«В.И. ЗАГВЯЗИНСКИИ, М.М. ПОТАШНИК КАК УЧИТЕЛЮ ПОДГОТОВИТЬ И ПРОВЕСТИ ЭКСПЕРИМЕНТ ...»

Корректировка гипотезы, экспериментальной методики (технологии, структуры, алгоритма действий и т.п.).

10. Оформление результатов эксперимента

Подготовка выступления на заседании педагогического совета школы, конференции, научно-методического отчета на заседаниях лабораторий, кафедр, ученых советов, подготовка рекомендаций, текста доклада, статьи в журнал или сборник тезисов по итогам экспериментальной работы. Целостное описание опыта по итогам проведенного эксперимента. Требования к итоговому отчету и комплекту отчетных документов (программы, методики, рекомендации, пособия и т.д.). Подготовка диссертации по материалам исследования. Подготовка автореферата для защиты диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук.

11. Регулирование отношений людей в ходе экспериментальной рдботы

Социально-психологические особенности положения учителя-экспериментатора в педагогическом коллективе. Объективные и субъективные причины возникновения конфликтов в ходе опытно-экспериментальной работы. Формирование заинтересованного, доброжелательного отношения к тем, кто ведет эксперимент. Предупреждение «звездной болезни», преодоление захваливания и необоснованных притеснений учителей-экспериментаторов.

12. ЛИЧНОСТЬ ПЕДАГОГА-ИССЛЕДОВАТЕЛЯ

Условия мотивационной готовности к поиску. Способы развития и саморазвития творческих педагогических и исследовательских способностей. Понятия о педагогической логике и способах развития логического педагогического мышления. Способности к интуитивному постижению нового и к педагогической импровизации. Педагогический артистизм. Морально-волевые качества педагога-экспериментатора.

* * *

Литература

Анастази А. Психологическое тестирование. — М., 1982. — Кн. I.

Атаханов Р.А. Математическое мышление и методика определения уровня его развития / Под ред. В.В.Давыдова. - М.; Рига, 2000.

Бабанский Ю.К. Проблемы повышения эффективности педагогических исследований. — М., 1982.

Валеев Г.Х. Методология и методы психолого-педагогического исследования — Стерлитамак. 2002.

Выготский Л.С. Проблема обучения и умственного развития в школьном возрасте // Избр. психол. исследования. — М., 1956.

Гершунский Б.С. Педагогическая прогностика. Методология. Теория. Практика. — Киев, 1986.

Гершунский Б.С. Образовательно-педагогическая прогностика. — М., 2003.

Гласе Дж., Стенли Дж. Статистические методы в педагогике и психологии / Пер. с англ. под общ. ред. Ю.П.Адлера. - М., 1976.

Голубев Н.К., Битинас Б.П. Введение в диагностику воспитания. - М., 1989.

Загвязинский В.И. Методология и методика дидактического исследования. — М., 1982.

Загвязинский В.И. Организация опытно-экспериментальной работы в школе. - Тюмень, 1993.

Загвязинский В.И., Атаханов Р. Методология и методы психолого-педагогического исследования. - М., 2001.

Краевский В. В. Методология педагогического исследования: Пособие для педагога-исследователя. - Самара, 1994.

Краевский В.В. Соотношение педагогической науки и педагогической практики. — М., 1977.

Кэмпбелл Д.Т. Модели экспериментов в социальной психологии и прикладных исследованиях. - СПб., 1996.

Маслак А.А. Основы планирования и анализа сравнительного эксперимента в педагогике и психологии. — Курск, 1998.

Некрасова Н.И. В помощь педагогу, приступающему к экспериментально-исследовательской работе. — Калининград, 1989.

Поташник М.М. Право на эксперимент // Народное образование, 1989, № 9.

Скалкова Я. и коллектив. Методология и методы педагогического исследования. — М., 1989.

Скаткин М.Н. Методология и методика педагогического исследования - М., 1986.

Управление развитием школы / Под ред. М.М.Поташника и В.С.Лазарева. - М., 1995. - Гл. IV, VI.

Эксперимент в школе: организация и управление (Рекомендации для руководителей школ и учителя) / Под ред. М.М.Поташника. - М., 1992.

* * *

От авторов. Далее мы предлагаем познакомиться с программами экспериментов, подготовленными учителями трех школ России. Обращаем внимание читателя на тот факт, что все эти три программы совершенно разные и по сути (содержанию) экспериментов, по стилю изложения и по форме представления материала. Читатель увидит три разные личности современных российских учителей, и, мы надеемся, подумает о себе, сравнит себя, свои интеллектуальные, научно-методические и другие возможности с тем впечатлением, которое оставит текст представленных программ. Кто-то почувствует, что способен на большее (и это замечательно), кто-то ощутит, что, как говорят, не дотягивает в чем-то до уровня учителей, опыт которых представлен в брошюре (и это тоже полезно).

И еще одно примечание. Мы не скрываем, что рецензировали, редактировали, корректировали представленные читателям программы. Именно это обязывает нас предупредить читателя: мы видим некоторую несогласованность каких-то фрагментов программ, но мы намеренно оставили почти все, как есть, поскольку для нас важнее было сохранить для читателя возможность увидеть за строками текста неповторимую оригинальную личность каждого учителя-экспериментатора. Недостатки, которые увидит читатель, ни в коей мере не умаляют ценности идей и опыта, который добровольно представили три учителя России на суд своих коллег, что говорит об их открытости для дискуссии (места их работы названы). Мы убеждены: прочитав представленные программы, учитель несомненно приобретет хороший опыт разработки методических материалов для своих экспериментов, а потому захочет пробовать, экспериментировать, творить — создавать новую, более прогрессивную, чем это было прежде, личную образовательную практику. И это главное, ради чего готовилась и издавалась эта брошюра. Вопросы и у нас к авторам остались, но они не умаляют методической и педагогической ценности представленных программ.

Приложение 2

Комментарий экспертов. О программе эксперимента учителя Любови Юрьевны Довженко. Нам эта программа (как и каждая в этой брошюре) особенно дорога. Чтобы понять почему, нужно представить себе, где живет и работает учитель. Город Тулун — маленький провинциальный (до Москвы — 5 тысяч километров) городок Иркутской области. До ближайших научных библиотек и научных центров, институтов повышения квалификации, высших учебных заведений и т.п. — 500 километров на запад (до- Красноярска), примерно столько же на восток (до Иркутска), кругом тайга. У автора программы эксперимента не было научного руководителя или консультанта, она не имеет ученой степени. И в то же время анализ текста показывает, что Любовь Юрьевна — квалифицированный учитель-исследователь, человек творческий, действительно специалист высшей категории, которым могут гордиться и школа, где она работает, город и область, где она живет, и российское образование.

Учитель XXI века — это прежде всего учитель эрудиционного типа, а значит свободно владеющий знаниями всех учебных дисциплин школьного образования (и не только ими). В связи с этим отнюдь не максималистским требованием мы хотим задать читателям вовсе не риторический вопрос: «А Вы свободно владеете знаниями по смежным предметам, чтобы преподавать их и осуществлять, как предлагает Л.Ю. Довженко, межпредметную координацию учебного материала?». Наши опросы показали, что большинство учителей математики ни при каких условиях не хотят преподавать физику, как и большинство учителей физики боятся браться за преподавание математики. Достоинство учителя-экспериментатора Л.Ю. Довженко состоит и в том, что она является специалистом, свободно ориентирующимся как в математике, так и в физике. И не только в них, но и в дидактике (обращаем внимание на свободное владение учителем теорией и методикой оптимизации обучения), в психологии обучения и других областях знаний.

Межпредметная координация учебного материала по физике и математике, преподаваемыми одним учителем в одном классе

(Разработчик — Довженко Любовь Юрьевна, учитель средней школы № 6 г. Тулуна Иркутской области)

Краткие сведения о разработчике и исполнителе эксперимента:

образование — высшее педагогическое, педагогический стаж - 22 года, квалификация — учитель-методист, учитель высшей квалификационной категории.

Разработчик о себе. С первых лет работы в школе, обучая детей физике, я заметила, как несовершенны программы по физике и математике в плане преемственности преподавания. Эту проблему данных предметов я стараюсь ликвидировать, осуществляя преподавание математики и физики в одном и том же классе за счет межпредметной координации учебного материала.

Переработав программный материал по физике и математике за курс средней школы, я, во-первых, на примере временных связей постаралась показать, как можно скоординировать программы по физике и математике. Во-вторых, разработала рекомендации учителям физики и математики по координации содержания материала и формированию синтезированных знаний у учащихся. В-третьих, прорешала физические задачи, применяемые на уроках математического анализа при формировании таких понятий, как «тригонометрические функции», «производная», «первообразная», «интегр&т». (Задачи из учебника «Алгебра и начала анализа 10—11 кл.» Под редакцией А.Н. Колмогорова.) Это связано с тем, что многие учителя математики либо не стремятся решать задачи с физическим содержанием, либо решают их, но применяют при этом непонятную детям старую символику обозначения физических величин и единиц их измерения.

Одним из факторов совершенствования естественно-математического образования является приведение содержания учебных предметов в единую систему, а также выявление в содержании курсов математики и физики совокупности идей и понятий, обеспечивающих межпредметную координацию этих дисциплин и использование этой координации для повышения научности и доступности обучения, усиления познавательной деятельности учащихся, а в конечном счете — для улучшения качества их знаний, экономии учебного времени.

В помощь учителям физики и математики я составила обобщающие блок-конспекты по темам «Производная. Интеграл», «Применение производной и интеграла в физике и технике» (приведены здесь ниже).

Научный руководитель: не было.

Актуальность темы. В научном естествознании несколько столетий продолжается период дифференциации наук, при котором предметы научных исследований четко разграничиваются. Химики исследуют только состав и свойства химических веществ, физики сначала изучали макроскопическое состояние и физические свойства тел, а позднее — их энергию, геологи — земную кору, астрономы наблюдали отдельные тела Вселенной, а позднее — Солнечную систему и т.п.

Эта разобщенность создавала определенные барьеры, разъединяющие науки о природе, задерживала их прогрессивное развитие.

Важную роль в интеграции современного образования сыграла математизация наук о природе.

Общеизвестно, что современная физическая наука каждый свой шаг при движении вперед связывает с математикой и наоборот -многие физические идеи и понятия включаются в содержание математических наук. Есть даже такая специальная область знания -математическая физика.

Достижения современных наук о природе, имеющих общеобразовательное значение, не должно оставаться достижением только ученых. Сущность и практическое значение этих достижений должны быть раскрыты на уровне, доступном учащимся средней школы, и поняты ими.

В настоящее время естественно-научное образование учащихся средней школы обеспечивается обучением их нескольким учебным дисциплинам: природоведению, биологии, физической географии, химии, астрономии, физики.

Ни у кого не вызывает сомнений тот факт, что только при оптимальном использовании межпредметных связей (а не просто их установлении) возможно реальное повышение качества знаний учащихся. Одним из условий развития естественно-математического образования является приведение содержания учебных предметов в единую систему. Однако на этом пути имеется ряд трудностей. Проблемы создает слабая осведомленность учителей о характере реформ в смежных предметах. В результате учителя математики, иллюстрирующие некоторые разделы курса примерами из физики, используют непонятную школьникам и подчас весьма архаичную терминологию, вводят неизвестные школьникам единицы измерения физических величин, опираются на сведения, которые либо совсем не изучаются сейчас в школьном курсе физики, либо излагаются на совершенно иной основе.

Такое положение дел нельзя признать удовлетворительным. Физика не только является первым потребителем математики, а в условиях средней школы — практически главным ее потребителем, но активно участвует в формировании математического мышления школьников.

Процесс установления межпредметной координации заключается не только в том, что один учебный предмет использует информацию, усвоенную в другом учебном предмете, хотя и это, естественно, необходимо. Речь идет о более глубокой связи между учебными предметами, когда они вместе служат созданию у учащихся общих, синтезированных понятий, умений и навыков и обеспечивают развитие личности школьников.

В общеобразовательной школе изучение математики, естественно-научных и технических дисциплин происходит параллельно, и, таким образом, часто помимо нашей воли и желания не только математика используется в физике и в определенной мере даже определяет ход физического образования, но и физика, используя математический аппарат, оказывает большое влияние на качество математического образования. Эту связь-взаимодействие нужно сделать правилом, используя его сознательно и целенаправленно. К сожалению, школьные программы по физике и математике не согласованы, имеют место противоречия во времени изучения тем по тому или другому предмету, разные обозначения одних и тех же величин, разные трактовки одних и тех же понятий и т.д. В результате такой нестыковки снижается качество физико-математической подготовки учащихся.

Новая программа по физике в ряде случаев не была ориентирована на новую структуру и содержание математического образования и базировалась на прежнем объеме математических знаний. В то же время и математика далеко не в полной мере учитывает потребности нового курса физики.

По всему по этому наметившийся разрыв между школьными курсами физики и математики должен быть устранен.

Идея эксперимента заключается в выявлении в курсах математики и физики совокупности идей и понятий, обеспечивающих межпредметные связи этих дисциплин, и использование этих связей для повышения эффективности преподавания учебных предметов математики и физики и возможной экономии времени.

Замысел эксперимента состоит в том, чтобы через последовательную работу одного учителя-предметника, преподающего математику с пятого по одиннадцатый класс, а с седьмого класса и физику в этом же классе, разрешить ряд трудностей, возникающих при реализации межпредметных связей математики и физики, а также в том, чтобы готовить на уроках математики базу для восприятия физических закономерностей и одновременно использовать математический аппарат при решении задач по физике.

Это существенный резерв для облегчения как процесса обучения, так и процесса учения школьников, для повышения качества знаний по этим предметам, поиска резервов времени, которое всегда было и остается хронически дефицитным ресурсом.

Становление более тесной связи и взаимодействия курсов физики и математики может сыграть существенную роль в развитии логического мышления учащихся, в усилении доказательности и точности их суждений. Полагаем, что содержание физико-математического образования станет более взаимосвязанным, а значит и более целостным, в значительной мере устранятся противоречия между двумя противоположными тенденциями — интеграцией и дифференциацией.

Объект экспериментирования — учебно-воспитательный процесс преподавания математики и физики.

Предмет экспериментирования — межпредметная координация учебного материала при преподавании математики и физики одним учителем-предметником.

Цель эксперимента — выяснить, как межпредметная координация учебного материала по физике и математике будет влиять на получение максимально возможных результатов обучения (то есть в зоне ближайшего развития каждого ученика) по этим предметам при уменьшении расходов учебного времени и на формирование у школьников надпредметных (общеучебных) умений и навыков, обладающих свойством широкого переноса в другие области обра­зовательной деятельности.

Задачи: 1. Осуществить корректировку учебных программ по физике и математике с целью межпредметной координации учебного материала по этим предметам;

2. Выявить и преодолеть противоречия, свойственные организации процесса обучения физике и математике как смежных дисциплин; с этой целью устранить межпредметную несогласованность в трактовке ряда понятий, которые затрудняют их усвоение, не позволяют их употреблять в различных предметах, разрушают целостную научную мировоззренческую картину мира;

3. Выявить возможность формирования надпредметных способов учебной деятельности (например, таких как вычислительные, измерительные, графические умения, навыки моделирования, умения наблюдать изучаемые предметы и происходящие с ними изменения, самостоятельно работать с учебной литературой и др.) в качестве результата межпредметной координации учебного материала в процессе преподавания физики и математики одним учителем в одном классе;

4. Изучить проблему обучения учащихся умению переноса необходимой информации из одной дисциплины в другую (на примере курсов физики и математики);

5. Обогатить естественно-научные мировоззренческие представления школьников путем решения практических задач на применение знаний из физики и математики;·

6. Исследовать возможность экономии учебного времени при межпредметной координации учебного материала в процессе преподавания отдельных тем в курсах математики и физики. Гипотеза эксперимента. ЕСЛИ обеспечить межпредметную координацию учебного материала по физике и математике, выявить существенные звенья в пересечении программ этих предметов, сделать межпредметное согласование учебного материала, выявить наиболее значимые темы (идеи) программного материала, принципиально влияющие на понимание главного существенного — основных понятий, категорий, законов и т.д.,

ТО в результате реализации названного:

• получим максимально возможные качественные результаты в обучении математике и физике для каждого ученика;

• исключим ненужное дублирование материала;

• обеспечим экономию учебного времени, необходимого для совершенствования процесса обучения в целом, на прохождение наиболее трудных тем, решения творческих задач, подготовку к экзаменам, созданию психолого-педагогических условий развития личности, способствующих ее духовному и нравственному воспитанию;

• создадим условия для развития мотивов учения, что может сказаться на успешности обучения по другим предметам.

Диагностический инструмент: опрос учащихся и родителей как участников школьного образовательного процесса; тесты для учащихся; диагностические и контрольные работы.

Критерии оценки ожидаемых результатов:

1. Качество знаний учащихся экспериментальных классов в сравнении с контрольными в этой же школе и средней оценкой по городу;

2. Расходы времени на обучение физики и математики;

3. Возникновение новых показателей, свидетельствующих о развитости тех или иных сторон личности.

Сроки эксперимента: с сентября 2000 года по май 2004 года. При получении ожидаемых результатов эксперимент может быть продолжен, а опыт работы обобщен.

Этапы эксперимента.

Прогноз возможных негативных последствий.

Хотя система преподавания строится с учетом психических процессов учащихся, возможностей наилучшего восприятия ими учебного материала, отбора научных фактов, понятий, законов, теорий и методов в соответствии с закономерностями и принципами общей теории обучения — дидактики, и частными теориями обучения — предметными методиками, сам эксперимент — это метод педагогического исследования с заранее неочевидным результатом. Поэтому в реальной образовательной практике могут возникнуть новые результаты (как положительные, так и отрицательные), не спрогнозированные в гипотезе. Мой прежний опыт экспериментирования позволяет предположить возникновение следующих негативных последствий:

• перегрузка учащихся в силу востребованности новых, возможно более затратных способов изучения учебного материала;

• возникновение сопротивления новому, на преодоление которого потребуются какие-то дополнительные ресурсы;

• возникновение внутренних и внешних конфликтов между учителем и учеником, учителем и родителями ввиду разрушения традиционных способов организации учебной деятельности (по другим предметам аналогичный эксперимент не проводится).

Способы коррекции и компенсации возможных негативных последствий:

• планирование резерва времени для возможности возвращения к традиционной методике обучения и изучения материала по традиционной системе, если не будет положительных результатов;.

• обстоятельное объяснение родителям и учащимся не только сути идеи эксперимента, но и преимуществ данной системы организации учебно-воспитательного процесса; непосредственное и косвенное включение учащихся в сам процесс эксперимента;

• возможность перехода учащихся в классы, где эксперимент не проводится.

Функциональные обязанности: учитель обеспечивает процесс преподавания математики и физики с учетом возрастных и психолого-педагогических особенностей учащихся, безопасных методов работы, выполнения санитарно-гигиенических норм и правил.

База эксперимента: 8-Б класс, 20 учащихся.

Масштаб эксперимента: экспериментальная работа рассчитана на проведение 6 недельных часов уроков математики и 2 недельных часов физики по 40 минут в 2000/2001 учебном году и 6 недельных часов уроков математики и 3 недельных часов физики по 40 минут в 2001—2002 учебном году. Никаких дополнительных к программе часов не предусматривается.

Статус эксперимента: эксперимент муниципального уровня (программа одобрена экспертным советом городского Управления образования).

Форма представления результатов:

1. Диагностический материал;

2. Справка о ходе эксперимента;

3. Методические разработки уроков;

4. Опорные конспекты;

5. Заключение по итогам эксперимента.

Научно-методическое обеспечение эксперимента:

1. Государственные программы по физике и математике;

2. Комплекты альтернативных учебников по математике и физике;

3. Научно-методическая литература;

4. Комплекты дидактических материалов.

Результаты экспериментальной работы. Согласно городской методической теме с целью повышения эффективности учебно-воспитательного процесса учителем школы Довженко Любовью Юрьевной была разработана программа «Межпредметная координация физики и математики как фактор повышения качества обучения по данным предметам». Данная программа представлена в экспертный совет Управления образования и рекомендована на утверждение областным экспертным советом.

Результаты промежуточного этапа экспериментальной работы свидетельствуют о том, что учащиеся данного класса имеют более глубокие знания по физике и математике, осмысленно применяют формулы при решении задач, умеют решать задачи третьего уровня усвоения, то есть не только на уровнях запоминания, понимания, применения, но и на уровне переноса знаний в незнакомую ситуацию.

По мнению большинства учителей, в экспериментальном классе у учащихся возросли активность, потребность и способность к учебной деятельности, самостоятельность мышления, устойчивость внимания, умение самоорганизовываться и творчески подходить к решению возникающих проблем. Кроме того, что особенно важно, одновременно с интеллектуальными навыками сформировались:

• личностные социально значимые качества учеников: трудолюбие, ответственность, гуманность и т.д.;

• позитивное отношение к высшим человеческим ценностям: к человеку, к труду, к школе, к прекрасному, к природе, к самому себе;

• социально ценные мотивы поведения детей, ответственные поступки.

Результаты экспериментальной деятельности по итогам 4 лет работы приведены в следующих материалах:

1. Сравнение прогнозируемой (в зоне ближайшего развития) и реальной оценок знаний учащихся экспериментального класса по физике за 4 года;

2. Сравнение прогнозируемой (в зоне ближайшего развития) и реальной оценок знаний учащихся экспериментального класса по математике за 4 года;

3. Уровень качества знаний по физике и математике за 4 года;

4. Сравнение показателей уровня воспитанности учащихся в экспериментальном и контрольном классах;

5. Показатели экономии времени при проведении эксперимента. Для диагностики уровня воспитанности учащихся проведено сравнительное микроисследование учеников экспериментального 11-Б и контрольного 11-В классов. В данной диагностике ведущими для меня являлись следующие параметры:

1) вежливость;

2) умение достойно вести себя в обществе;

3) выдержка, терпение;

4) целеустремленность;

5) умение контролировать и анализировать свою работу и свои поступки;

6) умение работать самостоятельно;

7) умение работать вместе с товарищем;

8) умение помогать и принимать помощь от других;

9) умение подчинять свои желания интересам дела и коллектива; 10)умение видеть и ценить прекрасное в природе, в человеке, в искусстве.

Комментарий экспертов. Мы приводим текст программы таким, каким его подготовил учитель, но как эксперты обязаны отметить: показатель «уровень качества знаний по физике и математике за 4 года» (автор имеет в виду % школьников, обучающихся на «4» и «5») является устаревшим, не вполне корректным и здесь вообще ненужным. Устаревшим и не вполне корректным, поскольку успеваемость детей на «4» и «5» зависит не только (и не столько) от усилий учителя, сколько от учебных возможностей детей, их природных задатков, имеющих генетическую основу (учитель ведь не может развить в ребенке то, что не заложено природой). С этой точки зрения, несомненно более корректными являются показатели совпадения (или не­совпадения) реальной успеваемости с прогнозом учебных возможностей ребенка в зоне его ближайшего развития, то есть с максимальными возможностями ребенка. И Л.Ю. Довженко приводит эти сравнения, действительно говорящие об эффективности ею предложенного новшества. Вот почему график, где приводится % качества как % успевающих на «4» и «5», является здесь ненужным.

Поясним читателю нашу позицию: если ребенок при всех стараниях учителя успевает только на «3», что соответствует его максимальным возможностям, то это свидетельствует о высоком качестве образовательной деятельности этого учителя и этого ученика даже при том, что оценка удовлетворительная.

Как мы выяснили, Л.Ю. Довженко понимает это, но видимо не в силах пока полностью отказаться от традиционного и общепринятого представления.

Теперь о наборе параметров оценки уровня воспитанности детей в экспериментальном и контрольном классах. Мы не знаем наверняка, почему автор избрал именно этот набор параметров. Видимо Л.Ю. Довженко определила их методом экспертной оценки, что резонно, учитывая ее большой опыт, высокую квалификацию практика и результаты оценки другими педагогами (психолого-педагогический консилиум). Памятуя, что личность целостна и что все ее характеристики взаимосвязаны, мы полагаем, что использованные параметры позволяют со значительной степенью вероятности диагностировать уровень воспитанности в экспериментальном и контрольном классах.

Обращаем внимание читателей на то, что выраженность параметров в процентах (см. график) не должна сильно смущать читателей: это, как мы выяснили у автора, не измеряемые, не количественные оценки воспитанности, а квалиметрические (качественные, описательные), определяются они методом психолого-педагогического консилиума (экспертная оценка) и равносильны (эквивалентны) схеме в виде балльной или уровневой шкалы. Видимо нужно учитывать, что автор программы — физик и математик и мыслит категориями прежде всего этих наук, что мы и сделали.

Сравнение прогнозируемой в зоне 6лижайшего развития и реальной оценок знаний

учащихся экспериментального класса по алгебре за 4 года

Уровень качества знаний по математике и физике за 4 года

(экспериментальный класс, параллельный класс, городские показатели)

Диагностика уровня воспитанности в экспериментальном и контрольном классах

Показатели экономии учебного времени При проведении эксперимента

(на примере нескольких тем по физике и математике в 11 классе)

Программа по физике в 11 классе рассчитана на 136 часов, из них 27 часов — резервное время.

Экономия времени: 27+2+2-3+2 = 30 часов

Алгебра и начала анализа (5 часа в неделю -102 часа)

Экономия времени: 6+4+4+4 = 18 часов

Всего на курсы физики и математики в 11 классе по программе отведено 238 часов.

Экономия времени при преподавании физики и математики в 11 классе:

Вывод: все приведенные данные свидетельствуют о положительных результатах проведенного эксперимента, гипотезу эксперимента можно считать подтвержденной, а цель эксперимента — достигнутой.

Методические материалы Л.Ю. Довженко

Комментарий экспертов. Любовь Юрьевна приводит схему, которую мы из-за ограниченности площади печатных листов не можем здесь показать. Однако уверены, что заинтересовавшийся этим экспериментом читатель при желании сможет самостоятельно составить эту очень полезную схему, пользуясь рекомендациями разработчика эксперимента. Суть схемы в следующем: слева в столбик выписываются все темы программных курсов математики с 5-го по 11-й классы; справа — все темы программных курсов по физике с 7-го по 11-й классы. Затем с помощью обозначений видов связи, предлагаемых экспериментатором ниже, учитель выявляет и показывает (для самого себя прежде всего), какие темы того или иного курса математики связаны с теми или иными темами курсов физики.

Современная наука выделяет два типа связей между учебными предметами:

понятийную — предлагает одинаковую трактовку научных понятий на основе общих методических (научных) положений;

хронологическую (временную) — предполагает согласование во времени прохождения программ по смежным предметам. Она в свою очередь делится на 3 вида.

Межпредметную координацию материала я рассмотрела на основе трех видов временных связей.

Предшествующие связи — обозначаются на схеме

Это связи, которые при изучении физики опираются на знания, полученные ранее при изучении математики (математика дает физике средства и приемы общего и точного выражения зависимости между физическими величинами). Могучий аппарат современного курса математики должен быть максимально использован в физике.

РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Осуществляя преподавание в 5—6 классах учителям математики необходимо рассказывать учащимся о физике, которую они начнут изучать через 2 года, объяснять, что для этого требуются прочные знания по математике. Особое внимание необходимо уделить таким темам: «Буквенные выражения», «Формулы», «Единицы площади и объема», «Пропорция», «Основное свойство пропорции», «Прямая и обратная пропорциональность», «Решение уравнений», «Координаты на плоскости». Отрабатывая навыки учащихся в переводе единиц длины, площади и объема из одних в другие, учителю математики необходимо нацелить учащихся на глубокое усвоение данных вопросов, на которые в последующих классах будет опираться учитель при изучении физики.

2. Учителю физики необходимо ознакомиться с содержанием школьного курса математики, принятой в нем терминологией и трактовкой материала с тем, чтобы обеспечить на уроках обоих предметов общий математический понятийный аппарат. Следует учесть, что, несмотря на умение решать простейшие уравнения, учащиеся недостаточно подготовлены к решению физических задач в общем виде и получению результата с подстановкой данных. Сопутствующие связи — обозначаются на схеме Это связи, учитывающие тот факт, что ряд вопросов и понятий одновременно изучается и в физике, и в математике. Это такие вопросы, как «Выражения и их преобразование», «Решение треугольников», «Соотношение между сторонами и углами прямоугольного треугольника», «Векторы», «Стандартный вид числа», «Запись приближенных вычислений», «Декартовы координаты на плоскости и в пространстве», «Тригонометрические выражения», «Тригонометрические функции», «Производная», «Интеграл». Кроме того, при изучении физики происходит формирование и развитие ряда математических умений, таких как вычислительные, графические, аналитические и др. При изучении физики также происходит закрепление математических знаний.

РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Изучить программы смежных предметов: математикам — программы по физике, физикам — программы по математике.

2. Использовать только одинаковые трактовки научных понятий на основе общих научных и методических положений.

3. Преподавая курсы физики и математики в 10-х-11-х классах, учителям физики и математики необходимо иметь в виду, что роль координации межпредметных связей на данной ступени усиливается. Знания, полученные из курса физики, могут быть использованы на уроках математики, и на примерах физики необходимо убеждать учащихся в необходимости изучения математического аппарата.

Например:

• Мгновенная скорость, сила тока и др. — при введении производной.

• Свободные колебания — при решении дифференциальных уравнений.

• Перемещение в равноускоренном движении, расчет работы переменной силы и др. — при изучении интеграла. Перспективные связи — обозначаются на схеме ·\>· Изучение материала по физике опережает изучение необходимых тем по математике, то есть при обучении математике не всегда своевременно формулируются понятия, необходимые для курса физики. Если можно так выразиться, физика в ряде случаев «забегает вперед». Физика снабжает математику практически неограниченным учебным материалом, анализ которого требует разностороннего применения математических методов, что вызывает дополнительный интерес к изучению математики и мотивацию к ее изучению. Богатый фактический материал курса физики должен служить одним из рычагов формирования осмысленных математических знаний. Использование физического материала содействует развитию навыков в применении математического аппарата, дает возможность применять различные методы (векторы, координаты и т.д.) для решения прикладных задач, помогает формировать у учеников представление о роли математики в изучении окружающего мира, видеть разницу между реальным и идеальным, между физическим явлением и его математической моделью, вызывает дополнительный интерес и мотивацию к учению.

РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Учителю физики необходимо повторить понятия из курса математики, на основе которых он будет формировать физические понятия и знания.

2. Учителю физики важно нацелить учащихся на глубокое усвоение тем, которые в последующих классах им будут необходимы при изучении математики.

3. Учителю математики необходимо использовать понятия, сформированные при изучении физики, причем обратить особое внимание на изучение таких тем из курса физики: «Расчет количества теплоты (удельные: теплоемкость тела, теплота сгорания топлива, теплота парообразования и др.)», «Молекулы. Их число и размеры», «Графическое изображение сил», «Действия над векторами и проекциями» (на основе решения задач на I и II законы Ньютона), «Закон сохранения импульса», «Виды энергии», «Закон сохранения и превращения энергии», «Законы геометрической оптики», «Колебания и волны»; повторить физические понятия и законы (мгновенная скорость, сила тока, закон электромагнитной индукции и др.), на основе которых можно вводить понятие производной и интеграла. 4. Отобранный для уроков математики физический материал должен быть простым и желательно уже изученным на уроках фи­зики.

Физические задачи на применение производной

267. Материальная точка движется прямолинейно по закону а) Выведите формулу для вычисления скорости движения в любой момент времени t. б) Найдите скорость t=2c (Перемещение измеряется в метрах.) в) Через сколько секунд после начала движения точка остановится?

268. Материальная точка движется прямолинейно по закону x(t)= t3 - 4t2. Найдите скорость и ускорение в момент t=5c (Перемещение измеряется в метрах.)

269. Вращение тела вокруг оси совершается по закону

. Найдите угловую скоростьв произвольный

момент времени t и при t = 4 с. ( - угол в радианах, скорость в радианах в секунду, / - время в секундах.)

270. Маховик, задерживаемый тормозом, за время t поворачивается на угол. Найдите: а) угловую скорость вращения маховика в момент времени t = 2 с; б) в такой момент времени, когда маховик остановится. ( - угол в радианах, t -время в секундах.)

271. Точка движется прямолинейно по закону Найдите ускорение в момент времени /. В какой момент времени ускорение будет равно: а) 1 см/с2; б) 2 см/с2; (x(t) - перемещение в сантиметрах, t - время в секундах.)

273. Точка движется прямолинейно по законуПокажите, что ее ускорение пропорционально 6 скооости.

274. Найдите силу F, действующую на материальную точку с массой т, движущуюся прямолинейно по законупри

275. Тело массой 2 кг движется прямолинейно по закону

. Координата измеряется в сантиметрах, время / -в секундах. Найдите: а) действующую силу; б) кинетическую энергию тела через 2 с после начала движения.

277. По прямой движутся две материальные точки по законам и.В каком промежутке времени скорость

первой точки больше скорости второй точки?

278. Из пункта О по двум лучам, угол между которыми 60°, движутся два тела: первое — равномерно со скоростью 5 км/ч, второе — по законуС какой скоростью они удаляются друг от друга? (S измеряется в километрах, t — в секундах.)

Физические задачи на применение определенного интеграла

Какую работу требуется выполнить, чтобы с помощью ракеты тело массой т поднять с поверхности Земли, радиус которой R, на высоту /г?

373. Какую работу надо затратить на сжатие пружины на 4 см, если известно, что сила в 2 сжимает эту пружину на 1 см?

375. Под действием электрического заряда величиной q электрон перемешается по прямой с расстояния до расстояния Ь. Найдите работу силы взаимодействия зарядов.

(Рассмотрите два случая: 1) a<b, q<0; 2) b<a, q>0. Коэффициент пропорциональности в формуле, выражающей закон Кулона, считайте равным.)

376. Канал имеет в разрезе форму равнобочной трапеции высотой h с основанием а и Ь. Найдите силу, с которой вода, заполняющая канал, давит на плотину (а > b, a — верхнее основание трапеции).

Выделим на расстоянии от верхнего основания плотины полоску толщиной

Полная сила давления есть сумма сил давлений на каждую из таких полосок. То есть

377. Вода подаваемая с плоскости основания в цилиндрический бак через отверстие в дне, заполняет весь бак. Определите затраченную при этом работу. Высота бака равна А, радиус основания г.

Решение:

Пустьтолщина

слоя воды, находящегося на расстоянии от нижнего основания. Мы знаем, что

Тогда работа затрачиваемая на подъем этого слоя, равна

Блок-конспект Л.Ю. Довженко по теме «Понятие производной» из курса математики в помощь учителю физики

приращение независимой переменной (аргумента)

- приращение функции

производная функция в точке х0

— вторая производная (производная от первой производной)

Правила диффЕренцировАния (правила нахождения производных)

Блок-конспект Л.Ю. Довженко по теме «первообразная. Интеграл» из курса математики в помощь учителю физики

Функция F(x) называется первообразной для функции /(х), если

Основное свойство первообразной: Любая первообразная может быть записана в виде F(x) + С,

Три правила нахождения первообразных

1. Для функции (f+g) первообразная (F+G).

2. Для функции ^/первообразная kF.

3. Для функции f(kx+b) первообразная

Таблица первообразных для некоторых функций

Множество всех первообразных функций f[x) называется неопределенным интегралом.

неопределенный интеграл.

Интегралы находятся на основе свойств первообразной. Интегрирование - это действие обратное дифференцированию.

— определенный интеграл (определенный интеграл — это число)

Блок-конспект Л.Ю. Довженко по теме «Применение производной и интеграла в физике» в помощь учителю математики

Приложение 3

Комментарий экспертов. Автор предлагаемой далее программы Михаил Васильевич Исупов — ученик и выпускник Кировского физико-математического лицея — после окончания вуза вернулся в лицей учителем физики, без отрыва от работы подготовил и в прошлом году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата педагогических наук на тему «Теоретические основы и методика использования качественных задач при углубленном изучении физики», дважды побеждал во всероссийском конкурсе на получение грантов института «Открытое общество» и дважды получал звание «Соро-совский учитель», учитель физики и сейчас заместитель директора лицея, который он когда-то окончил. Согласитесь, уважаемый читатель, достойное начало жизни, которое обеспечил себе сам человек — своим талантом, трудом и целеустремленностью.

Предлагаемая читателям программа эксперимента — это небольшой фрагмент из его кандидатской диссертации.

Обращаем внимание читателей на ряд ценных особенностей эксперимента М.В. Исупова:

— автор привел не просто перечень исследовательских задач, а затем перечень методов исследования, а увязал методы с каждой исследовательской задачей, чем обеспечил строгость своего научного аппарата;

— автор свободно владеет такими методами, как анкетирование, тестирование и т.п., с корректным последующим статистическим обсчетом результатов и их графическим представлением;

— идея приведенного эксперимента легла в основу большого исследования автора по всему школьному курсу физики, позволившего ему подготовить и защитить диссертацию;

— обращаем внимание читателей на ясность, четкость, простоту письменной речи (текстов) М.В.Исупова, что тоже большое достоинство.

И еще одно примечание: диссертация М.В.Исупова - это обстоятельное и большое исследование, охватывающее весь школьный курс физики. Ввиду ограниченности объема нашего пособия мы просили автора раскрыть суть эксперимента на примере только одной темы «Тепловые явления».

Следует отметить, что гипотеза исследования (она содержательна и вполне корректна) носит только функциональный характер, так как в ней нет объяснения, за счет чего конкретно получены положительные результаты. Но дальше в подразделе «Описание эксперимента» М.В. Исупов раскрывает предложенный и апробированный им механизм, за счет использования которого и достигнуты положительные результаты.

Использование учебных качественных задач по физике как фактор развития учащихся

(Разработчик — Исупов Михаил Васильевич, учитель физики МОУ «Кировский физико-математический лицей», кандидат педагогических наук)

Актуальность исследования. Любой учитель физики признаёт важность учебных физических качественных задач. Решение таких задач требует анализа физической сущности явления, построения гипотез, а, соответственно, способствует развитию логического и образного мышления. К тому же решение школьниками качественных задач повышает осознанность их знаний. Исключительно важным является использование качественных задач в основной школе, где большая часть материала рассматривается на качественном уровне.

Однако, если с важностью самих качественных задач все понятно, то остается вопрос о целесообразности данной темы исследования, ведь все учителя и так используют качественные задачи в своей работе. Но до сих пор не создана общая методика решения качественных задач. Поэтому многие учителя используют лишь простейшие качественные вопросы, боясь использовать на уроках сложные задачи. К тому же методический инструментарий достаточно беден - качественные задачи в основном используются для домашних заданий и на внеклассных мероприятиях. И уж никто не изучал влияние этой части методики преподавания физики на развитие учащихся.

При исследовании современной практики использования качественных задач в школе нами были выявлены некоторые недостатки и противоречия:

с одной стороны, высокий интерес учащихся к качественным задачам, их представления о качественных задачах, как об интересных и очень простых, и, с другой стороны, неумение решать такие задачи;

решение качественных задач требует развитой креативности детей и развивает их креативность, но эту корреляцию никто не изучал;

понимание учителями важной роли качественных задач и в то же время недооценка их дидактических функций, а как следствие — редкое использование в учебном процессе;

в методике вопрос о решении качественных задач, особенно высокого уровня сложности, практически не рассматривается, а отсутствие схем и алгоритмов решения качественных задач и многофакторность реальных физических явлений привели на практике к боязни их использования;

сама идея качественных задач понимается учителями очень узко и выражается только в их решении, методика же творческого поиска мало внимания уделяет выработке новых приемов и форм использования качественных задач в учебном процессе. Отсутствие теории решения и методики использования качественных задач указывает, как на трудность этой проблемы, так и на недостаточное внимание к ней со стороны исследователей, а значит и на актуальность выбранной темы.

Объект исследования — процесс обучения физике в основной школе.

Предмет исследования — процесс использования учебных качественных задач при изучении физики в основной школе как фактор развития учащихся.

Цель исследования — разработать систему мер по использованию качественных физических задач в процессе изучения физики в основной школе как фактора развития учащихся.

Из цели вытекают задачи исследования, которые мы ставим перед собой и последовательно реализуем в процессе эксперимента, а соответственно задачам подбираем методы и методики исследования:

Гипотеза исследования. ЕСЛИ обеспечить системное использование качественных учебных физических задач в учебном процессе (что такое «системное использование качественных учебных физических задач», раскрыто ниже), ТО можно добиться:

1 ) повышения интереса к учебному процессу;

2 ) более прочного и неформального усвоения основ физических знаний;

3 ) развития логического и творческого мышления;

4 ) формирования и развития следующих надпредметных умений:

обосновывать свои догадки и предположения, выделять и анализировать задачную ситуацию;

находить причины физических явлений, строить модели физических объектов и явлений.

Сроки эксперимента. Выделим в нашей работе пять этапов: прогностический, констатирующий, поисковый, формирующий и обобщающий. Временная протяженность и объем работы, соответствующие каждому этапу, зависят от общих временных ресурсов, выделяемых на данное исследование. Оптимальной, для нашего эксперимента, экспертно можно признать продолжительность в два учебных года. В этом случае, в первый год экспериментатор разрабатывает весь методологический аппарат своего исследования (тема, цели, объект, предмет, гипотеза и т.д.), и, анализируя существующую в городе, школе или в собственной практике преподавания систему использования физических качественных задач, создает модель работы с такими задачами. Во второй же год данная модель апробируется, корректируется и в результате доказываются (или опровергаются) положения гипотезы исследования.

Рассматривая временные аспекты эксперимента, я обязан предположить и то, что новая методика может оказаться проигрышной по временным затратам и тогда потребуется дополнительное время. Учитывая это, мы будем проводить эксперимент на темах, которые изучаются в начале (или в середине) учебного года. Нам представляется более правильным остановить свой выбор на темах «Строение вещества» и «Тепловые явления», которые по программе Е.М. Гутник, А.В. Перышкина изучаются в начале 7 и 8 класса соответственно.

Критерии оценки ожидаемых результатов. Проверяя гипотезу (проводя анкетирование, контрольные срезы и письменное решение качественных задач), мы ищем корреляцию между процессом использования качественных задач по разработанной нами методике и развитием учащихся, выраженном в усилении мотивации, сформированное™ надпредметных знаний, развитии логики, креативности, умений решать задачи, моделировать и т.д. Развитие логических и творческих способностей учащихся мы будем определять по известным психологическим тестам: на умение использовать сложные аналогии, на выделение существенных признаков, тест Медника (диагностика вербальной креативности) и фигурная форма теста Торренса (диагностика невербальной креативности). Чтобы оценить влияние решения качественных задач на формирование понятия «физическая модель» и навыков моделирования при решении качественных задач, мы будем оценивать письменное решение качественных задач по четырем уровням умения идеализировать реальную ситуацию:

первый уровень — непонимание модельного характера рассмотрения явлений;

второй уровень - неясное представление о моделировании и неумение использовать модели при решении задач;

третий уровень — правильное представление моделей, но затруднения в их использовании на практике;

четвертый уровень — хорошее понимание процессов идеализации и умение их использовать.

Умение решать качественные задачи будем оценивать по двум критериям (умение анализировать задачную ситуацию и умение выдвигать и обосновывать предположения), исходя из пятибалльной оценки.

Описание эксперимента. Проводя анкетирование, констатирующий срез, беседы, на первом этапе мы выявляем реальные проблемы современной практики использования качественных учебных физических задач и сопоставляем с уровнем их учета и описания в теории и методике обучения физике. Анализируем интерес учащихся к решению всех задач, и качественных задач в частности, умение анализировать условие, строить оптимальные для данной ситуации модели, составлять вопросы, знание учащимися этапов и методов решения качественных задач.

Под словосочетанием «решение задач» обычно понимают процесс последовательного прохождения основных этапов структуры действий, а цель таких действий — получение ответа на сформулированную проблему. Однако, с точки зрения дидактики, не всегда нужно именно решать задачу, иногда достаточно привести аргумент, высказать догадку, вспомнить элемент знания или построить модель, необходимые для решения, составить вопросы или задачи по мотивам данной, просто привести аналогичную задачу в качестве примера, иллюстрации и т.д. Поэтому будет более правильным применять понятие «работа с качественными задачами» или «использование качественных задач» вместо «решение качественных задач». Только исходя из такого более общего подхода, можно правильно организовать всю учебную работу учащихся и в частности работу по развитию их мышления и творческих способностей.

Учителя в основном используют качественные задачи для мотивации, побуждения учеников к активной интеллектуальной деятельности, недопонимая, а потому и недооценивая широкий спектр функций (мотивационно-побуждающая, обучающая, развивающая, воспитывающая, контролирующая, методологическая) данного методического средства. Использование качественных задач в учебном процессе обладает достаточным потенциалом для развития разнообразных способностей учащихся. Именно это и нужно доказать в ходе эксперимента, но первоначально необходимо определить, что требуется для того, чтобы весь потенциал качественных задач был использован наиболее эффективно. Здесь большую помощь окажет изучение литературы, связанной с использованием качественных задач, а также психолого-педагогической литературы по развитию мотивации, логического и творческого мышления учащихся.

Далее, используя полученную посредством анкетирования информацию и теоретические знания о качественных задачах, выстраиваем систему использования (именно использования, а не решения, как было отмечено выше) таких задач в курсе физики основной школы на примере изучения конкретной темы (в нашем случае — «Тепловые явления»).

1. Определяем структуру действий при решении качественных задач.

Деятельность по решению качественных учебных задач имеет сложное строение, ее составляют логические, эвристические действия, действия контроля и самоконтроля и другие учебные действия. Объединив все это в крупные блоки и связав их с известными структурами решения задач, мы выделили в решении качественных задач 4 этапа:

Рассмотрим эти этапы.

I. Анализ текста задачи. Чтобы лучше понять условие, необходимо сначала, расшифровав научные понятия, перевести текст задачи на более понятный обыденный язык, а затем — с бытового языка на язык физических терминов. Важно осознать искомое в задаче. Однако в качественных задачах формулировка вопроса часто не содержит прямых указаний на искомое. Поэтому необходимо выяснить: «Что означает то, что требуется найти?», «Как это можно было бы выразить иначе?». При решении качественных задач так же, как и расчетных, полезно выполнять краткие записи и схематические рисунки, которые делают более наглядными детали, существенные с точки зрения физики, и служат прекрасной формой, организующей глубокий анализ.

Таким образом, в результате первого этапа через анализ текста задачи, его переформулировку происходит осознание условия задачи, выделение данных условия и требований к результату. При этом формируются первичный наглядный «образ задачной ситуации», «исходная идея», определяющие зону поиска.

II. Анализ задачной ситуации. Так как качественные задачи обычно очень трудно поддаются формализации и не для всех качественных задач можно построить математическую модель, то с нашей точки зрения, полезно построить образную модель задачи — представить «образ задачной ситуации». Чтобы подготовить решение, нужно первоначально детализировать «образ задачной ситуации», выделив все объекты и взаимодействия между ними, затем идеа­лизировать задачную ситуацию, абстрагируясь от второстепенных деталей, и, наконец, всесторонне проанализировать полученную модель. Таким образом, задачная ситуация сначала наполняется разнообразными деталями, которые затем необходимо отфильтровать, оставив только самые необходимые.

III. Нахождение требований задачи, формулировка и обоснование ответа. Проведя детальный анализ рассматриваемого явления, посредством обобщения и синтеза полученных сведений, необходимо сделать вывод и сформулировать логически непротиворечивое решение. Таким образом, на данном этапе решения происходит синтезирование найденной информации, отбор релевантной и сведение ее к ответу. После получения ответа, вне зависимости от способа его получения (логический, интуитивный, логический с элементом догадки и т.п.), нужно, связав ответ с данными задачи, кратко записать логически обоснованные и вытекающие друг из друга рассуждения (это и будет решением задачи).

IV. Взгляд назад — проверка и анализ ответа и решения. На этом этапе происходит верификация выдвинутой гипотезы (в результате чего она либо принимается, либо корректируется, либо отклоняется, и поиски продолжаются снова), а также рефлексия своей деятельности по решению задачи. После Проверки логичности решения нужно вернуться к условию задачи и сопоставить его с полученным результатом, т.е. оценить правдоподобность ответа, про­верить непротиворечивость его условию и известным научным и житейским фактам. По возможности полезно проводить экспериментальную проверку решаемых в классе задач или ссылаться на личный опыт учащихся и известные явления, наблюдаемые в быту и природе, при этом возможен и мысленный эксперимент.

В заключение полезно поставить учащимся ряд вопросов: «Нельзя ли решить задачу иначе?» (это, с одной стороны, наталкивает на выбор оптимального решения, а с другой стороны, позволяет проверить правильность решения); «Нельзя ли в дальнейшем использовать полученный результат или метод решения?» (это позволит выделить новые знания и включить их в систему уже имеющихся).

2. Находим новые подходы к решению качественных задач, а также широко известные в математике и кибернетике методы решения, которые применяем к решению школьных качественных физических задач.

Например, использование такого учебного игрового приема: своеобразное, если можно так выразиться, «отождествление» себя с физическим телом и явлением, вживание в образ явлений. Ученики получают задачу: «У Вас есть 1 л воды и 100 г соли. Какой продукт Вы можете сварить с таким количеством соли и воды, чтобы он остался бессолым?». Первая реакция — недоумение. Но после того как учитель предлагает войти в образ варящегося продукта, класс оживляется. Ученики задаются вопросом: «Что необходимо для того, чтобы соль не проникла внутрь меня (то есть продукта)?». У многих возникает образ кокона, доспехов, ящика и т.п. Данный образ и способствует появлению ответа — необходимо защитное покрытие: скорлупа (яйцо); кожура, корка (нелущеные орехи); эластичная, но плотная оболочка (сосиски) и т.д. Однако это лишь ответ, нужно найти еще физическое объяснение.

Решение задачи с оригинальным выбором системы отсчета. Пример: «Моторная лодка отошш от пристани одновременно с плотом. Достигнув через час деревни, лодка развернулась и поплыла обратно. Какое время пройдет от разворота лодки до встречи ее с плотом?». Перейдем в систему отсчета, связанную с водой. В этой системе отсчета плот покоится, а лодка плывет с постоянной скоростью, поэтому после разворота лодка должна проплыть обратно до плота такое же расстояние, как и вперед, а значит, и то же время, то есть 1 час.

Использование метода дивергенции (деление одновременно протекающих процессов на отдельные последовательные процессы). Пример: «Мама, чтобы сварить пельмени, набрала в кастрюлю воды и поставила ее на плиту. Володя не мог дождаться, когда вода закипит, и предложил маме добавить в кастрюлю кипящей воды из чайника. Но мама засомневалась, что так вода закипит быстрее. Кто прав?». Будем рассматривать отдельно нагревание двух порций воды. Вода в кастрюле нагревается на такую же разность температур (как и без добавления кипятка), а соответственно требует для нагревания такого же количества теплоты. Налитый кипяток уже имеет температуру кипения и не нуждается в нагревании. Следовательно, без учета тепловых потерь добавление кипятка на время закипания воды не повлияет (а реально время нагревания воды увеличится).

3. Подбираем или составляем качественные задачи по выбранной теме. Однако для полной реализации дидактических целей необходимо не просто брать качественные задачи из различных сборников, ориентируясь только на их тематическую принадлежность, а нужна система задач, отвечающая ряду особенностей и построенная на основе каких-то принципов. В ходе поискового эксперимента нужно попытаться определить эти особенности и принципы. Задачи должны быть не абстрактными, а лучше с ситуациями из реальной жизни {«Почему горячий компот в стакане охлаждается быстрее, чем густой кисель, который долгое время остается горячим?»), увлекательными, побуждающими к размышлениям («Все Вы, вероятно, любите шоколадные конфеты и знаете, что бывают конфеты и шоколадки с различными густыми наполнителями (начинками) — с желе, джемом, мармеладом и т.п. А задумывались ли Вы, как эту начинку помещают внутрь шоколадной оболочки? Попробуйте придумать какой-нибудь практически реализуемый способ»), с межпредметными связями («Из истории Вам должно быть известно, что примерно в начале первого тысячелетия до н.э. на смену «бронзовому веку» пришел «железный». Объясните, с точки зрения физики, именно такой порядок смены исторических эпох развития человечества»).

При подборе задач важно соблюдать принцип полного охвата всех признаков физических понятий и явлений и их актуализацию в связях друг с другом и с другими понятиями. Так, изучая явление испарения жидкостей, мы должны на примере качественных задач рассмотреть все основные особенности явления: охлаждение жидкости при испарении («Почему, если промокнешь под дождем, то становится прохладно, даже в теплый летний день?»), зависимость интенсивности испарения от площади свободной поверхности жидкости («Зачем для сушки белья его развешивают?»), температуры, рода жидкости («Почему кожа руки, смоченная эфиром, охлаждается значительно сильнее, чем смоченная водой?»), влажности и т.д. Другой принцип — принцип полного охвата всех наиболее распространенных методов и приемов решения качественных задач (обязательное решение логических, экспериментальных, конструкторских, исследовательских, графических задач, задач на аналогию, сравнение, анализ и т.п.).

4. Ищем новые приемы использования качественных задач.

Как бы ни была хороша система качественных задач, она не начнет функционировать до тех пор, пока на нее не окажут какое-либо внешнее воздействие. Причем положительные эффекты использования качественных задач достигаются лишь при соблюдении ряда условий.

В частности нужно учесть особенности организации решения качественных задач, позволяющие способствовать формированию интеллекта и творческих способностей. Например, для формирования и развития креативности, по мнению многих специалистов, требуется специально организованная нерегламентированная среда с демократическими отношениями. Можно предположить, что коллективное и групповое решение качественных задач при усло­вии отсутствия оценки действий ученика позволяет добиться такой непринужденной, творческой атмосферы. Таким образом, в качестве основного можно выдвинуть принцип ориентации на конечный результат, когда на обычных уроках за решение учащимися качественных задач оценка не выставляется. А вот на контрольных мероприятиях различного типа приобретенные умения решать качественные задачи уже обязательно оцениваются.

Очень важно обеспечить и многообразие приемов и форм использования качественных задач. Большинство учителей используют стандартную вопросно-ответную форму. В то же время арсенал методических средств можно обогатить такими формами как мозговой штурм, синектика1, логические игры на умение объяснять свои предположения, выдвигать гипотезы и т.п.

' Синектика — соединение вместе различных и не имеющих видимых связей элементов или синектический «мозговой штурм» подразумевает соединение генерирования идей с их анализом. Класс делится на несколько небольших постоянных групп, каждая группа получает в задание качественную задачу. В конце отведенного на обсуждение времени представители групп подводят итоги своих рассуждений перед всем классом, а учитель дает краткую оценку деятельности групп.

5. Предлагаем отдельные методические решения, связанные с применением качественных задач на разных этапах учебного процесса.

Качественные задачи заинтересовывают учеников и позволяют исправлять многие обыденные представления о реальности, поэтому их можно использовать для постановки цели урока. Так, перед изучением темы «Аномальное тепловое расширение» полезно поставить вопрос: «Если большинство тел при нагревании расширяются, то, существуют ли тела, сжимающиеся при нагревании?». Необходимо, чтобы проблемы звучали необычно, парадоксально и провоцировали неверные рассуждения. Полезно спрашивать о, казалось бы, всем известных понятиях. Например: «Что называют температурой?», «Что такое «горение»?» и т.п.

Решаются качественные задачи для уточнения понятий и выявления различных особенностей, свойств, границ применимости и т.п. Например, после объяснения физической природы кипения, ставим проблему: «От чего может зависеть температура кипения?». Для выяснения данных факторов рассматривается ряд качественных задач: «Если воду довести почти до кипения и бросить в нее щепотку соли, то вода бурно вскипит. Объясните явление»; «Есть две одинаковые кастрюли с одинаковым количеством воды, но в одной кастрюле вода кипяченая, а в другой — сырая. Можно ли определить, где какая вода?»; «Многие хозяйки для ускорения приготовления некоторых продуктов, пользуются скороваркой, в которой вода кипит при температуре больше 100 "С, а время приготовления значительно сокращается. Как добиваются увеличения температуры кипения воды?»; «В толстостенную колбу наливают горячую воду при температуре, близкой к 100 "С, и прочно закупоривают. Если теперь на верхнюю часть колбы поместить снег или лед, то вода закипит. Объясните опыт»; «Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в баке с кипящей водой?».

Такой набор задач позволит поддержать высокий уровень интереса, а значит и более эффективно (лучше запоминается и понимается смысл) рассмотреть все наиболее важные свойства изучаемого явления.

Работая с таблицами, также можно использовать качественные задачи и вопросы. Так, изучая таблицу удельных сопротивлений, указываем на наличие в таблице значений для диэлектриков — фарфора и эбонита; а при изучении таблицы «Температура кипения жидкостей» интересно решить следующую задачу: «Если заглянуть в справочник, то можно увидеть, что вместо конкретной температуры кипения для керосина приводится интервал температур от 150 до 300 "С. Объясните, почему керосин не имеет определенной температуры кипения».

Широко используются качественные задачи для актуализации и закрепления полученных знаний. Такие задачи должны быть нетривиальными, подразумевающими анализ и выбор между изучаемыми понятиями или явлениями {«Какуюроль выполняет полиэтиленовая пленка (или стеклянные рамы) в садовых парниках (теплицах)?», «Объясните, каким способом можно обогревать жилые помещения на космических орбитальных станциях», «Почему, купаясь в жаркий день, когда Вы входите в воду, вода кажется холоднее воздуха, а когда выходите, то наоборот?»).

Важна роль использования качественных задач на внеклассных мероприятиях, в качестве домашнего задания и т.д. Интересно разработать уроки качественных задач, которые можно строить как командные соревнования, викторины, логические игры и т.п.

6. Разрабатываем модели, сценарии уроков по теме «Тепловые явления» с выделением роли качественных задач на различных этапах учебного процесса, подобрав интересные задачи и разнообразные приемы и методы их решения и использования. В поурочных рекомендациях указываем: какие качественные задачи и на каких этапах урока можно использовать, какие предпочтительные формы их применения и какой возможен при этом эффект.

7. Рассматриваем особенности использования качественных задач для контроля знаний. Последнее достаточно актуально в связи с усилением качественной стороны изучения физического материала. Наряду с классической проверкой знаний учащихся (например, традиционное тестирование), можно постараться найти методы и приемы использования качественных задач для оперативного мониторинга (системы отслеживания состояния знаний учащихся и сформированное™ их умений и навыков). Например, достаточно простым способом выявления уровня усвоения материала может стать «голосование». В этом случае учащимся предлагаются задачи либо с многовариантными решениями, либо с прогнозируемыми ошибочными решениями, и через некоторое время их просят выбрать один из предложенных вариантов.

Нужно продумать и особенности оценивания решения качественных задач. Основным и единственным критерием для выставления отметки за решение качественной задачи, с нашей точки зрения, должен быть не столько ответ, сколько именно сам процесс решения — рассуждения приведшие ученика к ответу. Также всегда необходимо следить за логической четкостью и доказательностью объяснений. Правильный ответ сам по себе не является еще дос­таточным основанием для выставления отметки, в этом случае вполне достаточно дать устную одобрительную оценку работы ученика.

Таким образом, разработанная нами система мер по использованию качественных задач в процессе преподавания физики включает в себя:

методику решения качественных задач (структура действий, методы решения);

особенности и принципы построения системы задач (возможно создание на базе этих идей дидактического пособия);

принципы построения самой работы с качественными задачами;

разнообразие форм и приемов работы учителя и ученика с качественными задачами;

модели, сценарии уроков по теме «Тепловые явления» и другим темам;

систему оценивания работы ученика с качественной задачей (формы и виды контроля, основные принципы выставления отметки и т.п.).

Стоит отдельно отметить роль учащихся в данном эксперименте. Ученики могут выполнять не только роль объектов исследования, но они в состоянии помочь педагогу, то есть стать субъектом эксперимента. Например, ученики могут найти или составить самостоятельно интересные качественные задачи, разработать сценарии уроков, новые формы работы с задачами, причем такие, которые им самим интересны (игровые, соревновательные и др.). Ученики мо­гут включаться в процесс проверки письменных решений качественных задач. А в заключение эксперимента полезно узнать мнение учащихся о качественных задачах, их роли и важности.

На формирующем этапе эксперимента, мы апробируем созданную модель работы, проводя уроки по предлагаемым сценариям с систематическим использованием качественных задач на разных этапах учебного процесса. При этом результаты достижений учащихся отслеживаются при помощи контрольных тестов и срезовых работ, а также методом педагогического наблюдения и анкетирования. В экспериментальных классах уроки проводятся согласно разработанным рекомендациям и, в лучшем варианте, по созданному дидактическому пособию для учащихся (задачнику). Широко применяя в учебном процессе (на уроках, дополнительных занятиях и в качестве домашнего задания) качественные задачи, со-гласуя процесс подбора задач и их использования с указанными выше принципами, мы проверяем действенность наших идей, заложенных в основу предлагаемой системы работы с качественными задачами, а соответственно доказываем гипотезу.

Для этого проводятся три анкеты: первая анкета в начале учебного года (констатирующая), вторая — в конце первой четверти, третья — в конце изучения темы, можно также рекомендовать и четвертую анкету, проверяющую так называемые остаточные знания и умения по проверяемой теме на начало следующего учебного года. В данных анкетах используются вопросы, отражающие:

1) отношение учеников к учебному предмету «физика», уровень мотивации учебной деятельности;

2) интерес учащихся к разным формам проведения учебных занятий;

3) отношение учеников к качественным задачам;

4) знание физических моделей и умение использовать моделирование при решении качественных задач;

5) умение учащихся составлять вопросы по заданной текстом, рисунком, фотографией, опытом и др. ситуации.

Также ученикам предлагаются стандартные психологические тесты, определяющие уровень развития логического и творческого мышления учеников. Таким образом, нужно подбирать такие вопросы, которые бы в итоге доказали положения гипотезы (или отвергли ее).

Для исследования навыков решения качественных задач проводились две работы. Первая констатирующая работа проводилась в начале учебного года и состояла из одной задачи: «В закрытом сосуде на поверхности воды плавает шар. Как изменится глубина погружения шара, если давление воздуха в сосуде увеличить?». Вторая работа проводилась по окончании эксперимента. Она имела контрольный характер и состояла из двух расчетных задач, требующих обязательного анализа задачной ситуации и одной качественной задачи. По письменным решениям задач проверялось знание основных операций по решению качественных задач, умение строить модели, выдвигать гипотезы и доказывать предположения.

ПРИМЕРНАЯ ФОРМА КОНТРОЛЬНОЙ АНКЕТЫ

Ф.И.О.: Класс:

Ответьте на следующие вопросы:

1. Нравятся ли вам уроки физики? (Выберите ответ и обведите соответствующую букву)

А. Да. Б. Нет. В. Если не спрашивают, то нравится.

Г. Некоторые уроки нравятся.

2. Что Вам нравится на уроках физики?

A. Слушать учителя. Б. Решать расчетные задачи.

B. Решать качественные задачи. Г. Делать лабораторные работы. Д. Смотреть на показ учителем опытов. Е. Ничего не нравится.

3. Как вы считаете, что позволяет развивать использование качественных задач на уроках физики? Нужны ли они? (Вопрос присутствует только в пос­леднем тесте.)

4. Рассматривая твердые тела, мы считаем, что молекулы располагаются упорядоченно и достаточно близко друг к другу. Как же тогда они движутся? Какие модели для описания молекул в этих двух случаях мы используем?

5. «Для того чтобы спастись от жары, раньше использовали веер, опахало и т.п., сейчас применяют вентиляторы». Используя эту информацию, составьте как можно больше разных вопросов.

Психологические тесты:

Тест № 1. Сложные аналогии или Как у вас с абстрактным мышлением?

Тест № 2. Выделение существенных признаков, или главное и второстепенное.1

Тест № 3. Методика диагностики вербальной креативности (Тест Медника).

Тест № 4. Диагностика невербальной креативности «Фигурная форма теста творческого мышления Торренса» (Figural forms).2

1 Практическая психология в тестах или Как научиться понимать себя и других. — М.: Аст-Пресс, 1998. — 376 с.

2 Дружинин В. Н. Психология общих способностей. — СПб.: Изд-во «Питер», 2000. - 368 с.

Для сравнения результатов таким же испытаниям подвергаем учащихся контрольных классов, где в преподавании физики качественные задачи используются бессистемно. Лучше, чтобы это были классы, где работает другой педагог.

На последнем этапе эксперимента проводим анализ результатов тестов и контрольных срезов: рассматриваем динамику изменения показателей, сравниваем показатели экспериментальных и контрольных классов. Результаты обработки экспериментальных данных лучше оформить в виде таблиц (см. Табл.1, 2.) и диаграмм (см. Диаграммы 1-2), которые позволяют наглядно представить искомый эффект.

Наш эксперимент показал положительное влияние систематического использования качественных задач на интерес к учебному предмету и физическим знаниям, повышение мотивации учебной деятельности и интерес к решению учебных физических задач (см. Табл.1 п. 1-2.). Анализ успеваемости, ответов на устных зачетах и письменных контрольных работах позволяет сделать вывод, что использование качественных задач приводит к улучшению понимания материала и уменьшению формальности, зазубренности знаний (запоминания без понимания). Анализ решения расчетных задач в итоговой контрольной работе показал, что существенно меньше делается ошибок из-за неправильного или невнимательного прочтения условия задачи, из-за неумения его анализировать, выделять наиболее существенные объекты и явления. Другими словами, навыки, сформированные при решении качественных задач, делают также менее формальным и более осмысленным, осознанным, а значит и более успешным решение расчетных задач.

Результаты исследования формирования модельных представлений при решении качественных задач показали, что, хотя при обсуждении изучаемых тем учащиеся показали знание основных моделей физики, умение различать реальные объекты и их модели, в то же время при решении качественных и особенно количественных задач большинство учеников не использовали моделирование, работая непосредственно с данными телами и явлениями. Таким образом, при проведении эксперимента нам не удалось выявить существенных изменений у учащихся в данном вопросе (см. табл.1 п.З), а соответственно и корреляции между процессами решения качественных задач и развитием модельных представлений. Однако категорически утверждать отсутствие такой корреляции вряд ли будет корректно. Все же некоторое улучшение ситуации в экспериментальных классах с практически неизменными результатами в контрольных классах позволяет нам считать, что решение сложных качественных задач способствует формированию модельного представления об окружающем мире, но вопрос моделирования при решении задач нужно специально исследовать при подборе задач и определении принципов их использования.

Анализ результатов психологических тестов (см. табл.1 и Диаграммы 1,2) позволяет выявить связь между систематическим использованием качественных задач и развитием интеллектуальных и творческих способностей учащихся. Уже качественный анализ работ позволяет утверждать, что учащиеся экспериментальных классов стали лучше понимать требование тестов, более глубоко анализировать вопрос, искать многовариантные и нестандартные решения, лучше выделять главное и второстепенное, их деятельность стала более осознанной и менее формальной. При количественном анализе можно обнаружить заметный рост среднего балла, полученного учащимися экспериментальных классов при тестировании, в то время как, изменение среднего балла для контрольных классов незначительное. Динамика изменения результатов тестирования более наглядна на диаграммах. Например, при диагностике вербальной креативности по методике Медника (Диаграмма 2) был выявлен примерно одинаковый (средний балл при тестировании 2,5 и 2,2) начальный уровень творческого развития учащихся контрольных и экспериментальных классов. В процессе эксперимента уровень вербальной креативности в контрольных классах практически не изменился (произошедшие изменения можно объяснить привыканием к тестам, возрастными изменениями и т.п.), в то время как в экспериментальных классах наблюдался интенсивный рост показателей. Подобная динамика наблюдается и по другим психологическим тестам (абстрактное мышление, невербальная креативность — Табл.1, п.4), что позволяет сделать вывод о наличии корреляции между систематическим использованием качественных задач и развитием логического и творческого мышления учащихся.