Розвиток пізнавального інтересу учнів на уроках фізики

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛДЕРЖАДМІНІСТРАЦІЇ

Державний професійно-технічний навчальний  заклад

«Західно-дніпровський центр професійно-технічної освіти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методична розробка

 

 

„Розвиток пізнавального інтересу учнів на уроках фізики”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автор розробки викладач фізики: О.П. Анциферова

 

 

 

ВСТУП

 

Виховання інтересу учнів до предмету фізики – це складний процес, тому я ставлю перед собою важливе завдання не тільки повідомити учням певну суму знань, розвивати їхні вміння та навички. а й головне навчити дітей застосовувати здобуті знання на практиці, підвищувати їхній інтерес до предмету.

Загально прийнято, що в навчанні треба спиратися на наявні в учнів інтереси. Інтересом до фізики можна назвати будь-яке позитивне ставлення до неї. Для справжнього пізнавального інтересу та формування творчої активності характерне розуміння значення та мети пізнавальної діяльності і ставлення до неї. За змістом і співвідношенням основних компонентів інтересу (потреб, мотивів, ставлення, спрямованості) наші учні відрізняються один від одного, тому можна прослідкувати слідуючи різницю: Є учні, які розуміють значення фізики, але це розуміння розпливчасте, загальне, тому вони, як правило цікавляться окремими фізичними фактами, що вражають їх уяву, але вони не займаються додатково, а лише проглядають матеріал, або робочий конспект. Є учні, які розуміють, що фізика їм потрібна, тому вони значно активніші. Але і в даному випадку їх може цікавити якісь окремі питання, Тобто для цієї групи характерний інтерес до фізики з точки зору його обсягу. Вони віддають перевагу дослідам, як бажаному виду роботи не аналізуючи його зміст. І зацікавлення їх полягає тільки в тому. як подається матеріал (ситуативний інтерес). Є учні, яких характеризує розуміння значення фізики, що показує їх інтерес на матеріал, його логіку, наявність мотивів.

На жаль відсутня група учнів для яких фізика має значення з точки зору широких перспектив, обумовлених значенням їх, як науки. Вивчення можливості дітей, дають мені право планувати роботу так, щоб забезпечити інтерес можливості розумового розвитку дитини, сприяти формуванню творчої активності. Для цікавого викладання матеріалу на уроках я застосовую слідуючи прийоми: обов’язків екскурс в історію науки, приклади з повсякденного життя, різні фантастичні ситуації, використання легенд міфів, парадоксів, використання приладів з техніки, художня література та інше. Найбільшу увагу приділяю експериментам, дослідам, розв’язуванням задач.

 

1.Екскурс в історію науки

 

Під час пояснення матеріалу. обов’язково знайомлю учнів із біографіями деяких учених, з уривками з їхніх наукових праць.

Наприклад: народження сучасної фізики пов’язане з німецьким фізиком Альбертом Ейнштейном, який створив теорію відносності, яка докорінно змінила засади класичної фізики щодо уявлень про рух матерії. Уперше ввів поняття кванту світла, теоретично обґрунтував багато явищ, відкритих раніше дослідним шляхом (броунівський рух, явище фотоефекту). Продовжив учення Галілея та Ньютона про рух і дав нове тлумачення уявлень про простір і час. Привожу деякі цікаві факти біографії. Наприклад одне з його виказувань: якось мала дитина поцікавилася у свого батька „Скажи тату, чому всі вважають тебе великим?” Батько подумав і відповів: „Знаєш синку жуки за своє життя пророблюють величезний звивистий шлях на землі, але ніколи на нього не обертаються. А я оглянувся на свій шлях і на його звивини. Я побачив свій шлях. Може тому мене вважають великим”. Автором виказувань і був Альберт Ейнштейн, який почав говорити тільки біля чотирьох років.

Світовій науці добре відоме ім’я Івана Пулюя, який народився і закінчив гімназію на Тернопільщині, працював у Політехніці в Празі, був деканом першого в Європі електротехнічного факультету. І саме він, а не В.Рентген уперше спостерігав рентгенівські промені.

Італійський учений Галілео Галілей спростував хибне ствердження Аристотелевої фізики про примусовий характер механічного руху. Дотепним міркуваннями він показав, що для збереження стану руху не потрібна примусова „рушійна сила”, як це стверджував Аристотель. Адже на горизонтальній поверхні тіло як завгодно довго зберігатиме свою початкову швидкість руху. Це відбувається тому, що зникають чинники, які прискорюють або сповільнюють рух тіла по похилій площині. Так була закладена перша фундаментальна основа класичної механіки. Саме Галілей встановив закони коливання математичного маятника, використовуючи люстру в соборі і власний пульс. Побудував телескоп, за допомогою якого відкрив гори на  Місяці, фази Венери, обертання Сонця, чотири супутники Юпітера і Кільця Сатурна.

П.М. Яблочков викупив патент на свій винахід, а саме – трансформатор, у Франції щоб він належав Батьківщині.

Велику цікавість викликає, як хрестоматійний матеріал, так і казки. Прикладом є казка Л.Лагіна „Дідусь Хоттабич”, коли невіра в науку перетворює сварливого брата Хоттабича в штучний супутник Землі.

Казка О.С. Пушкіна „Про золотого Півника” , де безпосередньо показані властивості електромагнітних хвиль, а також робота радіолокатора.

Казка „Снігова королева”, де Г.Андерсен говорив про великий холод, який може заморозити все навколо: природу, будь-які предмети і навіть почуття людей. А люди зробили знаряддя снігової королеви своїм здобутком.

До екскурсу в історію науки обов’язково звертаю увагу на те, що фізика завжди була наукою молодих, а саме: Г.Галілею було 19 років коли спостереження за коливанням люстри і власного пульсу ввійшло в основу створення годинників і що період коливання не залежить від величини її відхилення від положення рівноваги. І.Ньютон в 19 років відкрив закон Всесвітнього тяжіння, сконструював сонячний годинник. Дж.Максвелл в 15 років опублікував свою першу наукову працю. С.І.Пекар в 14 років передбачив властивості напівпровідників, займався кристалооптикою, спостерігав люмінесценцію.

 

2. Експерименти і досліди

 

Найбільшу пізнавальну цінність мають досліди, які попереджують вивчення матеріалу на уроках, в яких учні виступають як дослідники. Наприклад досліди які ґрунтуються на спостереженні фізичних явищ у природі. Це дає можливість не тільки описувати побачене, а і логічно пояснити що відбувається з точки зору фізичних законів: Як падає осінній лист з дерева в безвітряну погоду, чим відрізняються між собою літні та осінні дощі, чому тримається роса на квітці, які явища спостерігаються під час грози, які явища спостерігаються під час кипіння води, які підтвердження закону Архімеда можна спостерігати під час купання на річці, як розширюються тіла під час нагрівання, куди зникає звуковий сигнал при розмові по телефону, як змінюється температура повітря до і після снігопаду. як отримати луну в кімнаті, як утворюється північне сяйво, чому трава зелена, чому квітка сон-трава має ліловий колір?

Для формування пізнавальних інтересів учнів є експериментальне обґрунтування основних наукових положень де необхідно звернути увагу на вплив експерименту на учнів, пов’язаний з розвитком їхніх інтересів і активізацію пізнавальної діяльності. Учні з повагою ставляться до предмету, в якому кожне положення доказове. Фізичний кабінет має достатньо фізичного обладнання в кабінеті, що дає можливість доводити закони, положення , гіпотези.

Великий інтерес для учнів це проведення експериментів з електромагнетизму - роботи Фарадея. Ампера. Досліди пов’язані з відкриттям явища електромагнітної індукції, можна демонструвати серією варіантів цих дослідів (відносне переміщення магніту чи електромагніту й котушки, приєднаної до гальванометра, вмикання і вимикання струму в колі електромагніту, зміна величини струму в цьому кодлі за допомогою реостата, досліди з котушкою Томсона та інше). Досліди пов’язані з вивченням термодинаміки: перед вивченням кипіння спостерігати і пояснювати явища, які відбуваються в процесі – утворення бульбашок на стінках посудини, звідки вони взялися, чому при збільшенні температури вони збільшуються в діаметрі, а потім відриваються і рухаються до краю і починають лопатися, чому утворюється пара, в який момент, наприклад чайник, починає шуміти і якщо він закритий, то пара вилітає з носика зі свистом. Явище випаровування рідини дає можливість пояснити, чому різні рідини випаровуються по різному (вода , спирт, ефір, масло та інші). Вивчення вологості повітря викликає цікавість тим, що учні передбачають, коли в кабінеті може випасти роса, утворитися туман і не тільки із задоволенням працюють з психрометром або гігрометром, а також з психрометричними таблицями. Закони постійного струму - це найцікавіша тема для наших учнів. Вони мають деякі уявлення про електричні схеми з шкільних програм, але коли електрична схема збирається  власноруч, визначається залежність сили струму від прикладеної напруги, змінюючи опір в колі, розрахунки, графіки залежності,  то вони з гордістю показують, як засвоєно закон і що вони дійсно підтвердили закон Ома.

Всі ці спостереження допомагають вчителю повніше, ясніше викласти питання теми, а учням краще його засвоїти.

 

3. Розв’язання задач.

 

Фізичні задачі можуть сприяти розвитку інтересу до предмета. Але учнів може зацікавити сама умова задачі, коли вона пов’язана з їх професією. Наприклад: види руху, який здійснює шпиндель, супорт; з якого матеріалу виготовлені різець і чому; для чого використовують охолоджуючу рідину на токарному верстаті; при яких умовах різець може деформуватися; яку машину називають „вічним” двигуном І роду; скло за твердістю не поступається інструментальній сталі. Чому ж із скла не виготовляють різальних інструментів? Як можна захистити прилади від шкідливого впливу зовнішніх електричних полів. Назвіть відомі вам види деформацій; який елемент верстату зазнає кручення; назвіть вид струму на якому працює верстат, обґрунтуйте чому.

На токарному верстаті обточують вал із швидкістю 100м/с. Сила різання дорівнює 2150Н. Яку кількість теплоти треба відводити із зони різання щохвилини, якщо на нагрівання деталі та стружки витрачається 80% механічної енергії шпинделя. Данні задачі можна запропонувати верстатникам.

Для кухарів кондитерів найцікавішим є процес приготуванні їжі. Наприклад: чому при випіканні здоби не можна відчиняти духовку?

Електричний чайник має дві обмотки. Чи однаковий час знадобиться для нагрівання води, якщо обмотки підключити паралельно, а потім послідовно. пояснити; з якою метою в кулінарії використовують автоклав; чому на кухні використовують вафельний рушник; чому в кондитерському виробництві важливо зберігати вологу; як називають фізичний процес засолювання огірків?

Назвіть процес при якому тиск насиченої пари в бульбашках дорівнює тиску в рідині.

Як впливає температура на процес приготування їжі, навести приклади.

При досконалому вивченні професії, столяри – паркетники із задоволення м відповідають на такі питання :

тесляр виявляє недоліки в обробці деревинного бруска або дошки, дивлячись вздовж обробленої поверхні. На чому ґрунтується така перевірка?

Назвіть відомі вам види деформацій, яким підлягає деревообробні деталі. Яку роль відіграє механічне напруження деревинних деталей? Чи можна наелектризувати деревинне тіло? Чому прилади, які чутливі до впливу електричних полів зберігають в деревинній тарі? Чи підлягають процесу дифузії деревинні вироби? Як перевірити горизонтальність поверхні (дошки, бруса) за допомогою переносного рівня (ватерпаса).

Столяр перевіряє, чи лежать кінці ніжок стільця в одній площині за допомогою двох ниток. Як це зробити? Чи достатня така перевірка?

Із циліндричної заготовки з дерева, завдовжки 16см і діаметра 16см виточена куля невеликого об’єму. Скільки процентів матеріалу склали відходи?

Чи можна віднести столярні роботи до небезпечних виробничих факторів?

Цікаві для учнів задачі з непередбаченою відповіддю. Наприклад: як ви вважаєте. якою може бути відстань якщо розпрямити венозну систему людини?

Якою буде маса телеграфного дроту, що з’єднує Жовті води і Київ?

Скільки ви будете важити на місяці?

Також викликають інтерес задачі „пастки” із замаскованими даними. Наприклад: чи можна зрушити з місця вантаж масою 3 тони? Чи існує молекула в 9 тон ваги? Що однакового в сокола і в літака?
Питання задач дозволяють учням передбачити, чого не вистачає з умови, а також логічно підійти до відповіді.

Розв’язуючи деякі задачі, учні запитують, чи може бути відповідь, яка не відповідає дійсності. Це дає можливість на практиці використовувати парадокси, які не залишать учнів байдужими. Наприклад: якою буде швидкість велосипедиста який за 20 хвилин здолав відстань, рухаючись з прискоренням 0,5 м/с². При розв’язуванні визначена швидкість складе 600м/с. Тобто швидкість буде подібна швидкості  пулі з гвинтівки. Відповідь безумовно буде вірною, але це дасть можливість аналізувати саму умову задачі і відшукати що не вистачає.

 

4. Використання художньої, науково – популярної і науково – фантастичної літератури.

 

Для мене, як викладача, використання художньої літератури – це кладязь викладання матеріалу. Починаючи від Т.Шевченка „Тече вода в сине море тай не витікає” – знайомлю з видами енергії (в гирі енергія річки більша, ніж біля витоку). О.С.Пушкін „буря мглою небо кроет, вихри снежные крутя, то как зверь она завоет то заплачет как дитя” – поширення звукових коливань. Повість О.Біляєва „Зірка КЕЦ” , яку практично з них не читав ніхто дає можливість розповісти що КЕЦ – це науково-космічна станція, яка носить назву великої людини, а саме Костянтина Едуардовича Ціолковського – винахідника першої порохової ракети. Дія ІІІ закону Ньютона показана в чистому вигляді: „ Я відкинув костюм, кажучи поземному „вниз”, а сам, відштовхнувшись від нього, підскочив угору. Вийшло: чи то я зняв костюм, чи то він мене підкинув”. Або знахідка на Місяці рослинних мохів. Хіба це можливо без атмосфери? За всіма невідповідностями законів природи в повісті описані планети, супутники, передбачені корисні копали, рідкі метали, драг оцінні каміння, небезпека ультрафіолетових променів, можливість мутацій та багато іншого.

Повість англійського письменника Г.Уельса „ Людина невидимка” – ствердження , що людина прозоріша за скло не відповідає дійсності взагалі. Письменник не був фізиком, особливо в питаннях оптики, тому що якби і була можливість створити таку людину, то вона б була сліпою. Автор не врахував закони відбивання і заломлення світла.

Якщо пригадати „Барона Мюнхгаузена” стає питання: чи міг він себе витягти з болота за волосся? Можна чи ні здійснити політ на Місяць на снаряді, який запустили з гармати? Які при цьому будуть навантаження? Допустиме подібне чи ні?

Таким чином, вміле й своєчасне використання художньої літератури на уроках пробуджує інтерес до матеріалу, що вивчається, допомагає їм усвідомити і краще запам’ятати пройдене, дає можливість для естетичного виховання.

 

5. Приклади з повсякденного життя.

 

Велике враження на учнів справляють відповіді на питання з повсякденного життя. І перше ніж пояснювати матеріал я готую запитання на які у них є відповіді. Наприклад: чому немає тіні в похмурий день; чому тріщить светр, коли його знімаєш, чому лід прозорий, сніг білий; чому небо сине; чому мокра земля темна, а суха світліша; чому в нас день, а в Америці ніч; чому гуде чайник при кипінні; чому комаха тримається на поверхні води; чи потоне в воді скляна пляшка до верху заповнена водою; чи може кипіти вода без нагрівання; чи можна розплавити свинець  в воді; що таке зоряний „дощ”; чому мухи можуть повзати по стелі? Та інше. Формулюючи питання, необхідно пам’ятати, що емоційне ставлення до питання забеспечує успіх справи. Питання поставлене в’яло, без особистої зацікавленості, у більшості викликає байдужість. Для розвитку пізнавального процесу на уроках фізики має експеримент. Демонстрація добре підготовлених й естетично оформлених дослідів завжди викликає інтерес учнів, дивують їх своїм незвичайним результатом або способом постановки. Так, наприклад, при вивченні густини речовини дослід із скляною паличкою, частина якої зникає в гліцерині і пояснити, як спів падіння густини скла і гліцерину. Кипіння води в паперовій коробці можна показати учням під час вивчення способів теплопередачі, демонстрація дослідів з електричними лампочками, зібраними за схемами послідовного, паралельного, мішаного з’єднання зібраних  на одному стенді, вивчаючи таким чином особливості  з’єднання електричних схем, явище електризації викликає не абиякий інтерес? особливо коли вони перевіряють його на собі; демонстрація котушки Томсона, з осердя якого злітають кільця, якщо її ввімкнено в мережу змінного струму; отримання радужного спектру на екрані; демонстрація тиску світла; демонстрація роботи електромагнітного реле; досліди з явищем фотолюмінісценції., а також світіння шкіри, жирів, олії, шовку, гасу під дією ультрафіолетових променів; піднімання легкого шарика у вертикальному струмені води або в потужному потоці повітря.

 

6. Створення цікавих ситуацій на уроках фізики.

 

Сформувати глибокий пізнавальний інтерес до фізики в усіх учнів неможливо і навіть не потрібно. Важливо, щоб всім учням було цікаво займатися фізикою на кожному уроці. Це складно. Дуже слаба шкільна підготовка, тому необхідно розглядати питання, які дадуть потужний ефект. Перше ніж перейти на пояснення матеріалу, виявлення деяких знань (актуалізація опорних знань) я запиту, „чи чули термін”, „яке відношення”, „як”, „чому”, „навіщо”? У цьому випадку цікавий матеріал викличе пізнавальну активність. Наприклад: один з параметрів ідеального газу – «температура». Як ви можете пояснити, що таке температура? В найкращому випадку відповідь така: «коли тепло». А коли тепло, як відчути? Коли стає тепло? Відповідь: «при русі». А, як що без руху?  Тільки після наведених запитань розуміють, що необхідне порівняння існуючих тіл на дотик. При розгляді явища електризації першими запитаннями є: «чи відчувається потріскування коли знімається синтетична одежа?». Відповідь однакова у всіх: «так відчувається». Чому так відбувається? Які є цьому пояснення? Пояснення  взагалі вірні - це накопичення зарядів внаслідок тертя . Але на запитання, куди зникають ці заряди через деякий час? І з відповіддю одразу ускладнення. Іноді для відповіді на питання, які знаходяться в тексті, цікавий матеріал має вимагати ґрунтовних знань. Це спонукає учнів читати додаткову літературу, самостійно шукати відповіді за межами підручників. Цікавий матеріал не завжди зрозумілий, тому що рівень інтелектуального розвитку різний, як і вікові особливості. Тобто зацікавленість уроком, як мотивуючий фактор має внести в урок емоційний ефект. Це можуть бути елементи несподіваності. Наприклад: залежність опору від довжини, перерізу та матеріалу провідника. Досліджуваним провідником є струмінь розчину кухонної солі, або іншого електроліту. Зібрати просте електричне коло і слідкувати за показами амперметра, які змінюються в залежності від довжини і перерізу струменя. Також класичні досліди Столєтова, які виявили явище фотоефекту і встановили його закономірність (дослід з цинковою пластинкою). Є можливість використати інші прийоми: вивчення руху тіла вверх по похилій площині. Дослід з паперовою каструлею та інше, а також повідомлення учням фактів, які дивують своєю несподіваністю. Наприклад:

 

6. Лабораторно – практичні роботи.

 

Лабораторно – практичні роботи це найкращий приклад не тільки зацікавленості учнів уроком, а й найкраще засвоєння матеріалу. Перше що усвідомлюється -  це робота, яка є документом, складена за певними стандартами, з широким спектром вимог, приладів, схем, малюнків, розрахунків, таблиць, висновків, контрольних запитань. Мої власні спостереження дають можливість стверджувати, що учні не тільки учать матеріал до теми, але і використовують додатковий матеріал. Особливо це роботи пов’язані з електричними схемами. Початкові знання вони звичайно отримують з шкільної програми. Їм цікаво зібрати схему з провідниками, виконувати з’єднання з вимірювальними приладами, знімати показання. Зразу можуть визначити, чому на одному приладі є показання на другому не має, або де в схемі коротке замикання. Лабораторна робота де є можливість зібрати елементарний приймач дає їм можливість запропонувати схеми інших приймачів, які вони знайшли в науковому журналі і одразу питання, що виконує вхідне коло, підсилювач низької частоти, детектор, мікрофон, вихідний пристрій та інше. Найцікавішим спостереженням за висновками учнів, є творчі лабораторні роботи, наприклад: з явищами інтерференції, дифракції, або спектрами. Малюнки, розфарбовування того, що спостерігали, висновки до роботи, впевненість в явищі, дають найбільший ефект вивчення теми. Практичні роботи, такі як зборка елементарного трансформатора також дають можливість не тільки зібрати прилад, а й точно засвоїти для чого використовують даний прилад, його роль в роботі не тільки електричних схем, а й побутових приладів. Лабораторні роботи з теми «оптика» також викликають не аби яку цікавість. Отримання зображення, яке дає збірна, розсіювальна лінзи, визначення оптичної сили, оптичні прилади, принцип їх роботи та інше. Лабораторна робота з визначенням відносної вологості повітря, коли учні виходять на двір і одразу починають вимірювати вологість на тіньовій стороні, на сонячній, під деревами, в кабінеті в коридорі, а потім висувають гіпотезу, чи може випасти роса, чи утворитися туман в кабінеті, яка температура для цього потрібна. Дана роботи дає можливість не тільки ознайомитися з психрометром, гігрометром, але й користуватися психрометричними таблицями, головне зробити точні висновки.

 

7. Використання дитячих іграшок.

 

Використання дитячих іграшок як демонстраційних приладів оживляє урок і привертає увагу учнів до вивчення складних питань. Але застосування іграшок повинно відповідати деяким вимогам тому що урок повинен бути уроком, а не розваженням. Треба турбуватися про наочність і виразність експерименту в якому використовується іграшка. Крім того кожен експеримент, який проводиться, повинен бути надійним тобто добре підготовленим. Не можна перевантажувати урок великою кількістю дослідів.

На своїх уроках я використовую і віддаю перевагу іграшкам виготовленими на фізичному гуртку. Наприклад вентилятор на якому можна показати, як змінюється струм при зміні опору. Перископ на якому спостерігаються закони поширення світлу, електромагнітне реле, що пояснює властивості світла. Камертон для вивчення властивостей звукових хвиль,  та інші. Можна показати плаваючий світник, «Іван – покиван», магнітні іграшки у вигляді магнітиків на холодильнику. Але ці іграшки не викликають дійсної зацікавленості, а тільки веселощі.

 

 

8. Позакласні заходи.

 

Найефективнішим методом для пізнавального інтересу до предмету є ігри. До організації ігор, так як і до іграшок треба підходити обережно, тому що гру необхідно зробити так, щоб учні легко засвоювали те, що на уроках для них є недосяжним. Для себе  вважаю: гра повинна ґрунтуватися на вільній творчості й самодіяльності, повинна бути доступною, викликати задоволення, веселий настрій, радість від вдалої відповіді. Обов’язковим  елементом має бути змагання між окремими учасниками гри. Це завжди сприяє підвищенню самоконтролю учнів, додержанню встановлених правил, активізації учнів. Найцікавішими в моєї практиці це творчі ігри такі, як судові засідання, змагання за інтелект, фізичні конференції.

Судові засідання дають можливість повторити фізичні закони, які лежать в основі фізичного явища, і якомога більше дізнатися про їхнє значення в житті людини. В такій грі є головуючий, прокурор, адвокат, підсудний, обвинувачувані, захисники, свідки, учений секретар, народні засідателі. В ході процесу демонструються досліди, підбирається цікавий історичний матеріал про дане явище, або закон, складається біографія підсудного, називаються батьки, готуються документи для суду у вигляді послань від імені вчених, які працювали у галузі обговорюваного явища. Головуючий та народні засідателі викликають жваве обговорення питання, активізують слухачів, викликають справжні учені дискусії. За правилами гри виступ на суді є не тільки правом, а й обов’язком його учасників. Від кількості виступаючих і переконливості їхніх промов залежить рішення суду і в кінцевому результаті перемога групи.