Практико-ориентированные задания на уроках физики в средней школе как средство развития исследовательских способностей обучающихся

Исследовательская деятельность — одна из форм творческой деятельности. Обучение основным способам действий необходимых для выполнения учебного проекта можно проводить, решая специальные исследовательские и конструкторские задания. Практико-ориентированные задачи, направлены на развитие у обучающихся исследовательских способностей анализировать, обобщать, делать выводы.

Формирование у обучающихся потребности и способности к самостоятельному приобретению знаний является одной из основных задач современного образования. А исследовательская деятельность – средство достижения этой цели. Вовлечение обучающихся в исследовательскую деятельность позволяет развивать способности анализировать, обобщать, делать выводы, то есть формировать исследовательские умения. Формирование умения рассматривается как целенаправленная работа по усвоению совокупности действий, составляющих структуру данной деятельности [3]. Типичные способы действий, которые должны быть освоены обучающимися для успешного выполнения исследовательского проекта: правильное формулирование цели учебного проекта; обоснование выбора объекта и средств; выявление свойств и физических процессов, в результате которых будет создан объект проектной деятельности; определение условий, при которых возможно достижение цели учебного проекта; составление принципиальной схемы установки (расчета, чертежа, схемы, модели и пр.) и проверка соответствия свойств полученного объекта требуемым (при условии соблюдения техники безопасности); оценка затрат по созданию и внедрению проекта; презентация проекта.

Для формирования данных способов действий необходимо использовать специальные задания (упражнения), которые построены на программном физическом материале и способствуют одновременному усвоению физических знаний и содержанию обобщенных методов, применяемых при выполнении учебного проекта. К таким упражнениям можно отнести практико-ориентированные задания по разработке новых технических устройств, приспособлений, модернизации имеющихся в кабинете физики приборов для проведения демонстраций физических явлений и законов, например, «Разработка самодельного ИК-генератора», «Разработка конструкций для светофильтров диапазона 14-30 микрометров» [1].

Педагог предлагает формулировку проектного задания, в которой содержится описание требуемых свойств конечного продукта, а затем обучающийся самостоятельно его разрабатывает «методом проб и ошибок». Работа ведется только с теми обучающимися, которые имеют интерес и способности к конструкторской и изобретательской деятельности. Педагог помогает обучающемуся спланировать деятельность, подводит к правильным решениям. Затем по разработанному плану или проекту обучающийся самостоятельно выполняет задание в «материале», проводит испытания, анализирует результаты [2].

Обучение формулированию цели, выбору объекта и средств можно проводить на следующих заданиях «Для исследования горла и зубов иногда вводят в рот пациента зеркальце, однако оно быстро запотевает. Предложите такой способ усовершенствования зеркала, чтобы скорость конденсации на нем пара уменьшилась», «Завод, расположенный в вашем микрорайоне, создает выбросы, содержащие большое количество сажи и копоти. Разработайте способ очистки загрязненного воздуха, выходящего из заводских труб».

Выполнение этих заданий осуществляется по алгоритмам, разработанным самими обучающимися, и должно сопровождаться подсказками учителя: «Какова практическая цель данного задания?», «Какие средства вам необходимы для достижения поставленной цели?», «С какими объектами нам придется работать?».

Данный подход в организации исследовательской деятельности является инновационным продолжением известного опыта обучения школьников решению поисковых и творческих задач на уроках физики. Так как он позволяет повысить мотивацию при изучении физики, формировать профессиональное самоопределение и социально-значимые качества личности обучающихся, необходимые для последующей учебной и профессиональной деятельности. Множество творческих задач, конструкторских заданий содержится в работах Б.Т. Войцеховского, В.Г. Разумовского, П.Л. Капицы. В них предлагается обучающимся сделать «открытие» или изобретение, например, «У автомобиля, участвующего в гонке, лопается шина. С какой скоростью должен ехать автомобиль, чтобы шина не сминалась?», «Определить экспериментально скорость дробины, вылетевшей из пружинного пистолета.», «Сконструировать устройство, которое бы автоматически регулировало ровную намотку проволоки на катушку» [1].

Еще одно направление, связанное с обучением школьников решать изобретательские задачи, называемое ТРИЗ, разработано Г.С. Альтшуллером, например, «Используется устройство для спускания воздуха под водой. Оно состоит из клапана, который открывается. Когда давление воздуха становится больше наружного. Проблема в следующем: клапан обрастает в воде мелкими ракушками, водяной растительностью и со временем перестает открываться, а если давление поднимется намного и все-таки откроет клапан, то он не закрывается. Как быть?»

Подобные изобретательские и конструкторские задачи никогда не назывались проектами, так как эти задания рассчитаны на применение физических знаний. Алгоритм решения таких задач заключается в следующем: педагог формулирует задачу, затем обучающиеся самостоятельно ищут ее решение, предлагая свои идеи, рисуют эскизы, схемы, выслушивают критические замечания, как со стороны других обучающихся, так и со стороны педагога. Постепенно методом «проб и ошибок» приходят к нужному решению совместно или план решения в готовом виде дает обучающийся. На заключительном этапе идет самостоятельная доработка обучающимися найденного решения по принятому плану при минимальной помощи педагога [1].

В организации деятельности обучающихся по выполнению проектов, связанных с разработкой технических устройств, решению изобретательских и конструкторских задач есть много общего: применяются близкие методы организации деятельности, одинаково делается упор на индивидуальную работу с талантливыми обучающимися, но существуют одинаковые недостатки, а именно количество школьников, способных заниматься такой деятельностью самостоятельно, очень ограничено. Проекты, связанные с разработкой технических устройств, конструкторские и изобретательские задачи невозможно полностью выполнить на уроках, поэтому чаще их используют во внеурочной деятельности, в кружковой работе.

Выполнение обучающимися конструкторских заданий приведет к формированию навыков проектной деятельности. А в дальнейшем, выполнив некоторое количество таких заданий, они будут способны успешно заниматься проектной деятельностью, практически самостоятельно.

Список литературы

1. Грудинина, В.В. Формирование профессионального самоопределения обучающихся в проектной деятельности по физике в общеобразовательной школе/ В.В. Грудинина //МПГУ. 2015. — С. 217.
2. Грудинина, В.В. Сотрудничество школы и вуза в проектной деятельности по физике — одно из средств социализации обучаемых в средней школе / В.В. Грудинина // Образование и общество. — №3 (80). Май-июнь. 2013. — С. 29-34.
3. Романовская М. Б. Метод проектов в учебном процессе: методическое пособие / М. Б. Романовская. – М.: Педагогический поиск, 2006. – 160 с.