ЭКСПЕРИМЕНТ КАК ОСНОВА КУРСА ФИЗИКИ В АВИАЦИОННОМ КОЛЛЕДЖЕ

Автор: Козлова Ирина Александровна

Дата публикации: 26.03.2016

Номер материала: 1392

Прочие методические материалы
Физика
10 Класс

ОГБОУ СПО

Ульяновский Авиационный колледж

ЭКСПЕРИМЕНТ КАК ОСНОВА КУРСА ФИЗИКИ В АВИАЦИОННОМ КОЛЛЕДЖЕ

Козлова Ирина Александровна

преподаватель физики

г. Ульяновск, 2015

Содержание:

Введение                                                                                                        3

Преподавание физики на основе эксперимента                                        5

Заключение                                                                                                  12

Список литературы                                                                                     13

Введение.

«О многих важнейших, но трудных и

 тонких явлениях студенты узнают только

 по формулам и по книгам...» С. И. Вавилов

Стремительное развитие науки в наше время приводит к тому, что количество фактов, идей, закономерностей, понятий, достаточно сложных и нелегких для восприятия студентами, увеличивается во много раз, но при этом время, отводимое на их изучение, сокращается. Это приводит к формализации (математизации) курса физики, что помогает в описании сложных вещей, но не помогает в понимании реальных процессов.

 Роль  физики  как  фундаментальной  науки  возросла, ибо  именно  она      обеспечивает  разработку  эффективных  путей  и  средств  решения  жизненно  важных  для  людей  проблем – таких,  как   производство  энергии, оборудования  разного  назначения, защита  окружающей  среды, развитие нанотехнологий, самолетостроения и автомобилестроения.

Образовательные реформы настоящего времени ориентируют студен7тов на новый стиль обучения и нацелены на развитие умений и навыков для дальнейшего обучения в течение всей жизни.  Физика перестала быть привлекательной для талантливых молодых людей, а для обычных студентов кажется абстрактной и бесполезной. Наука, лежащая в основе новых технологий становится для них безразличной. Цель моей работы в том, чтобы показать значимость физического эксперимента в процессе обучения физике. Лабораторный практикум дает опыт в изучении физических явлений, чтобы студенты авиационного колледжа сконструировали свое собственное видение физических идей и понимание  природы экспериментальной деятельности.

Снижение  интереса  учащихся  к  физике  вызвано  прежде  всего  оторванностью  учебного  материала  от  окружающей  действительности.  В  учебниках  мало  описаний  технических  устройств,  которыми  ребята пользуются. Они  недооценивают  важности  физических  знаний  для  понимания  причин  и  закономерностей  «технических»   явлений,  их  взаимосвязи  и  условий  возникновении. Глубокое овладение студентами естественнонаучными курсами достижимо лишь при обеспечении максимальной наглядности и конкретности в методике обучения. [1, 8]

В курсе  физики  основной  школы  закладывается  фундамент  физических  знаний,  дается  окончательное  представление  об  их  практическом  значении  в  нашей  жизни.  Этот  курс  призван передать красоту  физики как    науки  об  окружающей  природе,  пробудить  интерес  и  показать простоту  ее  основных  законов,  способы  изучения  этих  законов,  их техническое  применение.

Анализ литературы показал, что проблема школьного физического эксперимента учащихся находится, и находилась в центре научных интересов ученых, как отечественных, так и зарубежных. Этим вопросом занимались: В.Ф. Шилов, Р.И. Малафеев, В.А. Буров, Г.А. Бутырский, Ю.А. Сауров и другие. [3,10]

Все вышесказанное обуславливает актуальность выбранной темы исследования. Эксперимент является надежным фундаментом в усвоении физических законов и служит основой для усвоения современной физической картины мира и основных профессиональных компетенций в авиационном колледже.

Преподавание физики на основе эксперимента

Сделать  изучение  физики  увлекательным  для  студентов колледжа,  показать  им  какие  поразительные  явления  исследуются  в  физике,  насколько  захватывающе  постижения  тайн  природы,  как  заманчиво  и  полезно  стремление  использовать  открытые  эффекты  и  закономерности  на  практике -  это  верный  шанс  побудить  интерес  к   учебному  предмету и своей будущей профессии.

Лабораторные работы весьма разнообразны, их можно классифицировать и выделить группы работ по:

  1. наблюдению физических явлений (взаимодействие магнитов, интерференция и др.);
  2. ознакомлению с приборами и выполнению с их помощью прямых измерений (измерение силы тока, напряжения, массы тела и др.);
  3. выполнению косвенных измерений физических величин (измерение сопротивления проводника с помощью амперметра и вольтметра, измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока и др.);
  4. установлению зависимостей между физическими величинами, описывающими какой-то физический процесс (исследование зависимости между силой тока и напряжением, между параметрами состояния идеального газа и др.);
  5. сборке и ознакомлению с принципом действия некоторых технических установок и приборов (сборка электромагнитного реле, детекторного радиоприемника и др.) [6, 46].

Изучение следует начать с исследования имеющихся научных фактов, их анализа и выявления противоречий. Задача учащегося на данном этапе — изучить все доступные материалы по рассматриваемой теме и воспроизвести предложенный учебный физический эксперимент. Преподаватель этот этап проходит раньше, так как должен иметь возможность ответить на вопросы учащегося. Этап поиска и изучения информации позволяет применять такие методы научного познания, как анализ и синтез. Далее происходит формулировка проблемы исследования. Умение формулировать проблему не приходит само по себе, этому нужно учить. В совместном творчестве проблему может сформулировать любой из участников процесса научного познания в зависимости от уровня подготовленности студента. Если проблему формулирует преподаватель, то студент вынужден приложить усилия для ее решения, если проблему формулирует сам студент, то у него появляется дополнительная мотивация для ее решения. Возможен вариант, когда проблема будет сформулирована в процессе беседы совместно. Опыт показывает, что четко сформулированная проблема является сильным стимулом для ее решения. Студенту нравится чувствовать себя значимым, самостоятельным исследователем.

Решение проблемы предполагает постановку задания, которое формулируется для конкретной ситуации так, чтобы его выполнение обязательно дало результат. Нужно отметить, что формулировка задания имеет не менее важное значение, чем постановка проблемы. Проблема зачастую имеет глобальный характер, охватывает целую область деятельности. В случае положительного результата мы имеем решение поставленной проблемы в конкретных условиях. В случае отрицательного результата необходимо менять условия и формулировать задание заново.

Наблюдения учебного процесса при обучении физике в авиационном колледже позволяют сделать вывод об очень слабой экспериментальной подготовке школьников. Они не имеют твердых знаний в тех областях предмета, которые требуют обязательной экспериментальной проверки. Вследствие этого, студенты первого курса колледжа плохо владеют экспериментальными навыками или не владеют вовсе, не умеют подтвердить рассматриваемую теорию экспериментом. А при изучении физики на профильном уровне в авиационном колледже студентам  целесообразно предлагать работы более высокого уровня: конструкторские, исследовательские. Результаты выполненных работ должны быть соответствующим образом оформлены (так, как это делается при выполнении фронтальных лабораторных работ).

Экспериментальные задачи ценны тем, что их можно включать в различные этапы занятия:

 

Эксперименты  ценны  тем,  что  их  можно  включить  в  различные  этапы  урока  и  внеклассной  деятельности: при постановке  проблемы урока, при изложении нового материала, при опросе и актуализации знаний, при решении задач, при проведении лабораторных работ, во внеклассной работе, в конце урока при закреплении, домашний эксперимент и при завершении раздела. Студенты наблюдая, обсуждая и вникая в сущность демонстрируемого, получают и экспериментальные умения и знакомятся с экспериментальными методами в физике.

Так при изучении темы «Инерция» (Закон сохранения инерции) целесообразно провести похожие опыты в различных интерпретациях на разных этапах урока:

  1. Шашки столбиком поставить на лист бумаги и выдернуть его так, чтобы шашки не упали.
  2. Монету ребром поставить на тонкий лист бумаги на краю стола. Попытаться выдернуть лист из-под монеты.
  3. Монету положить на лист бумаги, который находится над горлышком бутылки. Требуется выбить лист так, чтобы монета не упала вместе с листом, а провалилась в бутылку.

Множество опытов (научных забав), которые кому-то кажутся фантастическими, давно определены законами физики и используются на любых этапах занятия. Примеры экспериментов по всем без исключения разделам  и темам физики приведены в литературе с начала 20 века.

   Значение экспериментальных задач в том, что они повышают активность обучающихся на занятии, способствуют устранения формализма в знаниях, приобретению навыков исследовательского характера, формируют критический подход к оценке результатов измерений. Публичное обсуждение проведенного эксперимента развивает и поддерживает интерес к физике, формирует интеллектуальные и практические умения, развивает естественно - научный стиль мышления.

На данном временном этапе, когда неизбежно отставания материального оснащения образовательного эксперимента от стремительного развития науки, необходимо совместно использовать как натурный, так и компьютерный демонстрационные эксперименты. С использованием Интернета появляется возможность оперативного получения данных о последних достижениях науки. Компьютерные демонстрации дают возможность моделировать некоторые процессы, которые невозможно продемонстрировать в аудитории.

Компьютерные модели позволяют пользователю управлять поведением объектов на экране монитора, изменяя начальные условия экспериментов, и проводить разнообразные физические опыты. Некоторые модели позволяют наблюдать на экране монитора, одновременно с ходом эксперимента, построение графических зависимостей от времени ряда физических величин, описывающих эксперимент. Видеозаписи натурных экспериментов делают курс более привлекательным и позволяют сделать занятия живыми и интересными.

При анализе дидактических функций компьютерных моделей наиболее очевиден их иллюстративный потенциал. На самом деле спектр этих функций шире. Виртуальная модель в обучении может с успехом использоваться:

1) как средство предъявления элементов «готового» знания (манипуляции с моделью позволяют учащимся выявить и уяснить «встроенную» в модель информацию о свойствах объектов реального мира);

2) средство наглядности, сопровождающее традиционные словесные способы предъявления «готового» знания:

– концептуального;

– при изучении содержания и результатов научных экспериментов (научных фактов);

– для иллюстрации сущности эмпирических понятий;

– при анализе эмпирических закономерностей протекания природных явлений;

– при изложении компонентов теоретического знания: идеализированного объекта теории, теоретических понятий, принципов и постулатов, мысленных экспериментов и следствий теории;

– для визуального отображения элементов научно-технического знания (устройства и принципа действия отдельных приборов и их взаимодействующих систем, способов и приемов работы с приборами и техническими устройствами);

– процессуального (для иллюстрации содержания, порядка и правил выполнения действий и операций);

3) тренажер (средство отработки у учащихся отдельных познавательных умений и формирования навыков);

4) средство контроля уровня сформированности знаний и умений обучающихся [3,58].

Для того чтобы физический практикум не заканчивался механической деятельностью по вычислению среднего значения и построения экспериментальных кривых, не обнаруживая понимания основных концепций, необходимо, чтобы:

  1. стратегия преподавания копировала научный метод познания Галилея: наблюдение – выдвижение гипотезы – экспериментальная проверка;
  2. обучение было основано на наблюдениях явлений реального мира, с процессом сбора данных и их интерпретацией, поиском ревалентной информации, ее классификацией и накоплением;
  3. экспериментальная деятельность стала хорошо интегрированной частью процесса обучения и студенты участвовали в проведении эксперимента со стадии планирования и разработки;
  4. IT-технологии выполняли информационную, обрабатывающую и контролирующую знания функцию.

Лабораторные работы и практикумы выполняют все студенты, но при их выполнении практически исключается учёт индивидуальных способностей, так как они получают одно общее задание, поэтому многие лабораторные работы сопровождаются методическими замечаниями и дополнительными заданиями, которые ориентированны на усвоение материала на базовом, конструктивном и творческом уровнях.

Особое внимание можно уделить домашним экспериментам, которые не требуют использования специальных приборов. Домашние лабораторные работы,  которые выполняются без непосредственного контроля со стороны педагога, формируют интерес к эксперименту и к изучению физики,  умение наблюдать физические явления в природе и в быту, умение выполнять измерения с помощью бытовых измерительных средств, а также способствуют самостоятельности и активности. Если задание исследовательского характера, то студенты должны описать ход его выполнения, полученные результаты. А если это изготовление прибора, то принести его на занятие, продемонстрировать и рассказать о способах его использования. Так были изготовлены модель гальванометра, химический источник тока,  модель фонтана, шар Паскаля, модель простейшего радиоприёмника, электроскоп и многие другие.

Представленные способы формирования экспериментальных умений и навыков готовят студентов к профильным дисциплинам,  к самообразованию, повышают их самостоятельность, формируют мышление, управляют познавательной деятельностью, приобщают их к научному методу познания.

        Е.С. Объедков разработал весьма большое число интересных и полезных опытов с применением своей мини-лаборатории в домашних условиях. Галанин Д. Д., Е. Н. Горячкин, С. Н. Жарков, Д. И. Сахаров, А. В. Павша, Ковтунович М.Г., Низе Г. и многие другие в литературе передают свой опыт по проведению экспериментов при помощью предметов повседневного обихода и объяснения обыденных физических явлений.  Промышленностью выпускаются различные конструкторы (по оптике, электричеству, электромагнетизму), которые могут быть использованы для домашнего эксперимента. Появилось множество компьютерных платформ и программ для проведения в домашних условиях модельного эксперимента. Цифровые лаборатории, программно-аппаратные измерительные комплексы предназначены для экспериментальных заданий при углубленном изучении курса школьной физики и для создания исследовательских проектов [10, 18]

Заключение

В определении физики как науки заложено сочетание как теоретической, так и практической частей. Считается важным, чтобы в процессе обучения физике преподаватель смог как можно полнее продемонстрировать своим студентам взаимосвязь этих частей. Ведь когда они почувствуют эту взаимосвязь, то смогут многим процессам, происходящим вокруг них в быту, в природе, дать верное теоретическое объяснение. Это может являться показателем достаточно полного владения материалом.

При организации  изучения  предмета  на  основе  физического  эксперимента, мой  опыт  показывает,  что у  студентов авиационного колледжа повышается  интерес  к  предмету и своей будущей профессии, активность  при  работе  на  уроке  и  при  выполнении  домашней  работы, развивается  речь.  Они  учатся  применять  знания  в  новых  ситуациях, в том числе способствует быстрой адаптации на спецпредметах старших курсов колледжа, благодаря  активному  мышлению.

Учебное познание физического явления возможно лишь при взаимодействии теоретической, математической, физической, графической и компьютерной моделей явления.  Необходимо использование учебного физического эксперимента как основного средства совместной деятельности преподавателя и студента  по созданию и применению нового учебного физического эксперимента, сопровождающегося  изучением физических законов на первом курсе в колледже. Это действительно повышает эффективность усвоения  сущности метода научного познания, поскольку обучающиеся имеют возможность получать не только субъективно, но и объективно новые результаты в учебной физике, в этом процессе полностью овладевают познавательными циклами теории, приобретают исследовательские умения и углубляют физические знания.



Список литературы:

  1. Ашкинази Л. Физика - материалы, параметры, альтернативное. //Квант. – 2015. - №2. – с. 2-6  
  2. Бомар. Чем себя занять. - Харьков: Юный ленинец, 1925. — 48 с.
  3. Галанин Д. Д. Физический эксперимент в школе/Е. Н. Горячкин, С. Н. Жарков, Д. И. Сахаров, А. В. Павша – М.:Учпедгиз, 1954 –  407с.
  4. Ковтунович М.Г. Домашний эксперимент по физике 7-9 классы. М.: Ozon, 2014 - 208 с.
  5. Низе Г. Игры и научные развлечения. – М.:ГИДЛ, 1958. - 82с
  6. Оспенников Н. А. Школьный физический эксперимент в условиях развития компьютерных технологий обучения // Вестник ПГПУ. Сер. «ИКТ в образовании». 2006. Вып. 2. С. 47–76.
  7. Пронин В.П. Практикум по физике. – М.: Лань, 2005.- 256с.
  8. Ричард Фейнман "Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!" - Электронная библиотека RoyalLib.Com, 2015. – 64с.
  9. Современная физическая картина мира. [Электронный ресурс удаленного доступа]. –URL: http://bibliofond.ru/ 
  10. Тит Т. Научные забавы. Интересные опыты, самоделки, развлечения. - 2-е изд. М.: Издательский Дом Мещерякова, 2007. – 68с.
  11. Хорошавин С.А. Физический эксперимент в средней школе - М: Просвещение, 1988 - с.175