Домашний исследовательский практикум по физике: Определение, место и значение в учебном процессе

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ ИКТ В ОБУЧЕНИИ

И. М. Зенцова

ДОМАШНИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИКЕ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ, МЕСТО И ЗНАЧЕНИЕ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

В статье уделяется внимание понятию домашнего исследовательского практикума, классификации домашних лабораторных работ. Рассматривается использование технологии "Конструктор школьных сайтов" для организации домашнего исследовательского практикума.

Статья будет полезна практикующим и будущим учителям в разработке курса предпрофильной подготовки, а также для того, чтобы разнообразить домашнюю работу школьников.

При обучении физике в средней школе экспериментальные умения формируются при выполнении самостоятельных лабораторных работ.

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

- фронтальные лабораторные работы по физике;

- физический практикум;

- домашние экспериментальные работы по физике [II, с. 334].

Рассмотрим более подробно последний

вид.

В "Теории и методике обучения физики" под ред. С. Е. Каменецкого, Н. С. Пурышевой дается следующее определение: "Домашние лабораторные работы - простейший самостоятельный эксперимент, который выполняется учащимися дома, вне школы, без непосредственного контроля со стороны учителя за ходом работы." [II, с. 342]

О. Ф. Кабардин отмечает, что это "одна из форм индивидуальной внеурочной работы по физике" [2, с. 124]

В. Ф. Шилов считает, что "система домашних экспериментальных заданий может быть представлена как многоуровневый физический практикум" [12, с. 51].

В дальнейшем будем придерживаться следующего определения: домашний

исследовательский практикум - это один из видов лабораторных занятий, в котором учащиеся вне школы самостоятельно проводят экспериментальные задания.

Домашний практикум по физике - это форма обучения, известная еще с 1951 г., когда вышло первое издание книги "Опыты и наблюдения в домашних условиях по физике"

С. Ф. Покровского. Во втором издании этой книги автор обращает внимание на задачи домашних экспериментальных заданий.

"В основу работы ... положим три основные задачи:

1. Доводить изучение каждого физического явления до осязательного и действенного восприятия его самим учащимся посредством всех органов, воспринимающих реальный окружающий мир.

2. Подбирать для домашних заданий такие работы, которые, являясь ценными в деле изучения и понимания физики в детском возрасте, были бы интересными по содержанию, простыми по выполнению и оборудованию, не требовали бы от учащихся почти никаких материальных затрат и в то же время легко поддавались контролю преподавателя.

3. Работы учащихся не должны быть слепым подражанием установившимся шаблонам. Они должны заключать в себе

© Зенцова И.М., 2008

широчайшее проявление собственной инициативы, творчества, исканий нового" [7].

Эти задачи актуальны и в настоящее время.

Е. В. Оспенникова считает, что "домашний лабораторный практикум целесообразно проводить после изучения больших блоков школьной программы. Такой режим обучения не только обеспечивает последовательное повторение учебного материала, но и его целостное и более глубокое осмысление школьниками. Использование бытовых материалов и предметов позволяет видеть физические явления, понимать и использовать законы их протекания в контексте жизненных ситуаций" [6, с. 286]

Домашние лабораторные работы могут быть классифицированы в зависимости от используемого при их выполнении оборудования:

- работы, в которых используются предметы домашнего обихода и подручные материалы (мерный стакан, рулетка, бытовые весы и т. п.);

- работы, в которых используются самодельные приборы (рычажные весы, электроскоп и др.);

- работы, выполняемые на приборах, выпускаемых промышленностью [II, с. 342].

0. Ф. Кабардин предлагает другую классификацию. С методической точки зрения представляет интерес классификация работ по тем задачам и целям, которые преследует учитель при организации домашнего экспериментирования.

Задачи эти могут быть следующими: развитие интереса учащихся к физике, к выполнению опытов и наблюдений; развитие конструкторских способностей и технической смекалки школьников.

Согласно этим задачам О. Ф. Кабардин выделяет:

- домашние опыты и наблюдения,

- домашние задания по конструированию приборов и моделей [2, с. 124, 125].

В. Ф. Шилов делит домашние лабораторные работы по степени сложности.

1. Воссоздание, идентификация, наблюдение и описание физических явлений и процессов.

2. Изучение устройства, принципа действия, сферы применения измерительных приборов (сопровождающих практически каждого человека всю жизнь).

3. Измерение физических величин для установления физических закономерностей и условий выполнения физических законов.

4. Конструирование измерительных приборов, экспериментальных установок, моделей и электрических схем для углубленного изучения явлений природы [12, с. 51, 52].

Считаем, что для нас наиболее приемлема классификация В. Ф. Шилова.

В книге "Опыты и наблюдения в домашних условиях по физике" С. Ф. Покровского [7] экспериментальные задания дифференцированы. Автор предлагает задания всему классу, группе учащихся, отдельным учащимся, индивидуальные.

Дифференциация материала прослеживается и в "Сборнике экспериментальных заданий и практических работ по физике"

О. Ф. Кабардина, В. А. Орлова [3].

В этой книге учебный материал представлен в трёх частях: теоретические сведения, подготовительные экспериментальные задания, экспериментальные исследования уровня Международных физических олимпиад.

Домашний учебный эксперимент не может быть полностью самостоятельным, лишенным руководства со стороны учителя. Необходимы компьютерные технологии поддержки домашнего физического эксперимента.

Использованием компьютерных технологий в исследовательской деятельности учащихся по физике в классе занимается

А. Н. Сергеев, А. В. Сорокин, Н. Г. Торгашина, Е. А. Ходос, А. С. Чиганов и др.

При этом внимание авторов сосредоточено на вопросах методики формирования у учащихся умений работать с "готовыми" виртуальными объектами [10].

В условиях информатизации общества целесообразно использовать современные технологии, например "Конструктор школьных сайтов" [13].

Применяя конструктор сайтов, можно создать сайт, в котором отражается система заданий, позволяющая школьникам в домашних условиях решать исследовательские задачи с минимальным оборудованием.

При создании его содержания использовались книги [I, 3, 4, 7, 9, 10].

В соответствии с предлагаемой Е. В. Ос-пенниковой моделью школьного учебника [5, с. 42-47] в домашний исследовательский практикум целесообразно включить некоторые из тех элементов:

1) структурно-логическая схема организации научного знания;

2) тематическая, системная и содержательная "упаковка" научной информации;

3) модель гипертекста;

4) изложение содержания учебного материала, сопровождаемое мультимедийными эффектами;

5) блок оперативной справки;

6) оперативный мониторинг учебных успехов школьников.

С] Ими'риние дні її Мік іоїоГЕ >іііі«і іія-1 Ікріоісі

Ї*ІЛ Е-і-і Нзб(№№С СвфШС ОфДОЛ

^Н4№| - и] ДД , . Изймти Э'д в - [ ла а

¥) Гкрйяод Ссылки № Цньт Епіятей 5^*, є-

Измерение длин

1 Ьэучнви^СЬ ПОЛЬЗ№3110С-я наСШТа&нЩИ ЛННЄЙКОГЇІ и лентой В КЛКСЄ, измерите При ПОМОЩИ эти:-; приборов ДЛИНІ? следующий примете* и расстояния ддма и запищит* в тетрадь

* длину указательного пальца,

* длину лдагя, т. е расстояние от конца локтя до конца среднего палс-ца,

* ОКруЖмОСТь шеи, ОКруКнйСТь ПОЛОВЫ),

* длину карэндаШЭ. спички, игзпки; дп,1 чу, пурину и высоту спичр-чмей к свайки; длину и ширим~у СРФФЙ камчдгы.ГЗ, С.9]

2. проверьте справедливости правила Леонардо да Ауич-и,

* Иямврьти? свой рост: встанет? спимрГа к косяку раскрытой двери и плотно прислонитесь, голову держите

прмк-з. Попроси Г*! КОҐО-ННбуДЬ С ІЇОМОЩЬЮ уГСЛЬ"ИКи ЛОСтаВИТЬ Неї КОС ИКС НйбоЛЬШуМ ЧЙрТОЧКу г:ирлчдли.ам.

Измерьте рассмїямие от пола до отнечеиной черточки в са«рнметрак и мчдлимечрэ*.

Рис. I

В состав домашнего исследовательского практикума вошли следующие блоки: простейшие измерения, механика, теплота, электричество, оптика. Тема "Простейшие измерения" не выделяется специально в учебниках, но на ней следует остановиться, поскольку школьникам необходимы сведения о точности измерений, о различных способах измерения, знание правил техники безопасности при работе с приборами.

Каждая тема в домашнем исследовательском практикуме представлена в виде модуля. Состав модуля образуют:

1. Дифференцированные задания для самостоятельной работы учащихся (рис. I, а,

б, в).

2. Рекомендации по выполнению заданий для самостоятельной работы (рис. 2).

3.Подробная историческая справка о жизни и деятельности ученого (рис. З).

4. Связь между единицами измерения (рис.

4)

[Ъ Глппшля

Прос Т!!> ШИП

иэмирынин

Пк. Погрешности измерений

гк| Определение цены деления

Измерений

и способов ряд Г

~ Леонардо де — Йинчи

О Миры длины

П-ІЙ

ЙЧМирИ'НИП

ИЛЦіЩіЛДиЙ

Опредвлннин

объемов

Определение

массы

ипщп-пгш

|-к Иэмгсргснип причин/

р. Опрыдилонии

скорости

Ь Меклнийв

£1 IIлмер?шм- дичи Мкюи)11 1п1«-гп#1 Гмр1а1«| - бл

Ф*нп ГЪивд №й ИЙ0*«» С**вн< спрма 3

ф пни  _,. *' £ Й Рпвнс* фихо*-* 4$ *4 - у Ц

••  #^С:^тад1..1рго5ы6‘(р5ы1.ЬЫ “ й п«(|«щ -ЦП1 * Ч9Л№ ШШЙЙ 5№Ду ф'

еъй ЭшЛКТрт.Ч1М= ТПП

СгШI Оптика О ЛитераГура

* расе № тори 16н1альнСй Прямей Не »ДУ кйицаип Средних пальцев рК1ф4£1ерТьнк рук

* Сравните эта рассю»»*-! длинойсеовло растз, Уболничхтва людей эти расстояния равны, что впервые было пвдмечено Леонардо да Винчи.

ЭДПнилчты и :^пгчшIгщ рлс;йянп* н4л<ду канцДнн Средних ГшЛьц« р^фйсайртык рук. ч длину снОйГО рйСТД (эти .данныВ иагуг ррнГОДнГьСЯ для некОГПрык измерений). ГЭ. С.13|

3. Исследуйте зависимость не^ду своим ростом утром н вечвдон

> идмв^фт* спаи рас' »*ч«рри, к4к о пргдняущ'Ч! ид тин. ипниитс рл^гстлт шпп'шия и д,1и

Проделаете та же самсе утром. С-:ва запишите результат нсрэенч-е реэулыатн вечерче*^ и у|реинега измерений

» Псп^-лтч-^е результаты учащ№с.л »?жна афармит».л вид» таблицы в классе-

Фамилия, ИМЯ Ы55раст

13, с,13]

4. Мпгоите паннус н научнтме им птпптвея. Нониус служи? для получения Более точного отсчета при измерении длин небог»1ии* «п. Он цццршлавт собой добавочную шкалу, которая может передвигаться вдоль ос-овиой икшы. Каждое деление иониуса меньше каждого деле«.-.в ог.нвв»*й икай на (Ы сто величин». Так, если одно деление основной шкалы равно 1 см (или 1 мм), то одна деланна нониуса равно а,3 см (или 0,9 нм), Нониусон пользуются так- Один конец предмета (длину которого надо измерить) приклади-аки к нули дну делению основной шкалы, а к друпочу концу прижимтт ноннус, следя ва те*, чтобы боковая сторона личей*«-нониуса била плотно лрнжэга к линейке основной шкалы, ‘йобы уз^эть.,

Рис. I

Рис. I

Рис. 3

СЬ Г л ап на и _ Гірше ї|Ашип

" измерения гі Погрешности измерений

Пк Определение ц лнм длллмия

ек& И змпрпнип длин

~ И ЗМПрЛіНИЯ

Списибип ряде

р. Дшшдшиим

Винчи  Меры ДЛИНЫ

^ Измерение'

* ппоідвдей

Определение

обьігпап

Опрпдаланип п-ассы гуа Пли г НОС Iь ' вещества

Е1 Й4*ры д~|||ны Мк 1пЕ£!1пе!( 1 хр(о-| с \=ММ

С-!м г |Гф№Л ЕЦ& Седаис Сдана 9

1^) М4МД -  ^ 1 у ' ЧЛчнн» ' $ ъ , £1

АДР*С Хт1 ^1 Э Пцикод № №№№1Н фч

О Г .11 Л ЧИЛИ

Г 1р«1С I I! ? ШИВ " измерения р. Погрешности измерений л Определение цпнм дплгемля ГКдйЕ И эмпренип длин п- 1/ЯМ41рПННЯ СписОЁОМ |1НД1. г-. Л и имарди да Винчи

3 Меры длины 1

1 Кн = 10 СО м 1 м = 10 Дм = 100 СМ 1 ДИ = 10 СИ 1 СМ = 10 ММ 1 И = 0,001 ИМ 1 ДН = 0,1 М 1 СМ Я 0,01 И

П МвОЫ№пЫ

^Иэмсренчб ппоицвдеН

Опцвдчлннив объпнап

Олрпдплонип массы

„^ Пло Л НОЕ ТЕ» ' бвщ&ствл

^ Измерение ПрП-ЧПМг': -1

р. Ппрпдплпиип СКОрОСТИ

№1 Ммманика

^ ..глт^мгрч;!

Рис. 4

Существует два вида изображений: статические и динамические, т. е. меняющиеся со временем. К статическим изображениям можно отнести обычные, неподвижные изображения, например фотографии с цифрового фотоаппарата. К динамическим изображе-

№

ниям относятся те, которые меняются со временем, например, меняют цвет, происходит какое-то дейст-

вие, движение и т. д. [8, с. 125]

Оба типа изображений используются в домашнем исследовательском практикуме по физике.

Динамические изображения можно назвать по-другому - анимационные изображения или анимационные ролики.

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов включает

достаточно большое количество анимаций [14].

Примером может служить рисунок и анимационный ролик, иллюстрирующие (рис. 5) принцип работы шлюза [15].

Учащиеся увидят, как применяется

Рис. 5

Рис. б

программа Microsoft Office Excel, анализируя данные таблиц и составляя диаграммы (рис.

б).

Дети осваивают новые программы, например, программу Atlast Software Sketchup vЗ.OЛO2, служащую для быстрого создания, просмотра и редактирования ЗD - моделей.

Учащимся будет несложно освоить эту программу.

Можно выделить следующие типы заданий с этой программой.

1. Предложить учащимся по готовым чертежам построить дома из подручных материалов модели (калориметра и т. д.).

2. Построить модель (термоса, мензурки и т. д.) при помощи программы Atlast Software Sketchup vЗ.O.1O2.

3. Построить модель при помощи программы Atlast

Software Sketchup vЗ.O.1O2 и внести необходимые данные для решения задачи по этой модели.

4. Составить и решить задачу по данным, отмеченным на рисунке. Например: определите вещество, из которого изготовлен брусок (данные найдите на рис. 7).

Рис. 7

Самостоятельное изготовление виртуальных приборов, составление и решение задач по моделям, созданным при помощи программы Atlast Software Sketchup v3.0.102, позволит учащимся научиться проектировать на компьютере и изучать физические явления.

Результаты выполнения заданий учащиеся вносят в свой сайт, созданный по этой же технологии.

Таким образом, домашний исследовательский практикум находит своё место в курсе обучения физике в 7-9 классах как в качестве одной из форм домашней работы, так и в виде курса предпрофильной подготовки, при этом в основе создания домашнего исследовательского практикума лежит технология "Конструктор школьных сайтов".

Библиографический2список

1. Албычев П. В. Самодельные приборы по физике / П.Ф. Албычев. М.: Гос. учеб.-пед. изд-во Министерства просвещения РСФСР, 1950. 279 с.

2. Внеурочная работа по физике/ О. Ф. Кабардин, Э. М. Браверман, Г. Р. Глущенко и др.; под ред. О. Ф. Кабардина. М.: Просвещение, 1983. 223 с.

3.Кабардин О. Ф. Сборник экспериментальных заданий и практических работ по физике: 9 - 11-й классы : учеб. пособие для учащихся общеобразоват. учреждений/ О. Ф. Кабардин, В. А. Орлов; под ред. Ю. И. Дика. М.: АСТ: Астрель: Транзиткнига, 2005. 239 с.

4. Малафеев Р И. Творческие задания по физике в VI - VII классах: пособие для учителей / Р.И. Малафеев. М.: Просвещение, 1971. 88 с.

5. Оспенникова Е. В. Моделирование учебного процесса по физике в средней общеобразовательной школе. Ч. 2. Система методов обучения / Е.В. Оспенникова ; Перм. гос. пед. ун-т. Пермь, 2001. 198 с.

6. Оспенникова Е. В. Основы технологии развития исследовательской самостоятельности школьников. Эксперимент как вид учебного исследования: Учеб. пособие / Е.В. Оспенникова; Перм. гос. пед. ун-т. Пермь, 2002. 315 с.

7. Покровский С. Ф. Опыты и наблюдения в домашних заданиях по физике. 2-е изд. /

С.Ф. Покровский. М.: Изд-во АПН РСФСР, 1963. 415 с.

8. Редкун В. Н. Создание компьютерных анимаций для учебного процесса по физике/

В.Н. Редкун //Вестник Перм. гос. пед. ун-та. 2006. Вып.2. С. 125-134.

9. Соколова Е. Н. Простой физический опыт / Е.Н. Соколова. М.: Просвещение, 1969. 127 с.

10. Сорокин А. В. Физика: наблюдение, эксперимент, моделирование. Элективный курс: Методическое пособие / А. В. Сорокин, Н. Г. Торгашина, Е. А. Ходос, А. С. Чиганов. -М.: БИНОМ: Лаборатория знаний, 2006. 175с.

11. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С. Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская и др.; под ред. С. Е. Каменецкого, Н. С. Пу-рышевой. М.: Изд. центр Академия, 2000. 368с.

12. Шилов В. Ф. Многоуровневый физический практикум в домашних условиях / В.Ф. Шилова// Физика в школе.1998. №5. С.51-54.

Список ресурсов Интернет

13. http: //www.edusite.ru

14. http:// school-collection.edu.ru

15. http://school-collection.edu.ru/dlrstore/ 7802304-57bc-4fdb-ae78-d1c481245954/ 036.swf