Элементы проблемного обучения как метод и средство мотивации учения при изучении темы физики

Элементы проблемного обучения как метод и средство мотивации учения при изучении темы физики "Световые явления"

Е.В. Емельянова, П.В. Скулов 

Формирование мотивации учения является одной из центральных проблем современной школы. Радикальные изменения в нашем обществе, начавшиеся в 1991 году, существенно изменили мотивацию получения образования. Сегодня большинство старшеклассников хочет приобрести гуманитарную, юридическую или экономическую специальность. Это существенно снижает интерес к изучению предметов естественнонаучного цикла, к которым и относится физика. Кроме того, интерес к физике снижается, во-первых, из-за сложности преподавания, во-вторых, из-за однообразности преподнесения учебного материала. Необходимо мобилизовать резервы внутреннего активного отношения самих школьников к учебному труду. Для этого, как рекомендуют В.Н. Максимова, Л.А. Иванова и другие ученые, нужно использовать все виды проблемно-развивающего обучения.

Теория проблемного обучения достаточно хорошо разработана. Этой проблемой занимались многие психологи и педагоги, такие как М.И. Махмутов, И.Я. Лернер, А.М. Матюшкин, Н.М. Зверева, Р.И. Малафеев и другие.

Исследования в этой области показали, что проблемное обучение будит и формирует интерес к учению, развивает инициативу ученика в познании, способствует пониманию внутренней сущности явлений и процессов, формирует умение видеть проблему и т.д.

Сущность проблемного обучения состоит в создании учителем цепи проблемных ситуаций и управлении деятельностью учащихся по самостоятельному решению учебных проблем. Следовательно важнейшими понятиями в проблемном обучении являются проблемная ситуация и учебная проблема. 

Сущность проблемной ситуации заключается в противоречии между известными школьнику сведениями и новыми фактами, явлениями, для понимания и объяснения которых прежних знаний недостаточно.

Действия ученика при создании учителем проблемной ситуации проходят в следующей логической последовательности:

-анализ проблемной ситуации;

-формулировка (постановка) проблемы или осознание и принятие формулировки учителя;

-решение проблемы: выдвижение предположений; обоснование гипотезы; доказательство гипотезы (теоретическое или экспериментальное); 

-проверка правильности решения.

Таким образом, областью выбранного нами исследования являлась теория и методика проблемного обучения. Более подробно автор занимался теорией и методикой проблемного обучения при изучении темы физики <Световые явления>. Но в проанализированной литературе по данной теме был обнаружен неполный и разобщенный материал. Поэтому необходимо было систематизировать и разработать дидактический материал проблемного содержания и описать методику его применения по теме <Световые явления>.

Можно предположить, что при использовании элементов проблемного обучения на уроках физики у учащихся повысится интерес и, как следствие, повысится успеваемость.

Практическая значимость данной работы заключается в том, что разработано методическое пособие для учителя, в состав которого входят важнейшие средства организации проблемного обучения: проблемные вопросы, задачи, задания, наглядность, речь, а чаще их сочетание.

Проблемные вопросы: они должны быть сложными настолько, чтобы вызвать затруднение учащихся, и в то же время посильными для самостоятельного нахождения ответа. Например, мы предлагаем такие вопросы: может ли человек бежать быстрее своей тени? Как можно изменять оптическую плотность среды? Что бы увидели мы вокруг, если бы все предметы стали отражать свет не диффузно, а зеркально? При каком условии плоское зеркало может дать действительное изображение? Рассмотрим более подробно последний вопрос. Учащиеся знают, что изображение в плоском зеркале всегда мнимое, возникает противоречие. Начинается поиск решения. Учащиеся должны догадаться, что если на зеркало направить сходящийся пучок света, то получится действительное изображение.

Следующее средство - задачи. Если познавательная задача содержит новые для учащихся понятия, факты, способы действия, то она проблемна по содержанию. С помощью задачи можно поставить учебную проблему перед изучением нового материала с целью возбуждения интереса. Например, перед самостоятельным изучением темы <Зеркальное и рассеянное отражение> мы предлагаем такую задачу: зеркало способно отражать 90% световой энергии, но снег тоже отражает около 80% световой энергии. Почему же мы не видим своего отражения на снегу?

Большую проблемность содержат в себе задачи на доказательство. Например, мы рекомендуем такие задачи: докажите, что изображение в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от него, на каком перед ним находится источник света. Или доказать закон отражения света.

Следующее средство - задания. Задание является проблемным, если оно нацеливает ученика на действия, вызывающие появление познавательной потребности в новых знаниях и способах, без которых задание не может быть выполнено. Примером такого задания является следующее: расположив спичку между глазом и книжным текстом, закройте ею какое-нибудь слово. Попробуйте затем сделать то же самое, держа спичку на расстоянии 1-2 см от глаза. В этом случае текст будет виден <сквозь спичку>. Почему? Это задание вызывает потребность в изучении темы <Распространение света>.

Предъявление учащимся проблемных заданий практического характера своим содержанием уже вызывает интерес учащихся, вовлекает в активную познавательную деятельность, т.е. создает проблемную ситуацию. Например, мы предлагаем такое задание. Имеются собирающая и рассеивающая линзы. Каким образом, не измеряя фокусных расстояний, можно сравнить оптические силы линз? Сравните. Учащиеся на данном этапе знают, какие бывают линзы, что такое фокус, фокусное расстояние. Они также знают, что оптическая сила линзы обратно пропорциональна её фокусному расстоянию. Поэтому возникает затруднение: как же сравнить оптические силы линз, не измеряя фокусного расстояния. Ребята должны глубже разобраться в величине оптическая сила. Понять, что она характеризует преломляющую способность линзы и догадаться сложить эти две линзы так, чтобы совпадали их главные оптические оси. Затем попытаться получить изображение от удаленного источника. Если изображение получается, то оптическая сила собирающей линзы больше. Если оптическая сила рассеивающей линзы больше, то изображение не получится.

Следующее средство - наглядность, в частности, использование физических экспериментов. Наблюдение новых, подчас неожиданных эффектов возбуждает познавательную активность учащихся, вызывает острое желание разобраться в сути явления.

Методика включения эксперимента в канву урока может быть самой различной. Его можно успешно использовать и перед изучением нового материала. Например, мы рекомендуем предпослать построению изображения предмета в плоском зеркале демонстрацию проблемного опыта со стеклом и свечами. Проблема в том, можно ли без построения изображения предмета в плоском зеркала указать место изображения, его величину и определить, какое получается изображение?

Эксперимент можно использовать и для изучения нового материала. Например, при изучении темы <Недостатки зрения> мы предлагаем продемонстрировать установку, имитирующую ход лучей в нормальном глазу человека. Затем привлечь учащихся к выполнению опытов по устранению близорукости и дальнозоркости.

И, наконец, эксперимент можно использовать при закреплении изученного материала. Например, целесообразно продемонстрировать опыт, показывающий, что двояковыпуклая линза не всегда является собирающей, а двояковогнутая - рассеивающей.

Только на уроках невозможно в полной мере учитывать индивидуальные особенности учеников. Поэтому необходимо подчеркнуть большую роль проблемных домашних заданий. Они могут быть исследовательскими, например, исследуйте, зависит ли фокусное расстояние собирающей линзы от среды, в которую она помещена (воздух, вода). Могут быть конструкторскими, например, сконструируйте оптическую систему, которая увеличивает предметы, находящиеся у её левого конца, и уменьшает предметы, расположенные у её правого конца. Могут быть рационализаторскими, например, усовершенствуйте перископ таким образом, чтобы он позволял глядеть за собой.

Проблемные домашние задания открывают более широкие возможности развития одаренных и интересующихся физикой учеников. Этим ребятам наряду с общими заданиями дают ещё индивидуальные. Например, мы предлагаем такие задания: определить фокусное расстояние двояковогнутой линзы или определить фокусное расстояние вогнутого зеркала и, исследовать, как зависит характер изображения предмета от расстояния до зеркала.

Но проблемные задания полезны не только для <сильных> и <средних> учеников. Почти в любом классе имеются учащиеся, не проявляющие интереса к физике. Для этих учеников могут быть также очень полезны несложные индивидуальные проблемные задания. Например, мы рекомендуем такое задание: изготовьте ледяную линзу и определите её фокусное расстояние.

Для проверки эффективности элементов проблемного обучения был проведен педагогический эксперимент в гимназии © 40. Для этого были взяты два общеобразовательных класса: 9''a'' - контрольный и 9"в" - экспериментальный. Результаты контрольного среза в экспериментальном классе немного выше, чем в контрольном. Ранжирование, проведенное до и после эксперимента, показало, что интерес к физике в 9"в" незначительно повысился.

Таким образом, можно предположить, что при длительном использовании элементов проблемного обучения интерес к предмету повысится и, как следствие, повысится успеваемость.