Реферат: Навчальний експеримент у системі вивчення фізики в середній школі
Одним з найважливіших факторів педагогічного процесу є раціональне використання часу. Вчителеві завжди потрібно стежити, щоб темп виконання досліду відповідав темпу сприймання учнями демонстраційного матеріалу. Значно зекономити час на уроці можна в процесі попередньої підготовки досліду вчителем. Наприклад, тривалість кипіння води при зниженому тиску можна значно скоротити, якщо воду брати не холодну, а заздалегідь підігріту.
Важливою методичною вимогою до демонстраційних дослідів є їх надійність. Невдале демонстрування завжди порушує нормальний хід уроку, підриває авторитет учителя і призводить до дезорганізації роботп в класі. Надійності дослідів добиваються ретельною підготовкою їх, багаторазовою перевіркою, вибором найбільш вдалих приладів і деталей.
Проведення дослідів має сприяти естетнчному вихованню учнів. Критерієм естетичності досліду є насамперед якість створення по-трібних ефектів для правильного формування уявлень про виучуване явище.
Проведення будь-якого досліду повинне здійснюватись при суворому дотриманні правил техніки безпеки.
§ 4. ФРОНТАЛЬНІ ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ І ФІЗИЧНІ ПРАКТИКУМИ
Програмами з фізики для середньої школи значна частина навчального часу відводиться на самостійне виконання учнями лабораторних робіт. При вивченні окремих питань програми учні під безпосереднім керівництвом учителя внконують фронтальні лабораторні роботи. Особливістю їх є те, що всі учні класу одночасно виконують ту саму роботу. Це полегшує працю вчителя на уроці, даючи йому можливість оперативно керувати діяльністю учнів, конт-ролювати хід виконання роботи на кожному її етапі. Залежно від змісту і складності фронтальної лабораторної роботи на виконання її може бути відведено від 5 до 45 хв. Наприклад, при вивченні фізики в 7 класі лабораторна робота «Одержання зображень магнітних полів» може бути виконана всього за кілька хвилин, а на виконання роботи «Визначення ефективності установки з електричним нагрівником» потрібно відвести цілий урок.
Одним з видів навчального експерименту є фізичні практикуми, до яких включаються складніші лабораторні роботи, які можуть бути проведені в кінці великих розділів. Особливістю фізичних практикумів є те, що при проведенні їх учні одночасно виконують різні роботи. Фізичні практикуми, як і фронтальні лабораторні роботи, учні виконують індивідуально або групами (2—3 учні) залежно від конкретних умов школи, укомплектованості її фізичного кабінету.
Виконуючи фронтальні лабораторні работи, учні досліджують чи розглядають одне або невелику кількість споріднених питань. Якщо проводяться фізичні практикуми, то в них треба включати ширше коло питаиь, які стосуються всього розділу або навіть різних розділів.
Кількість вказаних у програмах лабораторних робіт, як і де-монстраційних дослідів, є обов’язковою. Але вчителеві дається право залежно від умов школи, рівня підготовки учнів певного класу, методики вивчення матеріалу, якої дотримується вчитель, замінювати лабораторні роботи рівноцінними їм або більш ефективними. Обов’язковими є також організаційні форми проведення лабораторних робіт: передбачені програмами фронтальні роботи повинні виконуватись фронтально. Бажано, звичайно, розширити кількість фронтальних лабораторних робіт, якщо для цього є відповідне об-ладнання і роботи органічно вплітаються в процес вивчення того чи іншого матеріалу. Особливо це слід робити при вивченні тих розділів, в яких кількість фронтальних робіт, передбачених програмами, незначна.
Важливою вимогою програм є обов’язкове використання часу, що відводиться на фізичні практикуми, за прямим призначенням. У програмах подано перелік робіт фізичного практикуму і вказується час, відведений на виконання їх. Наприклад, у 9-му класі на виконання робіт практикуму відведено 16 годин і є перелік 19 робіт. Учитель може вибрати для проведення 8 робіт, розрахованих на 2 години кожна, а може поставити 16 одногодинних робіт. Зрозуміло, що список таких робіт учитель може дещо розширити, якщо для цього є відповідне обладнання й оригінальні дидактичні ідеї.
У більшості шкіл фізичні практикуми проводять наприкінці навчального року, але при відповідному обладнанні фізичних кабінетів такі практикуми логічно проводити після вивчення великих розділів програми. У 9 класі, наприклад, один практикум доцільно виконати наприкінці вивчення питань молекулярної фізики, а другий—наприкінці вивчення електродинаміки. У 10 класі один практикум можна провести після вивчення теорії коливань, а другий — після вивчення оптики, атомної і ядерної фізики, Це дасть можливість тісніше пов’язати фізичні практикуми з вивченням певного кола питань, їх узагальненням і закріпленням.
Основна мета лабораторних робіт: ознайомити учнів з експе-риментальним методом дослідження фізичних явищ; формувати розуміння принципів вимірювання фізичних величин, оволодіти способами і технікою внмірювань, а також методами аналізу похибок.
§ 5. РОЛЬ ЕКСПЕРИМЕНТУ В ПРОЦЕСІ ВИВЧЕННЯ ФІЗИКИ В ШКОЛІ
Навчальний фізичний експеримент — одна з найважливіших ділянок у системі оволодіння матеріалом фізики. Аналіз дидактичних можливостей навчального експерименту показує, що він може бути використаний на різних етапах вивчення матеріалу та з різною дидактичною метою.
Розглянемо основні етапи оволодіння учнями навчальним матеріалом і, виходячи з цього проаналізуємо можливості навчального фізичного експерименту. Найефективнішим є так званий евристичний метод вивчення матеріалу, коли значну частину необхідних висновків учні роблять самостійно, використовуючи дані навчального експерименту (демонстраційного, фронтального, експериментальних. задач тощо). Основні етапи діяльності вчителя і учнів на уроці-можна показати схематично.
На схемі ми показуємо не тільки послідовні етапи вивчення матеріалу, а й зазначаємо основних виконавців тієї або іншої навчальноі роботи. Це допомагає чіткіше уявити роль учителя в кожний момент уроку, відповідно готуватнсь до цього. Зрозуміло, що найбільших успіхів досягають ті вчителі, які вміють організувати процес навчання, ефективно керувати пізнавальною діяльністю учнів.
Схема організації навчальної діяльності при евристичному методі вивчення матеріалу
| № | Вид діяльності | Хто виконує основні функції |
| 1 | Короткі висновки про раніше вивчений матеріал, який буде потрібний при вивченні нового матеріалу | Учитель з викорис-танням знань учнів |
| 2 | Постановка навчальної проблеми | Учитель |
| 3 | Постановка навчального експеременту в комплексі з іншими дидактичними засобами | Учитель; поможливості учні |
| 4 | Обробка результатів експерименту. Висновки з експерименту експерименту | Учні |
| 5 | Узагальнення висновків; формулювання досліджуваної закономірності | Учитель, учні під керивництвом учителя |
| 6 | Історія відкриття закономірності; значення її для розвитку господарства, науки | Учитель; поможливості учні |
| 7 | Формування практичних умінь і навичок у застосуванні вивченої закономірності | Учні під керивництвом учителя |
| 8 | Підведення підсумків і накреслення перспективних проблем | Учитель |
Під керівництвом учителя учні повинні самостійно відшукати мак-симально можливу кількість інформації, яку потрібно засвоїти. Ще К. Д. Ушинський вказував на необхідність саме такої організації навчального процесу: «Якщо навіть припустити, що учень зрозуміє думку, пояснену йому вчителем, то і в такому випадку думка ця ніколи не вляжеться в голові його так міцно і свідомо, ніколи не стане такою повною власністю учня, як тоді, коли він сам її виробить» (Ушинский К. Д. Собрание сочинений, т. 10. М.Л., Изд-во АПН, 1950, с. 422).
§ 6. ЗМІСТ І ЗАВДАННЯ ПРАКТИКУМУ з методики і техніки шкільного ФІЗИЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ
Практикум з методики і техніки шкільного фізичного експерименту має на меті ознайомити студентів з основним обладнанням фізичного кабінету середньої школи та методикою і технікою постановки різних видів навчального експерименту: демонстраційних дослідів, фронтальних лабораторних робіт, фізичних практикумів і експериментальних задач. Структура і зміст завдань практикуму підпорядковані педагогічній концепції, згідно з якою найбільший педагогічний ефект від практикуму можна дістати тоді, коли студенти оволодіватимуть необхідними вміннями і навичками застосовувати різні види навчального експерименту в їх єдності. У зв’язку з цнм роботн практикуму (за винятком робіт з вивчення основного обладнання фізичного кабінету) включають у себе завдання з різнпх видів навчального експерименту під час вивчення того чи іншого питання шкільного курсу фізики.
Передбачений програмою час для практикуму з методики і техніки шкільного фізичного експерименту дає змогу включити до робіт практикуму тільки найбільш складні демонстраційні досліди, а також окремі лабораторні роботи, роботи фізичних практикумів і експериментальні задачі, які найбільшою мірою дають змогу зрозуміти студентам специфіку цих видів навчального експерименту.
У процесі виконання робіт практикуму кожен студент повинен оволодіти такими знаннями, уміннями і навичками:
1. Знати призначення і правила експлуатації основного обладнання з фізики для середньої школи.
2. Умітн складати установки за схемамн і описами, вміщеними в цьому посібнику та в інших виданнях, на які в описах робіт практнкуму зроблено посилання.
3. Оволодіти методикою і технікою виконання різних видів шкільного фізичного експерименту з дотриманням основних дидактичних вимог до них.
4. Уміти супроводжувати досліди чіткими, вичерпними і короткими поясненнями на рівні, доступному для учнів відповідного класу.
5. Оволодіти навичками в дотриманні правил техніки безпеки під час проведення всіх видів навчального експернменту.
§ 7. Засоби НІТ у навчальному фізичному експеременті
Стрімке збільшення потоку наукової інформації у період технічного прогресу людства потребує своєчасного адекватного відбиття в навчальному процесі. Використання засобів нових інформаційних технологій (НІТ) сприяє не лише покращенню емоційного сприйняття, а й підвищенню інформативності навчального матеріалу, його наочності та доступності. Фізика за своєю основою є експериментальною наукою. Шкільний фізичний експеримент тісно пов’язаний з теоретичним навчанням.
Навчальний експеримент передбачає: висунення теоретичної гіпотези, яка вимагає практичного підтвердження, розробку методу дослідження, постановку експерименту, спостереження за його ходом, зняття фізичних пара-метрів, їх систематизацію, аналіз та узагальнення і формулювання висновків щодо проведеної роботи. Зважаючи на універсальність, комп’ютерну техніку можна використати на всіх етапах проведення експерименту. Це відкриває нові, перспективні підходи щодо отримання експериментальних даних.
Ефективність застосування ЕОМ в експериментально-дослідній роботі зумовлюється такими чинниками: висока точність результатів та їх достовірність, оскільки програмні засоби уможливлюють застосування методів, що знижують нагромадження похибок під час округлення та обчислення проміжних величин; скорочення кількості складних, дорогих і унікальних приладів; підвищення якості та інформативності дослідження за рахунок ретельнішої обробки даних; збільшення кількості об’єктів, що контролюються; підвищення емоційного впливу; скорочення циклів дослідження на основі прискорення підготовки і проведення експерименту, оперативного використання результатів аналізу, зменшення часу обробки та систематизації даних.
Комп’ютеризація експерименту розширює обізнаність учнів з досліджуваним фізичним явищем, формує навички і надає їм впевненості під час використання сучасних експериментальних методів, ознайомлює з передовими засобами пізнання, видами контролю за технологічними процесами на виробництві, дає змогу по-новому розглядати методику постановки шкільного експерименту.
Сучасні персональні комп’ютери (ПК) уможливлюють використання ЕОМ у дослідній роботі з підключенням відповідних допоміжних пристроїв у ролі засобів контролю, реєструючих приладів, приладів візуального відбиття та ін. На екрані графічного дисплея можна формувати систему шкал вольт-, ампер-і ватметрів та багатьох інших вимірювальних приладів, що реєструють певні параметри досліджуваних об’єктів. В експериментально-дослідній роботі проміжпою ланкою між ЕіОМ і об’єктом дослідження є датчики та перетиорюючі пристрої. Як правило, датчики сприймають інформацію в аналоговому вигляді (температура, тиск, освітленість, вологість, напруга та ін.), яку перш ніж «подати» до комп’ютера, необхідно перетворити в цифрову форму. Під час роботи з групою датчиків програми забезпечують періодичне опитування стану кожного з них. Після обробки експериментальних даних ЕОМ направляє результати в необхідному для аналізу вигляді на пристрої виводу.
Для використання апаратних засобів ЕОМ, опрацювання сигналів, що надходять, і виведення результатів у зручній для сприйняття формі створюють відповідні програмні засоби обробки та дослідження сигналів. Такі програми можуть бути спеціалізовані — призначені для дослідження конкретного фізичного об’єкта, або універсальні — для забезпечення певного виду експериментів. Програмні засоби, призначені для забезпечення сприйняття іиформації про зміну параметрів фізичних величин та їх характеристик від датчиків та перетворюючих пристроїв для її наступної обробки в цифровому вигляді, збереження та реєстрації на засобах виводу, відносять до експериментально-дослідних.