Применение технологии проблемного обучения на уроках физики
Технология проблемного обучения – это система обучения, основанная на получении новых знаний обучающимися посредством разрешения проблемных ситуаций как практического, так и теоретического характера.
Она направлена на развитие творческого мышления, навыков командной работы и диалектико-материалистического мышления.
Технология проблемного обучения предполагает определённую последовательность действий:
1.Создание проблемной ситуации
2.Формирование проблемы
3.Индивидуальное или групповое решение проблемы
4.Проверка полученных решений
5.Закрепление и применение вновь приобретённых знаний
Средствами проблемного обучения являются:
-проблемный вопрос;
-проблемная задача;
- проблемная ситуация.
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.
На своих уроках я применяю следующие проблемные ситуации:
1. Ситуация неожиданности возникает при ознакомлении студентов с фактами, явлениями, опытами, выводами, которые вызывают удивление, кажутся необычными, парадоксальными. Например, задаю вопрос: «Может ли кипеть вода при комнатной температуре?», который служит основой для создания проблемной ситуации. Показывая известный опыт, демонстрирующий кипение воды при комнатной температуре. Так же основой для создания такой ситуации могут служить описание удивительных явлений природы. В при изучении электрического тока в различных средах использую рассказ об огнях святого Эльма. Задаю вопрос: «Как объяснить возникновение огней святого Эльма на кораблях?».
2. Ситуация конфликта используется в основном при изучении физических теорий и фундаментальных опытов. Например, при изучении СТО, ставился вопрос о том, что законы электродинамики Максвелла неверны, когда обнаружился отрицательный результат опыта А. Майкельсона (1881 г).При изучении природы света, прошу обучающихся подумать над тем: «Что такое свет?» (рассматривают две теории света: корпускулярную и волновую.) Разрешение этих проблем носит преимущественно характер «проблемного изложения».
3.Ситуация предвидения заключается в выдвижении преподавателем гипотезы о возможности существования определенной закономерности или явления с вовлечением студентов в исследовательский поиск. Например, делаю такой прогноз: «Известно, что электрический ток порождает магнитное поле. Можно ли получить обратное явление: вызвать электрический ток в проводнике с помощью магнитного поля?». Обсуждая разные варианты решения проблемы, обучающиеся в результате обсуждения приходят к изучению известного опыта М. Фарадея, связанного с открытием явления электромагнитной индукции.
4.Ситуация опровержения создается тогда, когда обучающимся предлагается доказать неосуществимость какой-либо идеи, проекта, доказательства, антинаучного вывода. Например, предлагается доказать невозможность создания определенного проекта вечного двигателя, или движения со скоростью, превышающей скорость света в вакууме, и тому подобное.
5.Ситуация несоответствия заключается в том, что жизненный опыт обучающихся, понятия и представления, сложившиеся у них стихийно, вступают в противоречие с научными данными. Можно продемонстрировать следующий опыт: прогревают сверху воду, налитую в пробирку. На дне пробирки с помощью груза укрепляется кусочек льда. Верхний слой воды закипает, а нижний остается холодным (лед не тает). Обучающие свободно объясняют результат опыта, так как им известна плохая теплопроводность воды.
При изучении темы: «Зависимость сопротивления проводника от температуры», составляют электрическую цепь, в которой сопротивлением является электрическая «баня» мощностью 600 Вт. При замыкании цепи сила тока 3А при напряжении на зажимах электрического пробора 220В. Через 3-4 минуты сила тока в цепи уменьшается до 2,5А при неизменном напряжении. Проблемный вопрос: почему сила тока в цепи уменьшается при неизменном напряжении на концах потребителя? Чем вызывается повышение сопротивление проводника в опыте, ведь длина и площадь поперечного сечения проводника остались неизменными?
При изучении постулатов Эйнштейна сначала можно акцентировать внимание обучающихся на законе сложения скоростей в классической механике. Они знают и понимают, что относительная скорость равна геометрической сумме скоростей тела и подвижной системы координат относительно неподвижной. Это положение понятно им из жизненного опыта. А второй постулат СТО говорит, что скорость может быть равна скорости света только в одной избранной системе отсчета. В любой другой системе отсчета, движущейся по отношению к этой избранной системе отсчета со скоростью , скорость света должна быть . То есть скорость тела не может превышать скорость света. И второй постулат СТО говорит о том, скорость света является максимально возможной – жизненный опыт вступает в противоречие с научными данными. Разрешить данное противоречие можно объяснением релятивистского закона сложения скоростей.
6. Ситуация неопределенности возникает тогда, когда предложенное проблемно - задание имеет недостаточно данных для получения однозначного ответа. Например, известно, что сопротивление металлических проводников увеличивается с повышением температуры. Задаю вопрос: «Как будет изменяться сопротивление полупроводников (или электролитов) при нагревании?» Обучающиеся не могут дать однозначный ответ в связи с тем, что им неизвестно, как будет вести себя новое вещество (полупроводник или электролит) с повышением температуры, какие процессы, изменения в состоянии вещества будут сопровождаться нагреванием. Во время решения проблемной задачи формируется понятие о зависимости сопротивления полупроводников (электролитов) от температуры.
При изучении темы «Ядерные силы» возможно создание ситуации неопределенности следующим образом – внутри ядра атома находятся частицы дух видов: положительные протоны и нейтральные нейтроны. По законам электростатики атомное ядро не может существовать. Но оно существует! Что же позволяет отталкивающимся друг от друга частицам не разлетаться? Обучающимся не хватает данных для получения выхода из данной ситуации. Преподаватель поможет его найти, рассказав о ядерных силах.
Проблемные ситуации создаю на разных этапах урока, во время выполнения разнообразных заданий.
Приведу примеры некоторых из них.
1.Изучение нового материала.
Тема «Волновые свойства света» При изучении дисперсии света большую проблему вызывает вопрос цвета Солнца. Обучающиеся не знают цвет Солнца, называют желтый, красный, но только не белый. Какого цвета Солнце?
При изучении интерференции света. Проблемный вопрос: Почему мыльные пузыри имеют радужную окраску?
2.При решении физических задач.
-Задание с заведомо допущенной ошибкой.
-Даю ряд готовых решений задачи, среди которых надо выбрать правильное.
-Задания где полученные знания надо использовать в новой ситуации.
Приведу примеры задач:
1. Найти длину провода, который пошел на изготовление данного резистора (провод нихромовый).
2. Что мы будем наблюдать, если на пути лучей, вышедших из линзы, поместить кольца Ньютона?
3.В ходе физического эксперимента.
При изучении силы трения предлагается: 1. Положить круглый карандаш на наклонно размещенную книгу: сначала вдоль книги, а затем поперек нее. Объяснить, в каком случае имеет место трение качения, а в каком — трение скольжения или трение покоя. Какая сила трения наибольшая? Наименьшая?
Тема «Молекулярная физика»
Чтобы вести разговор о том, что все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул, атомов) предлагаю объяснить факт исчезновения куска сахара в стакане с чаем. Оказывается, сахар не исчез, ведь сохранилось его отличительное свойство, вероятнее всего он распался на мельчайшие крупинки. Выдвигаем гипотезы, насколько мала эта частица.
4. При выполнении домашних заданий
Домашние проблемные задания открывают более широкие возможности развития одаренных и интересующихся физикой обучающихся. Для «слабых» учащихся полезные несложные проблемные индивидуальные задания, но цель их иная: заставить учащихся поверить в свои силы, пробудить интерес к физике.
-Исследовательские;
-Задания, в которых требуется обнаружить и устранить физическую ошибку;
-Задания на проектирование физических опытов;
-Задание на составление условий новых задач или изменение содержания задач, предложенных в учебнике;
Примеры проблемного домашнего задания для «слабых» обучающихся: Провести эксперимент. Опустить карандаш в стакан с чистой водой. Что мы наблюдаем? Почему?
Для одаренных и интересующихся физикой обучающихся: Подготовить сообщение на тему: «Почему явление интерференции используется для создания голограмм?»
На своих занятиях по физике, я применяю следующие методы проблемного обучения: проблемное изложение, частично-поисковый, исследовательский, творческий.
Физический материал дает возможность создать много проблемных ситуаций, руководить познавательной деятельностью обучающихся, даёт возможность учить обучающихся учиться использовать знания в профессии.
Преимущества технологии проблемного обучения:
метод мотивирует задумываться, искать выход из проблемной ситуации, действовать самостоятельно при поиске нестандартного решения;
при самостоятельном решении проблем знания и умения усваиваются и упрочняются лучше, чем при традиционном обучении;
развивает навыки наблюдения, обобщения, исследовательской работы;
студенты быстрее осмысливают изучаемые явления и обосновывают ответы, сами выдвигают и доказывают гипотезы.
Недостатки:
не по каждой теме занятия легко сформулировать проблему;
не для любого учебного материала можно смоделировать проблему;
подготовка такого занятия требует много времени преподавателя.
Источники:
1.Махмутов М.И. Проблемное обучение. М., 1975.
2.Селевко Г.К. Проблемное обучение / Г.К. Селевко. – 2000г.
3. «Проблемное обучение физике в средней школе»М., «Просвещение», 1980 г
