ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ – КАК СРЕДСТВО ПОСТАНОВКИ УЧЕБНОЙ ПРОБЛЕМЫ
Сергеева И.В.
"Мышление, как и всякая деятельность человека, всегда исходит из каких-то побуждений: где их нет, нет и деятельности, которую они могли бы вызвать… Для того, чтобы он (мыслительный процесс) вообще совершался, нужны какие-то мотивы, побуждающие человека думать».
Советский психолог С. Л. Рубинштейн
Проблемное обучение в настоящее время неслучайно привлекает внимание широкой педагогической общественности. Противоречие между возрастающим объёмом информации и ограниченным сроком обучения вызывает необходимость постоянного совершенствования учебного процесса. Наибольшее призвание в этой связи получает в школе проблемный подход к обучению, который характеризует собой современную тенденцию развивающего обучения.
Создание проблемной ситуации лежит в основе процесса проблемного обучения, который представляет собой ничто иное, как движение и развитие проблемной ситуации. Он может быть выражен схемой: проблемная ситуация
познавательная деятельность, связанная с решением проблемы
система знаний.
Проблемная ситуация — это объективное противоречие, принявшее форму, наиболее отвечающую задачам обучения. Преломляясь через сознание, оно выступает для ученика в качестве затруднения, барьера, преодоление которого требует интенсивной мыслительной деятельности. Выступая как затруднение, проблема не только выявляет потребность в новых недостающих, но и вызывает необходимость актуализации старого известного знания.
Поскольку проблемная ситуация лежит в основе проблемного обучения, необходимо остановиться на уровнях проблемности.
Первый уровень является низшим уровнем. Он характеризуется возникновением проблемной ситуации независимо от приемов работы учителя. Возникшая ситуация затруднения снимается преподавателем при объяснении учебного материала. При этом уровне наблюдается максимальная активность учителя и минимальная учащихся.
Второй уровень: характеризуется преднамеренным созданием проблемной ситуации учителем и вовлечением учащихся в совместный с учителем поиск решения.
Третий уровень: самостоятельное решение учащимися сформулированной учителем проблемы путем выдвижения гипотез.
Четвертый уровень: самостоятельная формулировка проблемы и поиск ее решений учащимися.
Проблемная ситуация должна отвечать определенным требованиям:
1. Проблемная ситуация должна быть такой, чтобы уже первоначальный анализ ее вызывал у учащихся одновременно и чувство затруднения, и чувство предстоящего успеха, т.е. чтобы возникло не только противоречие, но и потенциальная возможность снятия его.
(Пример электромагнитной индукции: на вопрос почему при перемещении магнита относительно проводника в последнем возникает ток, учащиеся ответить не могут, т.к. в нем нет потенциальной возможности снятия затруднения).
2. Проблемная ситуация должна содержать в себе элемент нового, интересного для учащихся, это способствует включению школьника в активный познавательный поиск.
(Например: Сообщающиеся сосуды соединены трубкой, у которой один конец запаян и его можно открыть. Когда в них наливают жидкость, то ее уровень устанавливают на одном уровне. Учащиеся свободно могут объяснить результат опыта - когда конец не запаянной трубки открыт, то жидкость начинает двигаться и ее уровень в сосудах одинаков. Возникает проблема: почему произошло изменение уровней в сосудах при движении жидкости по соединяющей трубке? Это явление не согласуется с прежними знаниями учащихся, в этом состоит для них элемент нового).
Важно при создании проблемных ситуаций определиться к тому, чтобы они были разными по содержанию и имели разную форму выражения.
3. При создании проблемных ситуаций иногда необходимо учитывать разные виды мотивов обучения, необходимо придерживаться общих закономерностей их возникновения.
Эти закономерности формируются в виде типов проблемных ситуаций.
Я хочу остановиться на такой проблемной ситуации, источником создания которой служит физический эксперимент. Если тема просто объявляется, то часто ее название ни о чем не говорит учащимся. Выдвижение проблемы с помощью эксперимента сразу же возбуждает познавательный интерес учащихся. Это способствует формированию системы внутренних мотивов учения.
Впервые вопрос о проблемных опытах в нашей методической литературе был поставлен в 1963 - 1964 годах на страницах журнала «Физика в школе». Затем этот вопрос был забыт, но в настоящее время вновь приобретает свою значимость.
Проблемный опыт — это такой физический эксперимент, который обнаруживает несоответствие между имеющимися у учащихся знаниями и теми требованиями, которые выдвигаются при решении новых учебных задач.
К постановке проблемного опыта предъявляется ряд требований:
1. Содержание проблемных опытов должно быть таким, чтобы в самом эксперименте не было подсказывающих моментов; содержание опыта должно быть построено на явлениях и закономерностях, изученных учащимися ранее; возникшая на его основе проблемная ситуация должна создавать не только противоречие, но и потенциальную возможность снятия его.
2. Проблемные опыты чаще всего ставятся в начале изучения нового раздела или отдельного вопроса темы и иногда перед началом обобщающего повторений темы. В этом случае опыты концентрируют внимание учащихся класса к предстоящему объяснению нового материала, вызывают интерес к изложению, заставляют школьников обдумывать наблюдаемое явление, поддерживает активное восприятие учебного материала в течение всей темы и служат отправным моментом в процессе учебного познания. Формулировка проблемы начинается со слова «почему».
3. Демонстрации проблемного опыта должен предшествовать другой опыт, легко объясняемый учащимися на основании имеющихся у них знаний. Затем показывают проблемный опыт, который вызывает у школьников недоумение и даже удивление, так как наблюдаемое явление не согласуется со сложившимися у них представлениями. Поэтому проблемный опыт является возбудителем любознательности.
Формулирование проблемы при постановке проблемного опыта должно быть неторопливым и выразительным. При этом необходимо делать паузу, чтобы дать возможность учащимся сосредоточиться и понять возможность предстоящей работы по решению проблемы.
Необходимо отличать эвристические опыты от проблемных, так как в этих опытах учащиеся не становятся в ситуацию затруднения, а, следовательно, отнести их к числу проблемных нельзя.
Проблемная ситуация может возникнуть, когда идет несоответствие между усвоенными учащимися знаниями и новыми фактами: например, при изучении конвекции с помощью опытов можно создать проблемную ситуацию.
Первый опыт: прогревают сверху воду, налитую в пробирку. На дне пробирки с помощью груза укрепляют кусочек льда. Верхний слой воды закипает, а нижний остается холодным (лед не тает). Учащимся свободно объясняют результаты опыта (плохая теплопроводимость воды).
Второй опыт: нагревают пробирку снизу, а кусочек льда помещают на поверхность воды. Вода в пробирке закипает. Лед тает. Создается проблемная ситуация. Причем эту проблему учащиеся формулируют сами. Они спрашивают у учителя: почему при подогревании пробирки снизу закипает вся масса воды, а при нагревании сверху ее верхний слой?
Эта проблемная ситуация заставляет понять, что ранее приобретенных знаний недостаточно для объяснения наблюдаемого явления и что необходимо изучить новые явления и их закономерности, которые рассматриваются в новой теме «Конвекция».
Проблемная ситуация может возникнуть между одними и теми же по характеру знаниями, но более низкого и более высокого уровня.
Рассмотрим это на учебном материале, посвященном определению величины атмосферного давления.
Учащиеся знакомы с явлениями, которые объясняются действием атмосферного давления, в том числе и поднятием воды за поршнем. Учитель демонстрирует опыт, в котором вода поднимается за поршнем и после чего задает вопрос: «Как высоко будет подниматься вода за поршнем? Можно ли таким способом поднимать воду из глубоких колодцев?» Ответы бывают разнообразными. В конце концов учащиеся вместе с учителем приходят к выводу, что высота столба воды будет зависеть от величины атмосферного давления. Отсюда выдвижение проблемы: чему равна величина атмосферного давления?
Интерес учащихся возбужден. Они предлагают проделать свои опыты по определению величины атмосферного давления. Далее учитель рассказывает об опыте Торричелли.
При таком подходе к определению величин атмосферного давления у школьников складывается ясное представление о связи высоты столба ртути в опыте Торричелли с величиной атмосферного давления, что часто не бывает, когда учитель ведет изложение этого материала методом рассказа или даже беседы.
Эксперимент является важнейшим элементом процесса обучения физике. Он выполняет несколько дидактических функций: повышает интерес к предмету, активирует внимание учащихся, способствует политехническому образованию. Очень велика его роль в формировании физических понятий.
Эксперименту присуща функциональная модель, которая состоит из двух взаимосвязанных элементов - функций.
Первая функция - создание чувственно-наглядных образов, которые являются материалом для дальнейшего обобщения.
Вторая функция — это создание проблемных ситуаций, при которых учащиеся могли бы осуществить более или менее самостоятельно процесс восхождения от абстрактного к конкретному.
Пример: когда вводится понятие внутреннего сопротивления с помощью проблемного опыта.
Собирают электрическую сеть, состоящую из источника питания, резистора, реостата, вольтметра, амперметра, ключа.
1. Перемещаем ползунок реостата, при этом восстанавливаем у учащихся в памяти I~U и о независимости показания амперметра от места включения его при последовательном соединении проводников (актуализация знания). Восстанавливаем в памяти у учащихся формулу закона Ома для участка цепи. При этом учащимся задаются вопросы: зависит ли сила тока от приложенного
напряжения к участку цепи? Как зависит сила тока от напряжения при неизменном сопротивлении? Изменятся ли показания амперметра, если его включить в различные участки цепи?
2. Далее делают второй опыт, но вольтметр подключают к зажимам источника тока. Замыкают ключ, записывают показания амперметра и вольтметра, затем шкалу вольтметра закрывают экраном. Передвигают ползунок реостата (влево) и записывают показания амперметра. После чего задается вопрос: Какое напряжение должен показывать вольтметр? Учащиеся по аналогии с предыдущим опытом скажут: раз ток увеличился, значит увеличилось и напряжение. Убирают экран, и ребята видят, что напряжение, наоборот, уменьшилось. Возникает проблема: почему при увеличении силы тока в цепи напряжение на зажимах источника уменьшается?
В конце решения проблемы учащиеся приходят к выводу:
Сила тока во всей цепи зависит не только от сопротивления внешней цепи, но и от сопротивления самого источника тока или так называемого внутреннего сопротивления.
Демонстрационные опыты, поданные в такой последовательности, позволяют учителям физики логично и естественно переходить от известных учащимся явлений и понятий, свойств, закономерностей к новым, которые им предстоит еще изучить. Кроме того, такие опыты превращают изложение учебного материала в образец решения физического вопроса той или иной темы или раздела курса физики чисто физическим методом-опытом.
