Подолання освітніх втрат: дослідницькі проєкти на уроках фізики

Подолання освітніх втрат: дослідницькі проєкти на уроках фізики

На сучасному етапі розвитку українського суспільства усе більшої актуальності набуває проблема підготовки компетентного, конкурентоспроможного фахівця, який здатний вирішувати професійні завдання у складних економічних, екологічних і соціальних умовах. Це вимагає від навчальних закладів освіти пошуку оптимальних та ефективних рішень сучасних освітніх завдань, форм і методів навчання, розробки й запровадження навчальних інновацій, серед яких заслуговує на детальну увагу проєктна технологія.

У сучасній школі метод проєктів розглядають як систему навчання, за допомогою якої учні набувають знань і вмінь у процесі планування та виконання практичних завдань-проєктів, що поступово ускладнюються. Метод проєктів належить до педагогічних технологій XXI століття, які передбачають уміння адаптуватися у швидкоплинному світі.

Слово «проєкт» запозичене з латинської, яке означає «кинутий уперед».

У сучасному розумінні проєкт — це намір, який буде здійснено в майбутньому.

Проєкт — сукупність певних дій, документів, текстів для створення реального об'єкта, предмета, створення різного роду теоретичного практичного продукту.

 Метою організації дослідницької діяльності учнів є систематичне і цілеспрямоване формування, розвиток і вдосконалення в учнів дослідницьких умінь, вміння аналізувати, синтезувати, узагальнювати, виділяти головне.

 Успіх дослідницької діяльності учнів залежить від вмілої організації учителем цього виду діяльності.

 Проєктна діяльність дозволяє сформувати такі компетентності:

– інформаційну (здатність грамотно виконувати дії з інформацією);

– комунікативну (здатність вступати в спілкування з метою бути зрозумілим);

– соціальну (здатність діяти в соціумі з урахуванням позицій інших людей);

– предметну (здатність застосовувати отримані знання на практиці).

 Для активізації дослідницької діяльності учням необхідно створити відповідні умови.

· Доброзичлива атмосфера в колективі;

· Поєднання індивідуальних і колективних форм навчання;

· Структурування навчального матеріалу за принципом наростання пізнавальної навчальної роботи;

· Озброєння учнів раціональними прийомами пізнавальної діяльності;

· Формування внутрішніх стимулів до навчання, самоосвіти та ін.

 Залучення учнів до навчальних досліджень може бути здійснено за допомогою постановки дослідницького завдання.

 Дослідницьке завдання навчального проєкту відрізняється чітко сформульованими умовами вирішення проблеми: знання матеріалу, вивченого учнями, в рамках даного предмета.

 Для вирішення цього завдання учням рекомендується слідувати певним етапам дослідження:

1) постановка проблеми;

2) висування гіпотези;

3) перевірка гіпотези;

4) висновок.

 Зупинимося на кожному з цих етапів докладніше.

Здатність бачити проблему є одним з важливих і складних творчих умінь, яке необхідно пробудити в учнів потребу думати над проблемою, а значить створити у нього стан інтелектуального ускладнення, що виникне в разі, коли учень не може досягти мети відомими йому способам, і змушений шукати нові шляхи.

 Існує кілька способів постановки проблеми

1) Постановка проблемних питань.

2) Проблемні пізнавальні завдання.

3) Створення ситуації подиву.

 При постановці проблемного питання важливо враховувати: ясність, чіткість, недвозначну сформульованість. Пошук відповіді повинен викликати певні розумові зусилля. Питання необхідно формулювати так щоб учневі хотілося міркувати над ним.

 Виявлення найважливіших даних, передбачає вміння провести їх аналіз, зіставити різні факти, відомості. Успіх учня в дослідницькій діяльності визначається:

· Володінням базовими знаннями,

· Умінням користуватися базовими знаннями,

· Володінням пізнавальними вміннями.

 За першими двома пунктами учні зазвичай бувають досить добре підготовлені вчителями предметниками на уроках, пізнавальні вміння у них розвинені недостатньо добре. Одним з важливих пізнавальних умінь є вміння збору і структурування інформації.

 Збір фактичного матеріалу може здійснюватися при вивченні відповідної навчальної або спеціальної літератури, або за допомогою проведення випробувань, варіювання числовими даними, будь-яких параметрів, які фігурують у вихідній задачі. Часто виникає необхідність задати напрямок випробувань за допомогою вказівок, креслень, пояснень. Число випробувань повинно бути достатнім для отримання необхідного фактичного матеріалу. Систематизацію та аналіз отриманого матеріалу корисно здійснювати за допомогою таблиць, діаграм, схем, графіків.

 Накопичений і перероблений матеріал (базові знання) дозволяє складати або уточнювати складений план і висувати гіпотези.

 Перевірку гіпотез доцільно здійснювати за допомогою проведення випробувань. При цьому результат нової проби кожен раз порівнюється з раніше отриманими результатами. Якщо результати збігаються, то гіпотеза підтверджується, і ймовірність її істинності зростає. Розбіжність же результатів служить підставою для відхилення гіпотези або уточнення умов її справедливості.

 Ті, хто отримав підтвердження або уточнення гіпотези потребують доказів. Тому вчителю важливо передбачити підказки: це може бути схематичне зображення проблемної ситуації. Ідея доказу може зародитися в процесі виконання випробувань, може виникнути і при аналізі систематизованого фактичного матеріалу, і на ній слід акцентувати увагу учнів.

 Таким чином, дослідницька діяльність учня вимагає від учителя певних умінь, створення певних умов її організації, покрокового виконання етапів дослідження.

 Виділяють наступні ознаки і відповідні їм типи проєктів:

За змістом:

Практико-орієнтований проєкт націлений на соціальні інтереси самих учасників проєкту. Продукт заздалегідь визначений і може бути використаний в житті класу, школи, мікрорайону, міста, держави. Дослідницький проєкт за структурою нагадує справжні наукові дослідження. Він включає обґрунтування актуальності обраної теми, позначення завдань дослідження, обов'язкове висунення гіпотез з подальшою перевіркою, обговорення отриманих результатів. При цьому використовуються методи сучасної науки: лабораторний експеримент, моделювання, соціологічне опитування та інші.

Інформаційний проєкт спрямований на збір інформації про якийсь об'єкт, явище з метою її аналізу, узагальнення, та подання для широкої аудиторії.

Творчий проєкт передбачає максимально вільний і нетрадиційний підхід до оформлення результатів.

Рольовий проєкт. Беручи участь в ньому, проєктанти беруть на себе різні ролі.

 За предметно-змістовної області:

Монопредметний проєкт - дослідження, яке виконується по конкретному предмету. Направлено на поглиблення знань учнів з цього предмету. Цільове призначення - вирішення локальних предметних завдань, основна умова реалізації - реалізується під керівництвом вчителя предметника.

Міжпредметний проєкт - дослідження, спрямоване на вирішення проблеми, що вимагає залучення знань з різних навчальних предметів однієї чи кількох освітніх областей. Результати виконання міжпредметних дослідження виходять за рамки окремого навчального предмета і не можуть бути отримані в процесі його вивчення. Цільове призначення - вирішення локальних або глобальних міжпредметних задач; основна умова реалізації - реалізується під керівництво педагогів однієї або декількох предметних областей.

Надпредметних проєкт - дослідження, що припускає спільну діяльність учнів і вчителя, спрямоване на дослідження конкретних особистісно-значущих для учнів проблем. Результати виконання такого дослідження виходять за рамки навчальної програми і не можуть бути отримані в процесі вивчення останньої; проєкт, центром якого є творчий продукт - результат самореалізації учасників проєктної групи. Цільове призначення - вирішення локальних завдань навчального характеру; основна умова реалізації - реалізується під керівництвом педагогів, які працюють в одній паралелі класів.

 За тривалістю

Міні-проєкти можуть укладатися в один урок або менш.

Короткострокові проєкти вимагають виділення 4-6 уроків.

Тижневі проєкти виконуються в групах в ході предметного тижня.

Річні проєкти можуть виконуватися як в групах, так індивідуально. Весь річний проєкт, виконується в позаурочний час.

 Форми проєктів:

Web-сайт, аналіз даних соціологічного опитування, відеофільм, відеокліп, виставка, газета, журнал, гра, законопроєкт, карта, колекція, модель, макет, довідник, путівник, навчальний посібник, наукова або науково-популярна стаття, тези, реферат, прилад з описом його дій і ін.

 Види презентацій проєктів:

Втілення (в роль);

Ділова гра;

Демонстрація відеофільму (продукту, виконаного на основі інформаційних технологій);

Захист на Вченій Раді;

Гра з залом, екскурсія, телепередача;

 Ілюстроване зіставлення фактів, подій, законів;

 Реклама;

 Прес-конференція;

подорож;

 Метод проєктів дає учневі нові знання, отримані самостійно, дослідним шляхом:

· Дозволяє задовольнити власні інтереси;

· Дозволяє вирішувати значущі особистісні проблеми;

· Формує досвід спілкування і взаємодії з іншими людьми;

· Сприяє підвищенню мотивації до навчання;

· Сприяє вирішенню навчальних труднощів;

· Сприяє розвитку індивідуальності;

· Дає досвід дослідницької роботи;

· Уміння відповідати за результат;

· Уміння робити висновки;

· Уміння працювати з інформацією та ін.

 Таким чином, метод проєктів спрямований на інтелектуальний розвиток особистості, на формування креативних здібностей учнів, тому навіть невдало виконаний проєкт може нести велике педагогічне значення. Розуміння помилок створює мотивацію до повторної діяльності. Рефлексія дозволяє сформувати адекватну оцінку навколишнього світу і себе в цьому світі.

 Етапи діяльності при виконанні дослідженнь

Проблематізація: виявлення суперечностей в даній інформації, прояв зацікавленості у вивченні того чи іншого об'єкта, бажання зрозуміти процес або явище, розсуд проблеми

Визначення сфери дослідження (формулювання питань, на які хотілося б отримати відповіді)

Визначення теми дослідження

Визначення мети і завдань дослідження

Вироблення гіпотези (гіпотез), побудова моделі

Планування і розробка методики проведення дослідження, створення експериментальної установки

Збір і систематизація отриманої інформації

Аналіз, пояснення і узагальнення отриманих даних і матеріалів

Підготовка звіту

Презентація і захист результатів дослідження

Обговорення ходу і отриманих результатів роботи

 Направляюча діяльність вчителя

Підбір суперечливих фактів, цікавої інформації, продумування проблемних ситуацій

Ініціювання постановки учнями питань, заохочення пошуку, допомога в самовизначенні щодо об'єкта дослідження

Допомога у визначенні предмета і теми дослідження

Надання допомоги в формулюванні мети і постановці завдань дослідження

Пропонуємо висунути припущення щодо характеру тих залежностей, які потрібно вивчити, встановити за допомогою експерименту, або опрацювати літературу, щоб знайти пояснення висунутої гіпотези

Пропозиція учням різних методів вирішення завдань дослідження

Надання допомоги в фіксації результатів теоретичного або експериментального дослідження

Допомога учням в аналізі різних точок зору в літературі на досліджувану проблему, в аналізі експериментальних даних, в формулюванні власного погляду на проблему. Пропозиція різних підходів, схем, шаблонів для узагальнення інформації

Консультування з підготовки звіту і публічного захисту дослідження. Допомога і підтримка безпосередньо перед захистом

Організація рефлексії. Самоаналіз вчителем ходу і продуктивності його керуючої діяльності

 Природним обмеженням для застосування технології дослідницької діяльності є внутрішнє прагнення людини до визначеності, стабільності, які згубили ще в дитинстві, тому що  багато питань часто залишаються без відповіді, від них просто відмахуються дорослі. Традиційне навчання, яке будується на репродуктивній моделі засвоєння знань, перешкоджає розвитку в учнів здатності займати дослідницьку позицію.

 Широке застосування дослідницького навчання стримується і тим, що передбачає підвищення трудовитрат вчителів, а також великі витрати часу і сил учнів. Втім, навчальні дослідження на уроках можуть не приводити до надмірних витрат часу, якщо педагог розглядає їх як спосіб отримання учнями нових знань. При такому підході навчальні дослідження проводяться не додатково до уроків вивчення нового матеріалу, а замість них. Наприклад, учні висувають гіпотези, а потім експериментально встановлюють умови плавання тіл в рідині; таким чином вони вивчають новий матеріал.

 Певними складнощами є слабке володіння учнями дослідницькими вміннями. Такі етапи дослідження, як формулювання проблеми, вибір теми, постановка мети і завдань, висування гіпотези, часто виконує сам учитель чи вони зовсім опускаються. Учні - пасивні спостерігачі або пасивно реалізують задум вчителя. У той же час в процесі дослідження ці навички учні у себе розвивають.

 При організації групової дослідницької роботи учнів, може статися домінування одного-двох учнів, коли їх однокласники гратимуть лише ролі статистів.

 Щоб розвинути допитливість і не втратити інтерес до фізики, я намагаюся з самого початку показати значущість дослідницької діяльності, розвинути здібності до дослідження. Крім робіт, закладених програмою, намагаюся ввести більше експериментальних завдань для самостійного виконання. Я бачу, що дітям подобається займатися дослідницькими проєктами. Реалізацію дослідницької діяльності починаю з самого початку вивчення фізики, в 7 класі, учні допускаються до виконання нескладних лабораторних робіт, вирішують творчі завдання, виконують експериментальні домашні завдання дослідницького характеру. На ранніх стадіях дослідницьких проєктів пропоную роботи, пов'язані з рішенням творчої, дослідницької задачі з заздалегідь відомим результатом. Задаю завдання дослідницького характеру, які не вимагають спеціального складного обладнання. Пропоную алгоритм проведення проєкту, але особливо заохочую вироблення власного алгоритму. Це дає можливість учневі оцінити себе, виробити особистісну позицію, спонукає до самостійної діяльності. А коли вчитель ставить і вирішує завдання разом з учнями, а не замість них, ось тоді і формуються особистісні результати. Значною мірою формуванню дослідницьких умінь сприяє навчальний експеримент, який дозволяє відпрацьовувати такі елементи дослідницької діяльності, як планування дослідження, його проведення, обробку та аналіз результатів, їх уявлення. Клас ділю на групи, і кожна група проводить своє дослідження. На цьому етапі ступінь самостійності роботи може бути різною:

- група може отримати чіткі інструкції, що і як робити, самостійно формулюються лише висновки;

- група може сама спланувати експеримент, відібрати прилади для його проведення, провести дослід і необхідні вимірювання, сформулювати висновок.

 Після етапу самостійної роботи відбувається почергове уявлення досліджень:

- повідомляється, яка мета була поставлена ​​перед групою;

- розповідається про те, як було проведено дослідження, за допомогою яких приладів;

- доповідаються отримані результати;

 Систематичне формування дослідницьких умінь на уроках фізики в значній мірі розвиває мислення учня і такі вміння, як

- вести спостереження;

- планувати дослідження;

- проводити вимірювання і робити підрахунки;

- представляти результати дослідження в різних знакових системах: за допомогою таблиць, графіків, схем, формул, та ін., А також робити логічно вибудуване повідомлення.

 Наприклад: Дослідницький проєкт з фізики для 7-го класу. Тема: "Визначення виштовхувальної сили, що діє на занурене в рідину тіло". Схема дослідження: вихідні факти - гіпотеза - проведення експерименту - аналіз результатів - висновки. З'ясовуємо, від чого може залежати виштовхує сила: від властивостей рідини і властивостей тіла. Які це властивості? Намічаємо план дослідження: перевірити залежність сили, що виштовхує від:

а) густини рідини;

б) обсягу зануреного тіла;

в) густини тіла;

г) форми тіла;

д) глибини занурення тіла.

 Я використовую в основному дослідні проєкти, виконані на основі експерименту, головною метою якої є розвиток особистості, а не отримання об'єктивно нового результату. Намагаюся вибрати тему дослідження, щоб вона викликала інтерес у дітей. Наприклад "Від чого може залежати швидкість охолодження чаю?" При вирішенні цього завдання передбачається, що учні освоюють дослідні дії: висунення гіпотез, планування експерименту, проведення експерименту.

Висувають припущення: від сорту чаю, від його кількості, від того в якій чашці чай, від наявності та кількості цукру, від того в якій чашці чай, перемішуємо чи чай і який ложкою. Вибирають необхідне обладнання, проводять експеримент, роблять висновки.

 Реферативно-дослідні проєкти, виконані на основі декількох літературних джерел, характерних для дослідження в науковій сфері, які обов'язково включають своє власне трактування. Знову ж тему вибираємо, щоб вона викликала жвавий інтерес у дітей, наприклад дослідницький проєкт «Вплив мікрохвильового випромінювання і електромагнітних полів стільникових телефонів на організм підлітка» Була проведена величезна робота по збору матеріалу, анкетування учнів різного віку, обробці інформації, оформленні всієї роботи.

 Опитування серед учнів дев'ятих класів виявив зростання їх інтересу до курсу фізики при використанні цієї форми організації навчально-пізнавальної діяльності. Учні стали більше цікавитися інформацією і дебатами по фізичним і екологічних проблем в засобах масової інформації. Дев'ятикласники оцінили учнівське фізичне дослідження як:

а) цікаве, захоплююче засіб вивчення нової теми;

 б) засіб, що допомагає орієнтуватися в інформаційному потоці;

 в) наукову базу для формування власної позиції з досліджуваної проблеми.

 Таким чином, в ході навчальної діяльності при нових державних стандартах моделюється і аналізується процес пізнання на всіх його етапах, вся навчальна діяльність будується на основі партнерських відносин між учнем і вчителем, між учнями.

 Інтереси учня не можна «втиснути» в рамки навчальної програми. Вони набагато ширші, різноманітніші і відповідають різним видам діяльності в галузі досліджень.

 Предметом дослідження можуть бути самі різні проблеми. Наприклад, при вивченні теми «Сила тертя» для дослідження була обрана проблема «Залежність сили тертя від ваги тіла».

 Мета моєї роботи: розвивати здібності учнів до дослідження, навчити учнів проводити спостереження, встановлювати причинний зв'язок при спостереженні фізичних явищ; навчити прийомам отримання інформації і обробки результатів експериментів, сформувати в учнів єдину картину світу, їх світогляд, творче природничо мислення.

 Досвід показав, що використання учнівських дослідницьких проєктів в процесі навчання фізики сприяє більш глибокому засвоєнню навчального матеріалу, формуванню дослідницьких умінь, виробленню особисто значущою і обґрунтованої оцінки фізичного явища, події, дає орієнтир в життєвому виборі.

 Дослідницька діяльність учнів багатогранна і організовую її на будь-якому етапі навчання фізиці:

· При вивченні фізичної теорії;

· При вирішенні завдань;

· При проведенні демонстраційного експерименту;

· При виконанні лабораторних робіт.

 А також проводжу:

· Дослідження в оповіданнях;

· Дослідження практичних питань;

· Дослідження за допомогою саморобних приладів;

· Дослідження в будинку і на вулиці;

· Проєктну дослідницьку діяльність учнів.

 Організовуючи проєктну діяльність, я пропоную учням наступний алгоритм дій:

Вибір теми проєкту.

 Ставимо за мету. Для чого я це роблю? Якого результату я хочу досягти? Записати відповіді. Якщо це дослідження, то потім потрібно висунути припущення - гіпотезу. Зроби своє припущення про те, якою буде результат і чому? Записати відповіді.

 Вибираємо метод. Що потрібно зробити, щоб отримати результат? Записати план своїх дій.

 Збираємо дані (вивчаємо літературу, ставимо експерименти, збираємо необхідну інформацію).

 Отримуємо результати. (Якщо що - то не вдалося - це теж результат).

 Аналізуємо результати. Порівнюємо отримане з даною гіпотезою.

 Робимо висновки. Плануємо подальшу діяльність. Даємо оцінку діям в групі.

 Захищаємо результат в колективі. Отримуємо загальну оцінку результатів.

 Цей алгоритм допомагає учням успішно рухатися до досягнення мети - створення проєкту.

 Основні труднощі в організації проєктної діяльності - перевантаження учнів. Дослідницька робота об'ємна, копітка, особливо, якщо це – пошук інформації, читання наукової літератури, написання проєктів. Звичайно, користь від такої діяльності безсумнівна, але доводиться уникати великих тимчасових витрат.

 При сьогоднішній завантаженості сучасного учня, реальним я вважаю створення одного-двох проєктів протягом року. Через обмеженість у часі, частіше я використовую короткострокові проєкти, кінцевим продуктом яких є мультимедійна презентація. На мій погляд, ця форма звіту дозволяє не тільки структурувати інформацію в алгоритмічній порядку, але і полегшити засвоєння і запам'ятовування матеріалу. Чи незначний є і психолого-фізіологічна особливість сприйняття матеріалу, так як під час навчання будуть задіяні всі канали сприйняття. Добре відомо, що при аудіо- і візуальному піднесенні запам'ятовується до 65% інформації. Для порівняння: усній інформації запам'ятовується лише 12%, із записами - 25%.

 Презентації можна застосовувати на різних етапах уроку, зорове сприйняття досліджуваних об'єктів дозволяє швидше і глибше засвоювати матеріал, що викладається.

 Таким чином, головними перевагами дослідницьких проєктів є:

-актуальність. У центрі технології - учень, його активну участь, що дозволяє застосовувати набуті знання, вміння та навички, а також добувати ці знання самостійно;

-створення комфортного освітнього середовища. Ступінь співробітництва учитель-учень, учень-учень стає фактором розвитку і самовизначення особистості;

-диференційований підхід. Тему проєктів учень вибирає сам з урахуванням своїх інтересів і можливостей. Це дозволить учневі реалізувати свій творчий потенціал. В результаті чого вирішуються і багато завдань особистісно орієнтованого навчання;

-використання інформаційних технологій: обробка інформації і комунікація завжди були і залишаються основними видами навчальної діяльності;

-формування дослідницьких умінь;

-мотивуючий характер: право вибору, можливість самим контролювати процес і співпрацювати з однокласниками - все це підвищує мотивацію навчання.

 Безсумнівно, є і мінуси. Захлеснула нас хвиля захоплення проєктами, яка привела до того, що робити проєкти в школі стало модно. Ця тенденція може принести багато шкоди, тому потрібно чітко визначити, навіщо виконується той чи інший проєкт, чого можуть навчитися учні, що саме повинен робити кожен учасник роботи, щоб досягти своєї мети, поставлених на самому початку роботи над проєктом.

 Тільки вірно організована робота матиме позитивний вплив на учнів, сприятиме самостійному отриманню знань і досвіду з безпосереднього спілкування з реальним життям, розвиваючи у них вміння працювати з мінливою інформацією, самостійність, критичне мислення, ініціативу. Якщо учень постійно займатися проєктною діяльністю в шкільні роки, то в дорослому житті він виявиться більш пристосованим, зуміє планувати власну діяльність, орієнтуватися в різноманітних ситуаціях, спільно працювати з різними людьми, тобто адаптуватися до навколишніх умов.

 Систематичне використання дослідницько-проєктної діяльності сприяє формуванню ключових компетентностей навчально-пізнавального процесу: способи організації цілепокладання, планування, аналізу, рефлексії, самооцінки. По відношенню до досліджуваних об'єктів учень опановує креативними навичками: добуванням знань безпосередньо з навколишньої дійсності, володінням прийомами навчально-пізнавальних проблем, дій в нестандартних ситуаціях. В рамках цих компетенцій визначаються вимоги функціональної грамотності: уміння відрізняти факти від домислів, володіння вимірювальними навичками, використання імовірнісних, статистичних та інших методів пізнання.

 Цей метод - одна з конкретних можливостей використовувати життя для виховних та освітніх цілей. Ось чому можна сказати, що дослідно-практична діяльність розширює горизонти в педагогічній теорії і практиці. Відкриває шлях, який показує, як перейти від словесного виховання до виховання в самому житті і самим життям.