ПРОБЛЕМНОЕ ОБУЧЕНИЕ В

ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ

Проблемное обучение — это научно обоснованная система раз­вития мыслительной деятельности и способностей учащихся в про­цессе обучения, охватывающая все основные виды учебной работы учащихся и определяющая оптимальные условия их развития. Основу ее составляют учебные проблемы разных видов.

В основе проблемного обучения лежит учебная проблема, сущ­ность которой — диалектическое противоречие между известными ученику знаниями, умениями и навыками и новыми фактами, явле­ниями, для понимания и объяснения которых прежних знании недо­статочно. Это противоречие служит движущей силой творческого усвоения знаний.

Проблемное обучение, как и вообще обучение,— двусторонний процесс. Оно включает, с одной стороны, проблемное преподава­ние (сфера деятельности учителя), с другой — проблемное учение (сфера деятельности учащегося).

Проблемное преподавание — это деятельность учите­ля по постановке учебных проблем и созданию проблемных ситуаций, управлению учебной деятельностью учащихся в решении учебных проблем.

Проблемное учение — это особым образом организован­ная деятельность учащихся по усвоению знаний, в ходе которой они участвуют в поисках решения выдвинутых перед ними проблем.

Организация проблемного обучения имеет важное значение для развития мышления школьников, ибо «начало мышления» — в проблемной ситуации.

Проблемное обучение предполагает организацию поисковой деятельности учащихся, овладение знаниями на основе активной умственной деятельности по решению задач проблемного характера, а также овладение методами добывания знаний.

Для осуществления проблемного обучения необходимы следую­щие условия:

наличие в учебном материале задач, вопросов, заданий, которые могут быть проблемами для учащихся;

умение учителя создавать проблемную ситуацию;

постепенное, планомерное развитие у учащихся умений и навыков выявлять и формулировать проблему и самостоятельно находить способы ее решения;

специальная система подготовки учителя к уроку, направленная на выделение в учебном материале проблемных вопросов.

Для такой подготовки учебного материала учитель должен его проанализировать с разных точек зрения: научной (вычленение основных понятий, их взаимосвязи), психологической (предвидение реакции класса и отдельных учащихся на выдвижение проблем), логической (последовательность постановки вопросов, задач, зада­ний, системы их сочетания), дидактической (выбор необходимых приемов и методов создания проблемных ситуаций).

Осуществление проблемного обучения требует не только особой организации деятельности учителя, но и особой организации деятель­ности учащихся.

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

анализ проблемной ситуации;

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

решение проблемы: выдвижение предположении; обоснование гипотезы (обоснованный выбор одного из предположений в качестве вероятного пути решения проблемы); доказательство гипотезы (теоретическое или экспериментальное); проверка правильности решения.

В зависимости от степени сложности проблемы, индивидуальных особенностей и уровня развития мышления ученик может переска­кивать» через отдельные этапы. Например, уяснив суть поставлен­ной учителем проблемы, он может путем догадки сразу дать верный способ решения.

Возможно несколько способов выдвижения проблем. Рассмотрим некоторые из них.

1. Выдвижение проблемы в связи с изучением новых явлений, установлением новых экспериментальных фактов, не укладываю­щихся в рамки прежних представлений (или теорий). Например, в 8 классе при изучении электрических явлений у учащихся продолжительное время — на протяжении ряда уро­ков — формируют представление о том, что для возникновения тока необходим источник тока (гальванический элемент). Повторив усло­вия существования тока, учитель предлагает их вниманию опыт с движением проводника в магнитном поле, показывающий, что можно получить ток в проводнике и без известных им источников тока (гальванических элементов и аккумуляторов). Возникает про­блемный вопрос: «Почему это происходит?»

Выдвижение проблемы в данном случае осуществляется с целью повышения интереса учащихся к объяснению учителя и активиза­ции их мышления в процессе восприятия нового материала.

2. Выдвижение проблемы на основе демонстрации опыта при изучении явления, которое может быть объяснено учащимися на основе ранее полученных знаний.

3. Выдвижение проблемы в связи с поисками нового метода измерения физической величины. Например: «Как определить массу деревянного шарика, имея в распоряжении только измерительный цилиндр с водой?»

Учащиеся до сих пор определяли массу с помощью рычажных весов, а учитель предлагает им решить эту задачу с помощью мензурки, которую до сих пор они использовали только для измере­ния объема тел.

4. Постановка вопроса, требующего установления связи между явлениями или величинами, характеризующими явление. Например, введя понятие о сопротивлении проводника, учитель обращается к классу с вопросом: «От чего зависит сопротивление проводника?»

Вопрос он ставит для того, чтобы ученики высказали свои предпо­ложения и предложили соответствующий эксперимент.

5. Постановка проблемного вопроса с целью привлечения имею­щихся у учащихся знаний к решению задач практического харак­тер. Например: «Что надо сделать, чтобы охладить молоко летом, не имея холодильника?» Проблема поставлена. Ученикам предлага­ют самим найти способ ее решения, используя ранее приобретенные знания.

Проблемное обучение при объяснении нового материала.

 При объяснении нового материала используются в основном две формы проблемного обучения: проблемное изложение и поисковая (эвристическая) беседа. В первом случае проблему формулирует и решает сам учитель. Но он не просто «излагает материал», а раз­мышляет вслух над проблемой, рассматривает возможные подходы к ее решению и пути решения. Одни из них он отвергает в процессе рассуждения как несостоятельные, другие принимает, развивает и приходит, таким образом, постепенно к верному решению. На таких примерах учащиеся учатся логике рассуждений при решении про­блем, их анализу, глубже усваивают сам материал.

Значительно чаще, чем проблемное изложение, при изучении нового материала используют другую форму проблемного обучения — поисковую (эвристическую) беседу. Смысл ее состоит в привле­чении учащихся к разрешению выдвигаемых на уроке проблем с помощью подготовленной заранее учителем системы вопросов.

Методика проблемного обучения в большой мере зависит от со­держания учебного материала. Поясним это на примере изучения физических явлений, законов и теорий.

Проблемное изучение физических явлений.

 Типичная схема изучения физических явлений в старших классах в наиболее полном виде выглядит следую­щим образом.

1. Наблюдение явления.

2. Выявление характерных особенностей явления.

3. Установление связей дан­ного явления с другими, ра­нее изученными явлениями и объяснение природы явления.

4. Введение новых физичес­ких величин и констант, харак­теризующих изучаемое явление.

5. Установление количественных закономерностей, относящих­ся к рассматриваемому явлению.

6. Практическое применение изученного явления. Проблемный подход может быть использован в той или иной степени на всех этапах изучения физического явления. Однако наибольшие возможности для проблемного обучения открываются при выяснении природы явления. Покажем это на примере изучения явления самоиндукции в IX классе. Для проблемного изучения явления самоиндукции необходим «опорный» эксперимент, в котором бы явственно проступала основная особенность явления. Им может быть известный опыт с самоиндукцией при замыкании элект­рической цепи. Из опыта наглядно видна основная особен­ность явления: замедленное нарастание силы тока в ветви, содержа­щей катушку, при замыкании цепи. На первый взгляд учащимся кажется, что наблюдаемое явление противоречит закону Ома для участка цепи, поскольку они знают, что напряжение на ветвях па­раллельного соединения одинаково и одинаковыми были подобраны сопротивления ветвей (накал лампочек при помощи реостата уста­навливался одинаковым). Возникает проблемная ситуация.

Так, постепенно в ходе поисковой беседы решается центральная проблема — выясняется природа явления самоиндукции.

Проблемное изучение физических законов.

 Физические законы, изучаемые в школе, по способу их установления можно разделить на следующие группы:

1. Законы, устанавливаемые экспериментально.

2. Законы, устанавливаемые теоретически. При опытном установлении физических законов открываются две возможности для применения проблемного подхода.

а) Если устанавливается количественный закон, то проблемный подход чаще всего состоит в привлечении учащихся к поиску об­щей идеи экспериментального исследования и планированию его отдельных этапов. Например, перед изучением закона Бойля—Мариотта учитель может поставить перед учащимися общую проблему:

предложить идею экспериментального исследования зависимости давления газа от его объема (при неизменной температуре и массе газа).

После этого уточняются отдельные детали, например: как сравни­вать объемы газа в процессе выполнения исследования? (Выясняют, что это можно сделать путем сопоставления высоты столбов газа в ци­линдре при помощи укрепленной вдоль стенки цилиндра шкалы.) Как добиться, чтобы температура газа при изменении его объема не менялась? (Выясняют, что для этого нужно изменять объем доста­точно медленно.) В заключение обсуждают последовательность вы­полнения исследования и воспроизводят соответствующие опыты.

Конечно, учащимся необходимо разъяснить, что «опытное уста­новление» законов в школьных условиях весьма приблизительно, что в действительности законы устанавливаются только на основе очень точно поставленных и многократно проверенных опытов.

б) Если закон, устанавливаемый на основе опыта, носит ка­чественный характер, то вместо проблем, предусматривающих про­ектирование эксперимента, часто оказывается целесообразным ста­вить проблемы, требующие от учащихся выявления общих, харак­терных особенностей и закономерностей в протекании физических явлений. В этом случае учитель демонстрирует последовательно несколько опытов, а перед учащимися ставит задачу выявить в этих опытах то общее, существенное, что характеризует демонстрируемое явление, т. е. установить закономерность в протекании явления. Например, учитель показывает серию опытов по электромагнитной индукции (рис. 6. 3; для опытов используется прямоугольная катуш­ка, состоящая из 30—40 витков тонкого медного провода) и ставит задачу сформулировать общее условие возникновения ЭДС индук­ции в замкнутом контуре. Результаты опытов по мере их выпол­нения учитель зарисовывает на доске. Учащиеся видят, что при одних движениях катушки ток возникает, при других — нет.

Сопоставляя результаты, они формулируют условие возникно­вения ЭДС индукции в контуре (т. е. закон электромагнитной ин­дукции) в качественной форме.

Закон может быть получен теоретически на основе математичес­ких действий или как следствие из теории посредством последова­тельного проведения логического рассуждения. Например, закон сохранения импульса выводится аналитически, а закон фотоэф­фекта — путем логического рассуждения, опирающегося на основные положения квантовой теории света.

Проблемное изучение физических теорий.

Развитие физических теорий всегда происходило на основе преодоления противоречий между сложившимися представлениями и новыми фактами, опытны­ми данными, которые не укладывались в рамки этих представлений. Подведение учащихся к осознанию решающих проблем физики, привлечение их к размышлению над ними, вовлечение в поиск реше­ния этих проблем представляют собой надежный путь глубокого уяснения учащимися экспериментальных оснований, на которых строи­лась новая теория, а отсюда — и ее основных положений. В этом случае, даже если решение поставленных проблем раскрывается за тем самим учителем (проблемное изложение), появление новых идей оказывается до некоторой степени «пережитым» учащимися, а воз­никновение этих идей воспринимается ими как закономерный и не­избежный результат развития науки. Рассмотрим в качестве примере изучения квантовой теории света в Х классе. Продемонстрировав с помощью электрической дуги явление внешнего фотоэффекта и выяснив, что оно состоит в вырывании светом электронов из металла,   учитель  предлагает учащимся объяснить  фотоэффект с точки зрения волновой теории света.

Решение проблемных задач

Проблемные задачи — это задачи творческого характера, тре­бующие от учащихся большой самостоятельности в суждениях, поиска не испытанных ранее путей решения. Проблемные задачи эффективны, если школьники уже приобрели необходимые навыки и умения в решении задач по готовому образцу и наступает этап, когда нужно сделать эти знания активными. Таким образом, про­блемные задачи используются обычно на завершающем этапе за­крепления пройденного материала и при повторении. Задачи про­блемного характера можно применять   в качестве домашних заданий и для решения в классе. В последнем случае особенно эффективными оказываются проблемные экспериментальные задачи, в особенности если они охватывают широкий круг вопросов по дан­ной теме.

4. Проблемное обучение при выполнении домашних заданий.

Работа на уроке неизбежно ограничена во времени. Это часто не позволяет предложить учащимся достаточно сложные задания. Кроме того, не все виды проблемных заданий могут быть использо­ваны на уроках. Например, задания на конструирование и изготов­ление приборов, постановку опытов, требующих длительного на­блюдения или многократных проверок, и т. п. Поэтому домашняя работа проблемного характера не менее важна, чем работа, осуще­ствляемая на уроке.

Основные виды проблемных домашних заданий. Исследова­тельские задания. Их можно разделить на задания теоре­тического характера и экспериментально - исследовательские за­дания.

Задания теоретического характера. Роль таких заданий в раз­витии теоретического мышления учащихся трудно переоценить. Но пока еще в практике преподавания они используются недоста­точно. Только в специализированных физико-математических шко­лах им уделяется некоторое внимание. Приведем два примера такого рода заданий.

1.     Исследовать, какая зависимость должна существовать между внутрен­ним сопротивлением генератора и сопротивлением нагрузки, чтобы отдаваемая им мощность во внешнюю цепь была наибольшей. Чему равен КПД генератора в этом случае?

2. Каково наименьшее возможное расстояние между предметом и его дей­ствительным изображением, создаваемым с помощью двояковыпуклой линзы? Сколько решений имеет задача? Когда задача не имеет решения?¹

Экспериментально исследовательские задания. Такие задания предусматривают теоретическое объяснение или теоретическое пред­сказание результатов эксперимента. Поясним это примерами:

1. Нарисуйте на листе бумаги, приколотом к стене, яркую точку. Отойдите на некоторое расстояние и, прикрыв один глаз рукой, головкой спички, находя­щейся в вытянутой вперед руке, закройте точку. Это вам удастся сделать без труда. А теперь попробуйте вечером, когда на небе появятся звезды, закрыть таким же образом головкой спички одну из них, хотя бы самую маленькую. Как бы вы ни старались, на этот раз успеха не добьетесь. Почему?

Объяснение явления требует исследовательского подхода и должно учитывать два обстоятельства: 1) Любая звезда удалена от нас настолько далеко, что попадающие от нее в глаз наблюдателя лучи можно считать параллельными, 2) зрачок глаза имеет конеч­ные размеры, а вечером, в темноте, он к тому же заметно расширяет­ся.

2. Будет ли действовать выталкивающая сила на тело, погруженное в жид­кость, в состоянии невесомости? Ответ обоснуйте. Попробуйте придумать про­верочный опыт.

Учащимся следует напомнить, что в состоянии невесомости на­ходятся не только искусственные спутники Земли и находящиеся в них тела, но вообще все свободно падающие тела, даже у поверх­ности Земли (Возможное решение: Погрузить в пробирку с водой ярко окрашенный поплавок, утопив его пальцем. Затем предоставить пробирке возможность свободно падать с некоторой высоты в подставленное внизу ведро с водой. Во время падения пробирки поплавок не всплывает. Это означает, что в состоянии невесомости выталкивающая сила со стороны жид­кости на него не действует.)

Конструкторские задания. При выполнении та­ких заданий наряду с изготовлением конструкции важен теорети­ческий поиск решения, который часто ведет к глубокому осмыслению нового или уточнению и закреплению пройденного. Так, например, при изучении мощности тока трудным для учащихся обычно явля­ется вопрос о зависимости потребляемой мощности от характера со­единения проводников. Его осмыслению помогает работа над заданием: «Придумать конструкцию спирали электрического нагре­вателя, которая позволяла бы легко изменять его мощность в два раза».

Литература.

1.             Абушкин Х.Х Проблемное обучение – учителю. – Саранск: Мордовское книжное издательство. 1996.

2.             Методика преподавания физики в 7 – 8 классах средней школы. / Под ред. У.В. Усова.  - М.: Просвещение. 1990.

3.             Методика преподавания физики в 8 – 10 классах средней школы. / Под ред. В.П. Орехова., А.В. Усовой. -  М.: Просвещение. 1990

Напишите мне: demkin-nik@yandex.ru      ICQ: 276-807-301       E-mail  школы:  stshkola1@mail.ru 

[Главная] [Новости] [О себе] [Фото] [Методика] [Уроки] [Мероприятия] [Планирование] [Олимпиады] [Карта сайта] [Гостевая] [Ссылки] [Разное] [Юмор]