радиоактивного распада и многое другое. Такое отвлечённое занятие в свою очередь, несёт и положительный эффект, так как в конечном счёте учащийся ясно осознаёт, что почему и как происходит в природе.
2. Головоломка
К сожалению, разработки, созданные много лет назад, долгое время оставались невостребованными. Кто из школьников, сегодня не знает принцип действия выключателя? Это простейшее устройство для замыкания – размыкания цепи. А ведь принцип действия его заложен во многих современных инновационных разработках, таких «умное электричество»: тёплый пол, датчики движения, включение-выключение приборов из разных мест, система полива и т. п.
3. Интеллектуальная разминка
Предложим учащимся ситуационную задачу. Необходимо придумать и собрать схему, которая позволить включить свет в одном месте, а выключить – в другом месте.
В принципе, такие схемы сегодня существуют. Для них используются простые переключатели. Но мы изменим условие, необходимо собрать такую схему, используя только выключатели. В конце работы, после проведения творческого поиска и экспериментов, учащиеся получают данную установку. Теперь предстоит лишь собрать реальную установку, и подключить её к источнику питания.
Моделирование физических явлений на компьютере
Следует отметить, что положительный эффект от этого очевиден. Взять хотя бы датчики движения, включающие и выключающие электричество. Входит человек в подъезд – свет включается, заходит к себе в квартиру – выключается. Налицо – экономия электроэнергии в глобальном масштабе.
4. Содержательная часть
Рис. 2
По завершении данного этапа работы проводится итоговое повторение изученного материала (рефлексия учащихся).
5. Компьютерная интеллектуальная поддержка
Таким образом, каждый учащийся имеет возможность стать соучастником великих открытий и свершений. Моделируя различные ситуации, учащийся со временем сам начинает предлагать пути решения поставленной задачи, тем самым проявляя элементы творчества и новизны.
6. Резюме
Пусть не каждый учащийся достигнет больших высот в изучении физики, но привить интерес к изучению физики в основной школе – это реально. Кто всерьёз заинтересован в дальнейшем изучении физики, в старших классах выбирают профильное направление (компьютерные технологии), существующее в Гуманитарно-экономическом колледже ДВФУ, другие же и после многих лет обучения на гуманитарных специальностях вуза помнят азы физики и успешно используют полученные знания на практике.
Ссылки на источники
- Утёмов В. В., Зиновкина М. М., Горев П. М. Педагогика креативности: Прикладной курс научного творчества: учебное пособие. – Киров: АНОО «Межрегиональный ЦИТО», 2013. – 212 с.
- Утёмов В. В. Система задач открытого типа как средство развития креативности учащихся // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 5. – URL: www.science-education.ru/99-4805.
- Открытая физика 2.5, ч. 1, 2. – М.: «Физикон», 2006.
- Ефименко В. Ф., Смаль Н. А., Кущенко С. М. Методика преподавания физики с использованием компьютерных технологий // Физическое образование в вузах. – 2000. – Т. 6. – № 3. – С. 87–97.