1. Научно-методические основы ознакомления учащихся с экспериментальными методами физической науки. Структура физического эксперимента (на примере темы)

Формирование у учащихся экспериментальных умений

Значение и виды самостоятельного эксперимента учащихся по физике. При обучении физике в средней школе эксперименталь­ные умения формируются при выполнении самостоятельных ла­бораторных работ.

Обучение физике нельзя представить только в виде теоретиче­ских занятий, даже если учащимся на занятиях показываются де­монстрационные физические опыты. Это достигается при выполнении учащимися лабораторного физического эксперимента, когда они сами собирают установки, проводят измерения физических величин, выполняют опы­ты. Лабораторные занятия вызывают у учащихся очень большой интерес, что вполне естественно, так как при этом происходит по­знание учеником окружающего мира на основе собственного опыта и собственных ощущений.

Значение лабораторных занятий по физике заключается в том, что у учащихся формируются представления о роли и месте экс­перимента в познании. При выполнении опытов у учащихся формируются экспериментальные умения, которые включают в себя как интеллектуальные умения, так и практические. К первом группе относятся умения: определять цель эксперимента, выявигать гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результаты, оформлял, отчет о проделанной работе. Ко второй группе относятся умения: собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять, экспериментировать.

Кроме того, значение лабораторного эксперимента заключается в том, что при его выполнении у учащихся вырабатываются такие важные личностные качества, как аккуратность в работе с приборами; соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, и записях, которые делаются во время эксперимента, организованность, настойчивость в получении результата. У них формируется определенная культура умственного и физического труда.

В практике обучения физике в школе сложились три вида ла­бораторных занятий:

- фронтальные лабораторные работы по физике;

- физический практикум;

- домашние экспериментальные работы по физике.

Фронтальные лабораторные работы по физике. Фронтальные

лабораторные работы - это такой вид практических работ, когда все учащиеся класса одновременно выполняют однотипный эксперимент, используя одинаковое оборудование.

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

- наблюдению физических явлений (взаимодействие магнитов, интерференция и др.);

- ознакомлению с приборами и выполнению с их помощью прямых измерений (измерение силы тока, напряжения, массы тела

и др.);

-выполнению косвенных измерений физических величин (измерение сопротивления проводника с помощью амперметра и вольтметра, измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источ­ника тока и др.);

- установлению зависимостей между физическими величинами, описывающими какой-то физический процесс (исследование зави­симости между силой тока и напряжением, между параметрами состояния идеального газа и др.);

- сборке и ознакомлению с принципом действия некоторых технических установок и приборов (сборка электромагнитного реле, детекторного радиоприемника и др.).

В зависимости от дидактических задач, которые решаются с помощью фронтальных лабораторных работ, их можно разделить на иллюстративные (проверочные) и исследовательские (эври­стические).

Инструкции по выполнению лабораторных работ содержатся и учебниках физики, однако в зависимости от дидактической цели их выполнения, от подготовленности учащихся, от уровня формируемых у них умений учитель либо предлагает пользоваться готовой инструкцией, либо вырабатывает план выполнения работы совместно с учащимися, либо предлагает им сделать это самостоятельно.

Проведение любой фронтальной лабораторной работы включает три этапа: подготовку, выполнение, подведение итогов. И на каждом из этих этапов учителем и учащимися выполняется опре­деленная деятельность, она представлена в таблице 30 (действия, отмеченные звездочкой, выполняются в зависимости от дидакти­ческой задачи).

При проведении вводной беседы учитель выявляет подготов­ленность учащихся к сознательному выполнению работы, опреде­ляет вместе с ними ее цель, обсуждает ход выполнения работы, правила работы с приборами, методы вычисления погрешностей

измерений.

Отчет учащихся о работе должен содержать:

1. Название работы.

2. Цель.

3. Перечень приборов и материалов.

4. Рисунок установки, схему цепи (там, где это необходимо).

5. Таблицу значений измеряемых величин с указанием их еди­ниц и погрешностей измерений.

6. Вычисления (необходимые формулы и расчеты).

7. Вычисление погрешностей результата.

8. Анализ результатов и выводы.

Дискуссионным является вопрос о том, когда выставлять на ученические столы приборы. Лучше, чтобы они были выставлены 'до начала урока, однако решение этого вопроса зависит от кон­кретной работы, от дисциплинированности учащихся. В том слу­чае, когда учащиеся выполняют достаточно много лабораторных работ, привыкли к тому, что у них на столах стоят приборы, и не отвлекаются, выставлять приборы следует на перемене. В против­ном случае приборы выставляются на ученические столы на уроке непосредственно перед началом работы с ними.

Домашние экспериментальные работы. Домашние лабораторные работы - простейший самостоятельный эксперимент, который выполняется учащимися дома, вне школы, без непосредственного контроля со стороны учителя за ходом работы.

Главная задача экспериментальных работ этого вида:

-формирование умения наблюдать физические явления в при­роде и в быту;

-формирование умения выполнять измерения с помощью из­мерительных средств, использующихся в быту;

- формирование интереса к эксперименту и к изучению физики:

- формирование самостоятельности и активности.

Лаб. работа Определение плотности вещества твердого тела.

. Деятельность учителя физики при демонстрации опытов

Значение демонстрационного эксперимента и требования к нему.

Демонстрационный эксперимент является одной из составляющих учебного физического эксперимента и представляет собой воспро­изведение физических явлений учителем на демонстрационном сто­ле с помощью специальных приборов. Он относится к иллюстратив­ным эмпирическим методам обучения.

Роль демонстрационного эксперимента в обучении определя­ется той ролью, которую эксперимент играет в физике-науке как источник знаний и критерий их истинности, и его возможностями для организации учебно-познавательной деятельности учащихся.

Значение демонстрационного физического эксперимента заклю­чается в том, что:

- учащиеся знакомятся с экспериментальным методом позна­ния в физике, с ролью эксперимента в физических исследованиях (в итоге у них формируется научное мировоззрение);

- у учащихся формируются некоторые экспериментальные умения: наблюдать явления, выдвигать гипотезы, планировать эксперимент, анализировать результаты, устанавливать зависимо­сти между величинами, делать выводы и т.п.

Демонстрационный эксперимент, являясь средством наглядно­сти, способствует организации восприятия учащимися учебного материала, его пониманию и запоминанию; позволяет осущест­вить политехническое обучение учащихся; способствует повыше­нию интереса к изучению физики и созданию мотивации учения.

Демонстрационные опыты должны удовлетворять следующим

требованиям:

- выразительность опыта - он должен достаточно просто и от­четливо показать сущность изучаемого процесса, явления;

-убедительность опыта - просмотр опыта не должен приво­дить к двойственному или неправильному толкованию, а убеди­тельно показывать то, что следовало показать;

-надежность опыта, т.е. возможность повторного его показа (надежность - это и уверенность учителя в том, что опыт будет осуществлен);

- кратковременность - опыт не должен занимать на уроке мно­го времени;

- занимательность - опыт должен вызывать у учащихся интерес;

- видимость - опыт должен быть отчетливо виден всем уча­щимся в классе;

- соответствие правилам безопасного труда.

Вопрос о продолжительности опыта не имеет однозначного ответа. Действительно, обычно принято считать, что опыт дол­жен быть кратковременным (1-3 мин), однако часто возникает потребность повторить его несколько раз или вернуться к нему в конце обсуждения изучаемого вопроса. Иногда оказывается целе­сообразным использование одной экспериментальной установки для обсуждения серии проблем, для организации на ее основе экс­периментальных упражнений.

Подготовка учителя к проведению демонстрационных опытов.

При подготовке демонстрационного эксперимента к уроку учитель обычно выполняет следующую последовательность действий:

- определяет дидактическую цель опыта и его место в структу­ре урока или этапе урока;

- четко формулирует, какое явление, или свойство вещества, или устройство собирается демонстрировать;

- определяет элементы экспериментальной установки: объект исследования, воздействующий элемент, управляющий элемент, индикатор;

- составляет принципиальную схему экспериментальной уста­новки;

- определяет методом прикидки параметры элементов экспе­риментальной установки;

- выбирает вариант экспериментальной установки и подбирает приборы, руководствуясь их эксплуатационными возможностями и дидактическими требованиями к демонстрационному экспери­менту;

- собирает демонстрационную установку;

- продумывает расположение приборов на демонстрационном столе и подбирает средства, позволяющие обеспечить наилучшую видимость демонстрации.

Технология проведения опытов. Технология демонстрационно­го опыта предполагает определение этапов этой работы, которые должны следовать один за другим и при их правильном выполне­нии привести к конечному, запланированному результату.

Демонстрационный эксперимент может использоваться на уроках физики для решения таких дидактических задач, как:

- мотивация изучения нового материала;

- выдвижение познавательной задачи;

- создание проблемной ситуации;

- проверка гипотезы;

- получение индуктивного вывода;

- проверка дедуктивного вывода (теоретического предсказа­ния, выведения следствия и т.п.);

- иллюстрация объяснения учителя.

Независимо от целей демонстрации опытов можно указать общую систему действий, которые выполняет учитель, показывая

опыт учащимся:

- создание мотивации и организация внимания учащихся;

- формулирование познавательной задачи;

- описание экспериментальной установки;

- выделение объекта наблюдения;

- выполнение эксперимента, при необходимости его повторение;

- фиксация результатов эксперимента;

- анализ результатов и обсуждение выводов.