Личный кабинет

Поэтапное формирование навыков самостоятельной исследовательской работы


Статья посвящена принципам формирования навыков самостоятельной исследовательской работы учащихся в школе.

В настоящее время в школе большое внимание уделяется обучению учащихся через различные виды деятельности. ФГОС предлагает оценивать качество образования не только по сумме знаний, полученных учащимися в школе, но и по степени овладения различными видами деятельности. На уроках физики учащиеся должны приобрести не только такие виды общеучебных компетенций, как умение прочесть текст и критически оценить его содержание, умение понимать графики и диаграммы, но и овладеть специфическими для данного предмета видами деятельности. К таким специфическим видам деятельности, обучению которым должны быть посвящены уроки физики, Примерная основная образовательная программа основного общего образования относит следующие. Умение распознавать проблемы, которые можно решить при помощи физических методов;  ставить опыты по исследованию физических явлений или физических свойств тел; собирать установку из предложенного оборудования; анализировать отдельные этапы проведения исследований и интерпретировать результаты наблюдений и опытов; формулировать выводы; применять имеющиеся знания для объяснения результатов опытов; понимать принципы действия машин, приборов и технических устройств, условия их безопасного использования в повседневной жизни. Овладение большинством из перечисленных компетенций невозможно без  использования лабораторных работ исследовательского характера, предполагающих максимальную самостоятельность действий учащихся. Но формирование навыков самостоятельной исследовательской работы ― сложный процесс, описание одного из этапов которого я хочу предложить на обсуждение коллег.

В обучении методам исследовательской деятельности абсолютно неприемлем приём, часто предлагаемый при обучении плаванию: бросить человека в глубоком месте водоёма в воду, и пусть выплывает, как может.  В случае исследовательской работы, как показывает мой опыт, «не выплывет» никто! В качестве подготовки к самостоятельной экспериментальной работе я использую фронтальные обсуждения проблемных экспериментальных ситуаций, для которых в учебниках не прописан алгоритм действий. Поясню на примере изучаемой в 8-ом классе темы «Тепловое действие тока». На урок закрепления изученного материала я приношу утюг и прошу учащихся объяснить, как он работает. Практически сразу получаю ответ: работа утюга основана на тепловом действии тока. Следующий вопрос классу: «Почему тепловое действие тока так избирательно: до утюга в рабочем состоянии невозможно дотронуться, а подводящие ток провода остаются холодными?». В ответ на этот вопрос класс выдвигает, как правило, несколько различных версий. Чтобы отобрать правильные и забраковать неверные предлагаю сначала начертить схему подключения утюга к сети электропитания. Когда такая схема составлена (рис. 1), задаю следующие вопросы:

  • Как подключены к сети электропитания электронагревательный элемент утюга и подводящие провода?
  • Что можно сказать о силе тока в электронагревательном элементе и подводящих проводах?
  • Как зависит количество теплоты, выделяемое при прохождении тока по проводам, от силы тока?

В качестве правильного ответа на последний вопрос записываем на доске формулу закона Джоуля ― Ленца. Из этой формулы сразу становится очевидным, что ответом на поставленный вопрос будет различие сопротивлений электронагревательного элемента утюга и подводящих проводов. Далее прошу класс оценить, во сколько раз сопротивление электронагревательного элемента должно быть больше сопротивления подводящих проводов. Все выдвинутые версии записываем на доске. (Здесь следует отметить, что версии должны быть записаны в виде диапазонов. Это связано с тем, что мы их будем проверять экспериментально, а экспериментальная цифра может не совпасть ни с одной из предложенных цифр, но наверняка попадёт в один из диапазонов.) Дальнейшая наша цель ― экспериментально проверить, чья версия ближе к истине. Для этого заслушиваем различные планы постановки эксперимента по оценке соотношения сопротивлений электронагревательного элемента и подводящих проводов. Следует сразу предупредить учащихся, что разбирать утюг на запчасти мы не будем, поэтому прямые измерения сопротивлений отдельных элементов электрической цепи невозможны, а сопротивление всей электрической цепи не даёт нам ответа на вопрос.  Обсудив предложенные варианты, останавливаемся на возможности оценить сопротивление подводящих проводов по измерению длины шнура питания (длина подводящих проводов, естественно, вдвое больше; сразу ли догадаются об этом учащиеся?). Площадь поперечного сечения подводящих медных проводов с помощью справочных таблиц можно оценить по максимальному значению силы тока, которое указывают в паспорте изделия.

Например, максимальная сила тока в утюге мощностью 2,4 кВт составляет 11 А. При такой силе тока площадь поперечного сечения медного кабеля, как видно из справочной таблицы, должна быть не менее 0,5 мм2. Для увеличения прочности шнура питания используют провода сечением 1 мм2. Сопротивление шнура электропитания длиной 3 м составит
. Сопротивление же электронагревательного элемента утюга рассчитываю заранее и сообщаю классу как его паспортное  данное. Оно будет равно Ом, что в 200 раз больше сопротивления подводящих проводов. Но используя закон Ома, закон Джоуля-Ленца можно переписать в виде . Согласно записи закона в этом виде следует, что бо́льшее количество теплоты должно выделяться на проводах,  сопротивление  которых меньше сопротивления утюга. Выясняем, в каком случае мы допускаем ошибку в наших рассуждениях. Вспоминаем, что при последовательном соединении напряжение на участках цепи распределяется пропорционально  их сопротивлениям. Следовательно,  напряжение 220 В распределяется между электронагревательным элементом и подводящими проводами в отношении . Напряжение на электронагревательном элементе будет лишь незначительно меньше 220 В, а на подводящих проводах напряжение будет около 1 В. Поэтому рассчитывая количество теплоты по любой  формуле, приходим к одному и тому же результату. В заключение следует измерить с помощью авометра полное сопротивление утюга и сравнить с расчётными цифрами.

Для наиболее эффективной работы по формированию навыков самостоятельной исследовательской работы учащихся необходимо как можно больше  действий (вычисление максимальной силы тока в утюге, измерение длины шнура питания, вычисление сопротивления шнура питания, оценку сопротивления электронагревательного элемента утюга, измерение с помощью авометра полного сопротивления утюга) поручать выполнять учащимся.

 рисунок 1

Рис. 1

 

Справочная таблица

Справочная таблица

Добавлено: 23.10.2016
Рейтинг: 7.7666666666667
Комментарии:
0
Сказали спасибо 0
Сказать спасибо
footer logo © Образ–Центр, 2020. 12+