Програма гуртка

Основи науково-дослідницької діяльності. Фізика

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Програма «Основи науково – дослідницької діяльності. Фізика.» спрямована на всебічну підготовку обдарованої молоді до науково-дослідницької діяльності у галузі природничих наук. Вивчення фізики є важливим засобом пізнання природних явищ у всебічному розвитку учнів, значущими складовими якого є вміння ставити та розв’язувати проблеми, досліджувати та моделювати фізичні явища, експериментально перевіряти отримані результати досліджень.

Зміст програми спрямовано на розширення уявлень учнів про характер процесу наукового пізнання, розуміння фундаментальних закономірностей природи та відображення єдності науки і техніки. Одним із пріоритетних напрямків у вивченні фізики є реалізація засобами фізичної освіти ідеї взаємодії людини – природи – суспільства.

Мета курсу полягає у послідовному засвоєнні знань учнями за допомогою матеріалів підвищеної складності, формуванні фізичного мислення із застосуванням емпіричного рівня пізнання навколишнього світу: від спостереження до висування гіпотез, пояснень наукових фактів із подальшою експериментальною перевіркою, і нарешті – до теоретичного узагальнення, окреслення в загальних рисах фізичної теорії. Програма передбачає готовність учня використовувати засвоєні знання, уміння, навички, а також способи діяльності у конкретних життєвих ситуаціях для розв'язання практичних і теоретичних задач з фізики.

Основні завдання даного курсу полягають у формуванні таких компетентностей:

• пізнавальної: оволодіння знаннями з фізики та усвідомлення її ролі у становленні фундаменту природничих наук, ознайомлення з основами науково- дослідницької діяльності;
• практичної: формування умінь і навичок застосовувати набуті знання для розв’язування задач у стандартній і нестандартній ситуаціях; оволодіння мовою фізики та умінням користуватись нею для аналізу інформації; формування системного та логічного мислення, уміння користуватись методами індукції й дедукції, аналізу й синтезу, робити висновки та узагальнення;
• творчої: розвиток творчих здібностей у ході написання науково- дослідницьких робіт; підвищення інтересу до фізики як науки;
• соціальної: виховання екологічного мислення і поведінки, розуміння великої соціальної ролі природничих наук; здобуття навичок для самореалізації; розвиток позитивних якостей емоційно-вольової сфери: працелюбності та наполегливості під час написання науково-дослідницької роботи.

Програма підготовлена з урахуванням рівня сучасних досягнень науки і техніки та ґрунтується на Державному стандарті базової і повної загальної середньої освіти. Вона не передбачає послідовного вивчення шкільного курсу фізики, а розширює та поглиблює знання з цієї дисципліни і може використовуватись як програма факультативного курсу або спецкурсу.

Зміст програми основного рівня розрахований на учнів 14–16 років, більша частина часу на цьому рівні присвячена проведенню власної науково- дослідницької роботи.

Програма передбачає теоретичні та практичні заняття. Види занять у процесі навчання взаємопов’язані та логічно доповнюють одне одного. Застосовуються як традиційні методи (пояснювально-ілюстративний, репродуктивний, частково-пошуковий, дослідницький, інтерактивний, самостійної роботи учнів тощо) та засоби навчання, так і елементи інноваційних технологій.

Теоретичні заняття проводяться у вигляді лекцій, евристичних бесід, дискусій, круглих столів. Теоретичний матеріал подається з елементами проблемних питань та включенням презентаційних матеріалів.

Практичні заняття проводяться у вигляді практикумів та експериментальних занять, під час яких учні набувають умінь з використання та створення вимірювальних приладів та обладнання, навчаються застосовувати їх під час спостережень і у проведенні власних досліджень. Широко застосовуються для проведення практичних занять такі форми роботи: круглі столи, творчі проекти, міні-дослідження, наукові читання, дискусії, семінари, конференції, конкурси-захисти науково-дослідницьких робіт тощо. Сучасні інформаційні технології учні опановують під час пошуку та систематизації матеріалу для науково-дослідницької роботи, а також під час обробки результатів спостережень.

Велике значення відіграє самостійна робота з літературними джерелами в бібліотеках та мережі Інтернет, підготовку до різноманітних конкурсів.

Контроль та оцінювання знань учнів здійснюється під час проведення співбесід, виконання тестових завдань з теми, захистів власних розробок, написання рефератів, доповідей, участі у підсумкових тематичних конференціях.

НАВЧАЛЬНО – ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН

ЗМІСТ ПРОГРАМИ

Основи науково-дослідницької діяльності (144 год)

1. Вступ (2 год)

Мета і завдання гуртка. Інструктаж з техніки безпеки. Правила санітарії та гігієни у кабінеті фізики, за комп’ютером, під час практичних робіт та екскурсій. Організаційні питання. Фізичний закон як інструмент для опису явищ, що повторюються.

Практична робота. Проведення діагностики й аналізу початкового рівня дослідницьких умінь школярів.

2. Поняття про наукове дослідження (22 год)

Поняття про наукове дослідження. Класифікація та види наукових

досліджень у галузі фізики. Основні етапи проведення науково-дослідницької роботи. Вибір теми науково-дослідницької роботи. Обґрунтування актуальності науково-дослідницької роботи.

Практична робота. Виконання учнями науково-дослідницької роботи за індивідуальними планами і завданням керівника гуртка. Вибір теми дослідження. Вибір об’єкта, предмета, мети та завдання дослідження. Розробка плану і структури дослідження.

3. Основи роботи з науковою інформацією  (12 год)

Спеціальна наукова література з фізики. Правила оформлення бібліографічних посилань. Структура тез, статті, доповіді з фізики. Анотація і  бібліографічний опис. Можливості Інтернету для пошуку інформації. Огляд основних наукових інформаційних ресурсів.

Практична робота. Пошук наукових статей за темою дослідження в Інтернеті та бібліотеці, даних про їх аналіз в Україні і світі. Робота з бібліотечними каталогами та інформаційними ресурсами Інтернет. Проведення патентного дослідження.

4. Розробка основних напрямків дослідження (10 год)

Аналіз і критична оцінка наявної інформації за темою дослідження. Вивчення аналогів. Формулювання робочої гіпотези.

Практична робота. Ознайомлення з прикладами оформлення науково-дослідницьких робіт учнів минулих років.

5. Теоретичні методи наукового пізнання (14 год)

Аналіз, синтез, індукція та спостереження як методи наукового пізнання.

Основні поняття та принципи моделювання. Типи моделей та роль математичних методів при побудові теоретичних моделей фізичних явищ.  Комп’ютерне моделювання та експеримент. Сутність експерименту як методу наукового пізнання. Обробка й інтерпретація експериментальних даних. Межі застосування результатів експерименту.

Практична робота. Проведення експерименту за темою дослідження. Розробка та апробація фізичного явища, що досліджується. Проведення методу аналізу та його застосування до отриманих теоретичних  висновків. Оформлення результатів вимірювання.

6. Емпіричні методи наукового пізнання (12 год)

Спостереження, його суть як методу наукового пізнання. Відбір устаткування і матеріалів для проведення експерименту. Способи фіксації результатів вимірювань. Підготовка таблиць. Обробка й інтерпретація  експериментальних даних. Правила побудови графіків. Визначення меж застосування результатів експерименту.

Практична робота. Пошук методів дослідження для проведення власної науково-дослідницької роботи. Відмінності між експериментом і спостереженням. Виконання вправ на використання методів теоретичного пізнання до вирішення проблеми дослідження. Підготовка та проведення дослідження. Обробка і представлення результатів дослідження: графічне і табличне. Складання плану експерименту або дослідження. Проведення дослідження (експерименту, спостереження).

7. Складання та оформлення наукової задачі (8 год)

Правильність складання творчої задачі для створення дослідницьких умов. Моделювання теоретичної задачі із подальшим перетворенням її на експериментальну. Загальні уявлення про поняття системи.

Практична робота. Перетворення теоретичної задачі на експериментальну, складання творчої задачі, застосування поняття системи у власній дослідницькій роботі кожного учня або дослідницької групи учнів.

 8. Обробка результатів вимірювання. Похибки (12 год) 

Основні етапи в обробці результатів вимірювання. Поняття точності й достовірності. Похибки вимірювання у дослідницькій роботі. Аналіз отриманих результатів, співставлення результатів експерименту з теорією. Формулювання висновків.

Практична робота. Проведення обробки результатів вимірювання, порівняння точності і достовірності, розрахунки похибок, аналіз отриманих результатів, формулювання висновків.

9. Алгоритм розв’язування проблемних ситуацій (6 год)

Елементи алгоритму: виявлення небажаного ефекту, розв’язання протиріч, порівняння технічного та фізичного протиріч, ідеального кінцевого результату.

Практична робота. Проведення аналізу проблемних ситуацій та моделей

задач, формулювання фізичного протиріччя та вдалого кінцевого результату у власній дослідницькій діяльності кожного учня.

10. Розвиток творчої уяви (6 год)

Алгоритмізовані прийоми розвитку творчої уяви.

Практична робота. Проведення тренінгу з елементами аналізу реальних досягнень у науці та техніці, фантастичних фільмів та виявлення об’єктів із

новими властивостями та якостями.

11. Підготовка, оформлення та представлення науково-дослідницької роботи (16 год)

Вимоги щодо оформлення науково-дослідницької роботи.

Практична робота. Оформлення науково-дослідницької роботи, підготовка презентації, оформлення тез і доповідей за темою дослідження. Підготовка матеріалів досліджень до публікації. Підготовка до публічного захисту науково-дослідницької роботи.

12. Конкурси, екскурсії, виставки, тематичні заходи (14 год)

Участь у конференціях, конкурсах, олімпіадах, тематичних заходах.  Відвідування тематичних виставок. Екскурсії до музеїв.

13. Підсумок (2 год)

Підбиття підсумків роботи гуртка за рік. Підсумкова науково-практична конференція учнів. Відзначення найкращих вихованців.

ПРОГНОЗОВАНИЙ РЕЗУЛЬТАТ

Учні мають знати:

• правила безпеки життєдіяльності, санітарії та гігієни під час проведення занять, роботи за комп’ютером, практичних робіт та екскурсій;
• правила роботи з науковою літературою;
• вимоги до оформлення тексту науково-дослідницької роботи;
• основні методи наукового пізнання;

поняття похибки вимірювання та способи її обчислення; вимоги до представлення науково-дослідницької роботи