2. Демонстрационный физический эксперимент и основные требования к нему

Демонстрационный эксперимент следует рассматривать как одно из средств обучения физике, сущность которого заключается в воспроизведении и показе учителем физических явлений, свойств и закономерностей, наблюдая которые ученики могут путем логических выводов и обобщений получать знания по физике.

В литературе по методике физики этот метод часто называют методом демонстраций или демонстрационным методом. Это название не вполне соответствует содержанию данной системы методических приемов и средств, потому что под демонстрациями многие авторы подразумевают показ не только опытов, но и других объектов для наблюдения.

Так Е.Н.Горячкин под демонстрациями подразумевает показ на уроке физических опытов и различных учебных пособий. Поэтому, если говорить о методе демонстраций, то под этим следует подразумевать обучение путем наблюдений как показываемых учителем предметов, процессов, происходящих в природе или применяемых в практике, и различных их изображений, так и опытов.

Понятие "метод демонстрационного эксперимента" является более узким, чем понятие "метод демонстраций", так как в первом случае количество объектов наблюдений ограничивается только опытами, показываемыми учителем.

При этом средства, которыми располагает демонстрационный эксперимент и задачи, поставленные перед ним, имеют ряд особенностей, оправдывающих выделение демонстрационных опытов в особую группу демонстраций. Так демонстрация опытов включает в себя предварительное специально для целей обучения, воспроизведение показываемых явлений и процессов. Причем сами действия учителя, связанные с этим воспроизведением, являются для учеников объектом наблюдений и изучения. Учитель воспроизводит и показывает на уроке процессы и явления, действие различных приборов и установок и др., привлекая наблюдения не только для изучения законов физики и выяснения вопросов применения их на практике, но и для ознакомления учеников с основами экспериментального метода изучения законов природы и с тем, как должно протекать мышление, связанное с приобретением знаний путем наблюдений. Кроме того, демонстрационный эксперимент, как правило, имеет целью выявление и усвоение путем наблюдений в изучаемых процессах и закономерностях основного, главного, существенного.

Выделение демонстрационного эксперимента в самостоятельный метод изучения физики надо считать практически полезным, потому что в перечне обязательных демонстраций, предусмотренных программой по физике для школ, почти все демонстрации являются демонстрациями опытов.

Сущность демонстрационного эксперимента как метода обучения, вероятно, могло бы отобразить следующее определение: Методом демонстрационного эксперимента можно назвать метод обучения посредством постановки опытов в системе и последовательности, обеспечивающих усвоение новых основных понятий и законов физики и дающих представление об экспериментальном методе исследования законов природы.

Таким образом, методическая сущность понятия демонстрационного эксперимента заключается в том, что он, являясь одним из средств обучения методом наблюдений, может рассматриваться также, как конкретная форма, разновидность этого метода.

Как составная часть системы учебного физического эксперимента, демонстрационные опыты находят самое массовое применение в учебном процессе. По сравнению с остальными видами учебного эксперимента они являются наиболее разработанными. Демонстрационный эксперимент имеет следующие достоинства:

• Демонстрационные опыты предоставляют возможность показать явление в натуральном виде или почти таким, каким оно есть на самом деле.

• Демонстрационный эксперимент органически включается в изложение учителя и часто составляет его основу. Остальные виды физического эксперимента не обладают такими возможностями.

• Демонстрационный эксперимент позволяет достичь цели урока с наименьшими затратами времени, т.к. при помощи него осуществляются разнообразные дидактические цели и задачи.

• Демонстрационный эксперимент более доступен из экономических и технических соображений. Достаточно иметь лишь один экземпляр демонстрационной установки.

• Демонстрационный эксперимент - единственно возможный способ показа явлений, которые требуют экспериментальных умений, предварительной подготовки и настройки опытной установки.

Методика демонстрационного эксперимента решает вопрос оптимального выполнения опыта, подготовленного и отработанного в техническом отношении, т. е. выясняет, как с минимальной затратой времени на демонстрацию опыта и опорой на дидактические принципы добиться его максимального воздействия на учащихся.

Под техникой проведения демонстрационного эксперимента понимают средства и приемы, обеспечивающие эффективную постановку опыта, т. е. создание таких условий, при которых опыт хорошо виден со всех мест класса, когда в установке умело, выделено главное.

Основные требования к физическому демонстрационному эксперименту.

Требования к отбору и подготовке эксперимента.

а). Идея постановки опыта, принцип действия установки и ее конструкция должны быть по возможности простыми. Чем проще установка, тем меньше деталей и элементов она содержит. Должно быть удалено все несущественное, второстепенное. Приборы и детали служебного назначения должны иметь минимальные размеры, чтобы не отвлекать внимания учащихся.

б). Демонстрационный эксперимент должен быть научно достоверным. Несмотря на то, что целью демонстрационного эксперимента является показ данного явления в лабораторных условиях в чистом виде всегда существуют посторонние факторы, незаметные для наблюдателя, но оказывающие существенное влияние на результаты эксперимента. Тем не менее полученный эффект приписывается лишь одному явлению, которое нас интересует и, следовательно, делается грубая ошибка в понимании и объяснении опыта. Отсюда ясно, что из множества возможных вариантов демонстрационного эксперимента нужно подобрать те, в которых меньше всего побочных явлений.

Демонстрационные эксперименты должны быть доступны пониманию учащихся и максимально убедительными. Если добиться простоты опытной установки, нетрудно выполнить и требования ее доступности и убедительности. Учащиеся не должны сомневаться в достоверности демонстрируемого явления. Убедительность создается сведением до минимума всех побочных явлений. Убедительность демонстрации быстрее всего способствует пониманию ее учащимися.

3. Надежность и безопасность демонстрационной установки. Во время подготовки демонстрации необходимо принять все предварительные меры для безотказной ее работы во время показа на уроке. Неудавшаяся демонстрация может подорвать авторитет учителя и доверие к самому опыту. Демонстрация быть безопасна для учащихся и учителя.

Требования к показу демонстрационного эксперимента на уроке.

1. Демонстрационные эксперименты должны быть кратковременными и динамичными. Это означает, что темп, в котором выполняется данная демонстрация, должен соответствовать темпу изложения теоретического материала и темпу его восприятия учащимися. Чтобы изучить данное явление в динамике, надо собрать демонстрационную установку на глазах учащихся. Следовательно, динамичность демонстрационного эксперимента зависит от быстроты его подготовки и проведения.

2. Выразительность демонстрационной установки заключается в том, что сущность изучаемого явления, все необходимые подробности доходят до наблюдателя без длительных объяснений. Выразительность достигается посредством выделения в опыте основного и направления внимания учащихся к нему. Простота демонстрационной установки, при правильном расположении ее деталей и применение подходящих индикаторов всегда выразительна.

3. Эстетическое и эмоциональное воздействие демонстрационной установки. Демонстрационная установка должна быть эстетически оформленной. Недопустимо показывать ученикам небрежно оформленные, необдуманные экспериментальные установки, в которых всегда может проявиться какой-нибудь дефект, нарушающий темп и атмосферу урока. В большой степени эстетичность зависит от простоты и правильного расположения приборов, от видимости и т.д. Демонстрационные эксперименты должны быть также достаточно эмоциональны для возбуждения того чувства "удивления", "необычности", которые нужны для возникновения проблемной ситуации.

4. Видимость демонстрационной установки. Во время подготовки демонстрационного опыта и при его проведении нужно предпринять специальные меры по обеспечению хорошей видимости. Видимость достигается различными способами и средствами - самой конструкцией и расположением приборов в установке, использованием дополнительного освещения, фона, проектирования на экране и др. Видимость - одно из основных методических требований к демонстрационному эксперименту.

Как известно, для восприятия поступающей информации используются все органы чувств. Самые важные из них - это органы зрения и слуха.

Видимость характеризуется следующими параметрами:

- угловым размером наблюдаемого объекта,

- его пространственным расположением,

- яркостным контрастом,

- цветом и цветовым контрастом.

Для обеспечения хорошей видимости, прежде всего, приборы, демонстрационные установки, наглядные пособия должны иметь достаточно большие размеры, соответствующие максимальному расстоянию, с которого ведется наблюдение. Наиболее важные части приборов должны быть хорошо видны.

На степень видимости существенно влияет и окраска в различные цвета деталей и приборов. "Красивые сочетания цветов и оттенков вызывают эмоции у учащихся, тем самым усиливают восприятие наблюдаемых ими явлений, способствуют созданию прочных связей в коре головного мозга и надолго запоминаются учащимися

Оптимальная освещенность демонстрационной установки и демонстрационного стола, в целом, повышают видимость и выразительность опытов.

В большинстве случаев опыт становится более эффективным и выразительным, если его показать на специально подобранном фоне.

Видимость можно увеличить при помощи проекции на экран целой опытной установки или ее основного узла. Нужно иметь в виду, что "не следует переоценивать метод проектирования и злоупотреблять его применение. Наблюдение в натуре, на физическом приборе, более убедительно для учащихся и предпочтительнее, чем любая проекция.

Если демонстрационную установку можно осуществить только в горизонтальной плоскости, видимость достигается путем использования зеркала, расположенного под определенным углом.

Демонстрации физических опытов позволяют учителю модели­ровать познавательную деятельность учащихся в процессе наблюдения и изучения физических явлений. С помощью физического эксперимен­та решают разные задачи обучения, к ним относится обучение наблюдению физического явления, ознакомление с научными методами исследования, введение в теорию, подтверждение выводов теории, применение физических законов на практике. Успешность выполнения демонстрационных опытов определяется при соблюдении ряда условий: знание приборов, умение собирать и выполнять опыты с соблюдением необходимых требований.

В процессе выполнения лабораторных работ по методике и технике школьного физического эксперимента каждый студент должен овладеть следующими знаниями, умениями и навыками:

1. уметь собирать любую установку по схемам и описаниям;

2. знать назначение и правила эксплуатации основного обору­дования по физике для средних школ;

3. овладеть методикой и техникой демонстрации школьных физических опытов;

4. уметь объяснять демонстрируемые явления на уровне учителя средней школы;

5. усвоить навыки соблюдения техники безопасности при выпол­нении опытов.