Роль демонстрационного эксперимента при изучении физики в школе
Обновлено: 05.07.2024
Автор: Шабалина Ирина Владиславовна
Должность: учитель физики
Учебное заведение: СПб ГБ ПОУ "Петродворцовый колледж"
Населённый пункт: город Санкт-Петербург
Наименование материала: учебно-методический материал
Тема: "Роль эксперимента на уроках физики в свете введения ФГОС"
Раздел: полное образование
Роль эксперимента на уроках физики
в свете введения ФГОС
Автор работы: Шабалина Ирина Владиславовна
Физика — фундаментальная наука, изучающая строение и свойства
окружающего мира. Как отдельный предмет физику начали преподавать
после 1840 года.
В основе физических исследований лежит эксперимент. Он позволяет
проверить уже существующие законы и установить новые закономерности,
поэтому, «общепризнано, что обучение физике в средней школе должно
измерять, устанавливать или проверять зависимости физических величин –
всё это необходимо для изучения физики.
возможность использовать программы и учебники по выбору. Значительные
изменения претерпело производство учебного оборудования. В школьном
Если рассматривать традиционную методику преподавания физики, то
она направлена на передачу учащимся готовой информации. Сейчас же в
соответствии со стандартами нового поколения, необходимо реализовать
деятельностный подход к процессу обучения.
Таким образом, возникла необходимость нового подхода к школьному
физическому эксперименту, необходимость совершенствования постановки
лабораторных работ и работ физического практикума.
1.1. ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
1.1.1. Из истории введения экспериментального метода.
«Экспериментальный метод является ведущим среди методов
— очень важное условие эффективности учебного процесса. «Эксперимент
практических умений, способом отражения экспериментального характера
« Основы методики и техники учебного эксперимента закладывались
многими известными учеными и педагогами – физиками, такими как Д. Д.
Галанин, П. А. Знаменский, М. Ю. Пиотровский, И. И. Соколов, Б. Ю.
Петр Алексеевич Знаменский в 1954 году писал: «В настоящее
время не может быть споров и сомнений, что при изучении физики в школе
учащимися, но не ставшие
отсутствия наблюдений и опыта, только обременяют память учащегося, но не
эксперименте не может изменить для учащегося непосредственного живого
восприятия предметов и явлений
«Аналогичной точки зрения придерживался Д. К. Максвелл, который
иллюстративных опытов и поощрение других к постановке их и развитие
всевозможными способами освещаемых ими идей. Чем проще материалы
иллюстрированного опыта и чем
более привычны они учащемуся, тем
Завершение современного классического варианта содержания и форм
проведения школьного физического эксперимента сложилось к середине 70-х
годов прошлого века под влиянием деятельности А. А. Покровского, Б. С.
1.1.2. Задачи школьного физического эксперимента
Различают следующие виды школьного физического эксперимента:
1) демонстрационные опыты учителя;
2) лабораторные работы;
3) фронтальные опыты;
4) работы физического практикума;
5) экспериментальные задачи;
6) внеклассные эксперименты.
познавательной деятельности учащихся в преподавании курса физики.
предварительные представления и знания.
2) Опыты позволяют пополнить и расширить кругозор учащихся.
3) Они закладывают правильные представления о новых физических
явлениях и процессах, раскрывают закономерности, знакомят с методами
установок, иллюстрируют технические применения физических законов.
« Нужно отметить, что демонстрационный физический эксперимент в
многоаспектная классификация школьного физического эксперимента:
— по дидактическим целям;
— по методологии физического познания;
— по месту в учебном процессе;
— по формам постановки эксперимента;
— по методам выполнения и обработки результатов;
— по месту проведения;
— по времени, затрачиваемому на проведение эксперимента.
эксперимента в учебном познании:
— принцип системности физических знаний учащихся;
— принцип воспринимаемости эксперимента;
— принцип приоритета простоты и кратковременности при одинаковых
предъявляемые
демонстрационных опытов
Содержание опытов должно доступно и ясно доводиться до понимания
каждого из присутствующих на уроке, поэтому к опытам
особые методические требования.
«Под техникой проведения демонстрационного эксперимента понимают
средства и приёмы, обеспечивающие эффективную постановку опыта:
1) содержательность (опыт должен раскрывать сущность явления);
2) достоверность (означает постановку такого варианта опыта, результат
которого не вызывал бы сомнений);
различных мест в классе);
методов демонстрации, помогающих как наблюдению, так и анализу опыта
держателях и т.д.));
каких-либо сомнений в их справедливости, все побочные явления должны
внимания от главного);
Остановлюсь более подробно на некоторых требованиях к эксперименту,
которые считаю наиболее важными.
Достаточная видимость — размеры приборов, основные их части и
детали установки, их расположение и освещение должны быть видны для
всех учащихся с любого места в классе. Если учащимся плохо видно, то
теряется внимание и интерес, что приводит к нарушению дисциплины и не
усвоению учебного материала.
Необходимая видимость достигается при использовании специальных
приборов больших размеров, предназначенных именно для демонстраций,
подходящего фона, подсвета, различных способов и приемов проецирования.
Наглядность и выразительность опыта. Опыт нужно провести так, чтобы
«каждый ученик непременно заметил демонстрируемое явление. Для этого
следует собирать по возможности наиболее простые установки, в которых
четко, как бы само собой, выделялись основные части. Надо применять
справедливости и понятен для учащихся с различным уровнем знаний.
показать, что результат рассматриваемого опыта действительно подтверждает
проверяемый тезис и не может быть объяснен исходя из каких-то иных
Например, эксперимент, демонстрирующий фотоэффект, строго говоря,
вырывание электронов из металла может быть объяснено исходя из того, что
свет — электромагнитная волна. Однако, совокупность экспериментально
представлений о природе света, поэтому их и доказывает.
Рассматривая какой-нибудь опыт, важно показать, что приборы измеряют
ту физическую величину, что и предполагает экспериментатор. Доказать, что
вольтметр измеряет напряжение, с помощью закона Ома или формулы для
показывающий, что показания вольтметра действительно пропорциональны
готовят, неоднократно испытывают, обязательно соблюдают правила техники
безопасности, прописанные для данного эксперимента.
«Демонстрации должны производить действие не только на умственное
восприятие, но и на воображение учащихся, возбуждать у них интерес, чтобы
можно было по ходу урока быстро мобилизовать общее внимание класса на
некоторые небольшие промежутки времени. Поэтому надо показывать опыты
соответствовать темпу восприятия учащимися демонстрируемого материала.
В случае необходимости опыт можно повторить несколько раз, например:
когда надо устранить предположение о случайности показанного явления
(определение ускорения при свободном падении) или когда не все учащиеся
успевают увидеть необходимые детали (опыт с трубкой Ньютона).
Каждый из показываемых опытов должен быть содержательным, хорошо
1.1.4 Система учебного эксперимента
«Одним из условий успешного формирования физических понятий и
поставленного учебного эксперимента. … Прежде всего, в систему учебного
Опыты можно классифицировать по нескольким признакам и разделить
1. Опыты, иллюстрирующие объяснения преподавателя.
Иногда эти опыты просты и известны учащимся из повседневной жизни.
Любой опыт оживляет урок, создает положительный настрой для восприятия
внимание на главное, что важно для понимания изучаемого явления.
физических явлений в технике.
В этих опытах изучается принцип работы технических установок. Они
необходимы для подготовки учащихся к практической деятельности и для
иллюстрации связи физики с техникой.
3. Эффектные опыты, повышающие интерес к предмету.
4. Опыты, позволяющие ставить перед учащимися проблему.
В свете нового ФГОС эти опыты приобрели наибольшую значимость.
Учащиеся, не зная конечного результата, опираясь на свои знания и
5. Опыты, предназначенные для проверки ошибочности суждений.
Эти опыты можно проводить как доказательства ошибки, высказанной
одним из учащихся при обсуждении проблемы.
повторяются и рекомендованы для проведения в основном, в базовом, и в
профильном курсе обучения.
Перед преподавателем стоит вопрос, о том, как выбрать тот или иной
элементы базовых для физики как учебного предмета теорий, при изучении
Разнообразие демонстраций на одну и ту же тему позволяют выбрать тот
необходимый опыт, который понятен и интересен, а также будет достигнуто
более глубокое изучение учебного материала.
«Существенно важно, чтобы отобранные опыты в своей совокупности
составляли бы не простую сумму, а логически связанную систему, в которой
каждый последующий опыт развивал бы предыдущий и опирался на него.
Важно, чтобы учащиеся видели и понимали эту логическую взаимосвязь
выработке у учащихся экспериментальных умений и навыков. В процессе
восприятия и осмысливания демонстрационных опытов школьники учатся
наблюдать за физическими явлениями, обрабатывать результаты измерений,
использовать различные физические приборы и т.д. Все это подготавливает
учащихся к самостоятельным экспериментальным работам, осуществляемым
в виде фронтальных опытов, лабораторных работ, экспериментальных задач
1.2 ЛАБОАТОРНЫЕ РАБОТЫ
применяемая в целях практического изучения устройства, принципа работы
исследовательский характер, поскольку в процессе ее выполнения учащиеся
проводят исследования какого либо явления.
многие ученые: К. В. Дубровский, Н. С. Дрентельн, Я. И. Ковальский, И. В.
Глинка, В. В. Лермантов, П. А. Знаменский.
п р и н ц и п ом
п р е п од а ва н и я
Дрентельн Николай Сергеевич — одним из первых учителей физики
ввел практические занятия с учащимися. Он создал большую физическую
простотой и продуманностью. Он считал, что ход опыта должен быть ясен во
в н ед р е н и я
исследовательского обучения в физике. «Книга Глинки "Опыт по методики
широкую известность среди учителей и методистов не только в России.
Глинка был убежден, что интерес к физике обусловливает самодеятельность
"фронтальной системой", когда весь класс на одинаковых приборах делает
одну и ту же работу, и системой "разных работ", когда разнообразные задания
Для такой формы работы специальные часы не отводятся, и учащиеся
выполняют задания одновременно с объяснением преподавателя.
При постановке "разных работ", новый материал на уроке не изучается,
самостоятельное экспериментирование учащихся происходит в специально
отведенные часы после прохождения некоторого теоретического материала с
целью повторения и наиболее полного ознакомления с явлением.
физикой. Создал более 100 учебных и демонстрационных приборов. Читал
курс: "Введение к практическим занятиям по физике". Многие годы его книга
Законы физики основаны на фактах, установленных опытным путем. Причем нередко истолкование одних и тех же фактов меняется в ходе исторического развития физики. Факты накапливаются в результате наблюдений. Но при этом только ими ограничиваться нельзя. Это только первый шаг к познанию. Дальше идет эксперимент, выработка понятий, допускающих качественные характеристики в форме числа. Чтобы из наблюдений сделать общие выводы, выяснить причины явлений, надо установить количественные зависимости между величинами. Если такая зависимость получается, то найден физический закон. Если найден физический закон, то нет необходимости ставить в каждом отдельном случае опыт, достаточно выполнить соответствующие вычисления.
Изучив экспериментально количественные связи между величинами, можно выявить закономерности. На основе этих закономерностей развивается общая теория явлений.
Следовательно, без эксперимента нет, и не может быть, рационального обучения физике; одно словесное обучение физике неизбежно приводит к формализму и механическому заучиванию. Первые мысли учителя должны быть направлены на то, чтобы учащийся видел опыт и проделывал его сам, видел прибор в руках преподавателя и держал его в своих собственных руках. Однако если учащиеся будут проделывать различные опыты и наблюдать за демонстрацией опытов, выполняемых учителем, но не будут слышать продуманных ярких рассказов преподавателя, не будут решать задач, не будут читать учебника и знакомиться с литературой, то такую работу учителя еще нельзя назвать удовлетворительной. Преподавание предполагает широкое использование эксперимента, обсуждение со школьниками особенностей его постановки и наблюдаемых результатов. Проведение лабораторного эксперимента и решение расчетных задач не предусматриваются. Для проверки усвоения рекомендуются контрольные работы, ответы на качественные вопросы, написание рефератов с последующим анализом их содержания на уроках.
1.Виды и роль эксперимента в обучающем процессе.
Демонстрационный эксперимент является одной из составляющих учебного физического эксперимента и представляет собой воспроизведение физических явлений учителем на демонстрационном столе с помощью специальных приборов. Он относится к иллюстративным эмпирическим методам обучения. Роль демонстрационного эксперимента в обучении определяется той ролью, которую эксперимент играет в физике-науке как источник знаний и критерий их истинности, и его возможностями для организации учебно-познавательной деятельности учащихся.
Значение демонстрационного физического эксперимента заключается в том, что:
-учащиеся знакомятся с экспериментальным методом познания в физике, с ролью эксперимента в физических исследованиях (в итоге у них формируется научное мировоззрение);
-у учащихся формируются некоторые экспериментальные умения: наблюдать явления, выдвигать гипотезы, планировать эксперимент, анализировать результаты, устанавливать зависимости между величинами, делать выводы и т.п.
Демонстрационный эксперимент, являясь средством наглядности, способствует организации восприятия учащимися учебного материала, его пониманию и запоминанию; позволяет осуществить политехническое обучение учащихся; способствует повышению интереса к изучению физике и созданию мотивации учения. Но при проведении учителем демонстрационного эксперимента учащиеся только пассивно наблюдают за опытом, проводимым учителем, сами при этом ничего не делают собственными руками. Следовательно, необходимо наличие самостоятельного эксперимента учащихся по физике.
Обучение физике нельзя представить только в виде теоретических занятий, даже если учащимся на занятиях показываются демонстрационные физические опыты. Ко всем видам чувственного восприятия надо обязательно добавить на занятиях “работу руками”. Это достигается при выполнении учащимися лабораторного физического эксперимента, когда они сами собирают установки, проводят измерения физических величин, выполняют опыты. Лабораторные занятия вызывают у учащихся очень большой интерес, что вполне естественно, так как при этом происходит познание учеником окружающего мира на основе собственного опыта и собственных ощущений.
Значение лабораторных занятий по физике заключается в том, что у учащихся формируются представления о роли и месте эксперимента в познании. При выполнении опытов у учащихся формируются экспериментальные умения, которые включают в себя как интеллектуальные умения, так и практические. К первой группе относятся умения: определять цель эксперимента, выдвигать гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результаты, оформлять отчет о проделанной работе. Ко второй группе относятся умения: собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять, экспериментировать.
Кроме того, значение лабораторного эксперимента заключается в том, что при его выполнении у учащихся вырабатываются такие важные личностные качества, как аккуратность в работе приборами; соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, в записях, которые делаются во время эксперимента, организованность, настойчивость в получении результата. У них формируется определенная культура умственного и физического труда.
Фронтальные лабораторные работы - это такой вид практических работ, когда все учащиеся класса одновременно выполняют однотипный эксперимент, используя одинаковое оборудование. Фронтальные лабораторные работы выполняются чаще всего группой учащихся, состоящей из двух человек, иногда имеется возможность организовать индивидуальную работу. Соответственно в кабинете должно быть 15-20 комплектов приборов для фронтальных лабораторных работ. Общее количество таких приборов будет составлять около тысячи штук. Названия фронтальных лабораторных работ приводятся в учебных программах. Их достаточно много, они предусмотрены практически по каждой теме курса физики. Перед проведением работы учитель выявляет подготовленность учащихся к сознательному выполнению работы, определяет вместе с ними ее цель, обсуждает ход выполнения работы, правила работы с приборами, методы вычисления погрешностей измерений. Фронтальные лабораторные работы не очень сложны по содержанию, тесно связаны хронологически с изучаемым материалом и рассчитаны, как правило, на один урок. Описания лабораторных работ можно найти в школьных учебниках по физике.
Физический практикум проводится с целью повторения, углубления, расширения и обобщения полученных знаний из разных тем курса физики; развития и совершенствования у учащихся экспериментальных умений путем использования более сложного оборудования, более сложного эксперимента; формирования у них самостоятельности при решении задач, связанных с экспериментом. Физический практикум не связан по времени с изучаемым материалом, он проводится, как правило, в конце учебного года, иногда - в конце первого и второго полугодий и включает серию опытов по той или иной теме. Работы физического практикума учащиеся выполняют в группе из 2-4 человек на различном оборудовании; на следующих занятиях происходит смена работ, что делается по специально составленному графику. Составляя график, учитывают число учащихся в классе, число работ практикума, наличие оборудования. На каждую работу физического практикума отводятся два учебных часа, что требует введения в расписание сдвоенных уроков по физике. Это представляет затруднения. По этой причине и из-за недостатка необходимого оборудования практикуют одночасовые работы физического практикума. Следует отметить, что предпочтительными являются двухчасовые работы, поскольку работы практикума сложнее, чем фронтальные лабораторные работы, выполняются они на более сложном оборудовании, причем доля самостоятельного участия учеников значительно больше, чем в случае фронтальных лабораторных работ. К каждой работе учитель должен составить инструкцию, которая должна содержать: название, цель, список приборов и оборудования, краткую теорию, описание неизвестных учащимся приборов, план выполнения работы. После проведения работы учащиеся должны сдать отчет, который должен содержать: название работы, цель работы, список приборов, схему или рисунок установки, план выполнения работы, таблицу результатов, формулы, по которым вычислялись значения величин, вычисления погрешностей измерений, выводы. При оценке работы учащихся в практикуме следует учитывать их подготовку к работе, отчет о работе, уровень сформированности умений, понимание теоретического материала, используемых методов экспериментального исследования.
2. Занимательные опыты по физике
Но опыты в физике могут не только иллюстрировать различные физические процессы но и стимулировать познавательную активность и желание учиться.
Интереснейшим подтверждением существования инерции служит обыкновенный волчок. Каждая частица волчка движется по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения. По закону инерции частица в каждый момент времени стремится сойти с окружности на прямую линию, касательную к окружности. Но всякая касательная расположена в той же плоскости, что и сама окружность; поэтому каждая частица стремится двигаться так, чтобы все время оставаться в плоскости, перпендикулярной к оси вращения. Отсюда следует, что все плоскости в волчке, перпендикулярны к оси вращения, стремятся сохранить свое положение в пространстве, а поэтому и общий перпендикуляр к ним, т.е. сама ось вращения, также стремится сохранить свое равновесие, волчок как бы сопротивляется попытке его опрокинуть. Чем массивнее волчок и чем быстрее он вращается, тем упорнее противодействует он опрокидыванию.
Так же в лабораторных условиях можно проделать следующий эксперимент.
· Возьмем центробежную машину и укрепим на ней диск(сирену дисковую). На край диска поставьте свечу которую накройте коническим сосудом для демонстрации гидростатического парадокса. Сосуд закрепите на диске проволокой. Почему при вращении диска пламя свечи отклоняется от оси вращения?
Ответ: холодный, болие плотный воздух удаляется от оси вращения, а теплый, менее плотный, приближается, чем и объясняется отклонение пламени.
Силу тяжести с которой тела притягиваются к Земле, нужно отличать от веса тела. Понятие веса широко используется в повседневной жизни.
Весом тела называют силу, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на опору или подвес. При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса. Пусть тело лежит на неподвижном относительно Земли горизонтальном столе. Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной.
Сила, с которой Земля или другая планета действует на все тела, находящиеся у ее поверхности, называется силой тяжести. Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела. Теперь вам ясно, почему тело, обладающее большей массой тяжелее, ведь его Земля притягивает с большей силой. Сила тяжести действует на тело вертикально вниз. Изображается так же, как и другие силы
Для проверки теории можно использовать следующие опыты:
· Возьмем диск из метала(фанеры или пластмассы ) диаметром 10 см. по его размерам вырежем кусок бумаги. В одну руку возьмите бумажный диск, а в другую металлический (фанерный или пластмассовый) и предоставьте им возможность свободно падать с одной и той же высоты. Почему металлический диск упадет быстрее бумажного? Положите бумажный диск на металлический и дайте им возможность свободно падать. Почему в этом случае они падают одновременно?
Ответ: На каждый диск действует две силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. В начале движения равнодействующая этих сил направлена в низ, больше для металлического диска, поэтому он будет двигаться с большим ускорением. Но с увеличением скорости сила сопротивления воздуха увеличится и станет равной силе тяжести. В итоге оба диска будут двигаться равномерно, но металлический диск – с большей скоростью. (Похожая ситуация возникает когда парашютист находится в состоянии свободного полета: выпрыгивая из самолета он имеет сравнительно небольшую скорость потом разгоняясь примерно до 50 м/с эти две силы уравновешиваются и он подает с постоянной скоростью).
Во втором случае сопротивление воздуха преодолеет только металлический диск, а сила тяжести сообщает телам равные ускорения в независимости от их масс.
· Возьмите два одинаковых по размерам и массе листа бумаги. Один лист скомкайте. Одновременно отпустите листы с одной и той же высоты. Почему скомканный лист падает быстрее?
Ответ: скомканный лист бумаги падает быстрее, так как на него действует меньшая сила сопротивления со стороны воздуха.
Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.
Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.
Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону
Вот опыт, показывающий, что происходит если действие силы трения мало.
· Возьмем шелковую нить. Привяжем ее конец узлами к какому-либо грузу и дерним за второй конец нити. Узлы развяжутся.
Или еще опыт более сложный для объяснения.
· Возьмем линейку и положим горизонтально на указательные пальцы рук. Не торопясь перемещаем пальцы к центру линейки. Почему линейка двигается то по одному, то по другому пальцу?
Ответ: Сила давления со стороны линейки на пальцы изменяется при движении. Стало быть изменяется и сила трения между пальцами и линейкой. Если один палец расположен ближе к центру то на него сила давления действует больше. Между ним и линейкой действует большая сило давления следовательно перемещается второй палец и т.д.
Согласно ему полное давление в установившемся потоке жидкости(газа) остается постоянным вдоль этого потока. Полное давление состоит из весового, статического и динамического давления. Из закона Бернулли следует, что при уменьшении сечения потока, из-за возрастания скорости, т.е. динамического давления, статическое давление падает. Закон Бернулли справедлив и для ламинарных потоков газа. Явление понижения давления при увеличении скорости потока лежит в основе работы различного рода расходомеров, водо и пароструйных насосов.
Данный опыт прямое следствие вышеизложенного закона.
· Возьмите стеклянную воронку вместимостью 80-100 см3, вставьте ее в отверстие резиновой пробки, находящийся на патрубке пылесоса. Включите пылесос и на ладони поднесите к воронке шарик от настольного тенниса (возможно, шарик внутри воронки надо будет приподнять). Хотя поток воздуха идет через воронку наружу, шарик поднимется к верхенй части раструба и прочно удержится там. Почему?
Ответ: Явление объясняется законом Бернулли. При продувании воздуха скорость его движения между стенками воронки и шарика больше чем у основания конуса. А где скорость меньше, там давление больше. Следовательно, давление воздуха на основании конуса больше. Это давление удерживает его в раструбе воронки.
Это некоторые опыты, которые можно демонстрировать на уроке. Но изучение физики не ограничивается рамками урока, возможно проведение различных викторин, физических вечеров и конкурсов.
Разработать и провести подобное мероприятие дело весьма трудоемкое, что бы вечер удался, следует помнить о некоторых правилах.
Вечер нужно начинать с показа такого интересного опыта, чтобы сразу привлечь внимание учеников. Если в плане вечера есть вопросы их необходимо чередовать с опытами. Заканчивать вечер надо наиболее интересным экспериментом.
Опыты следует тщательно готовить, так как самый занимательный опыт, не удавшийся сразу, перестает интересовать детей и внимание их ослабевает. Опыт не вызывает интереса и в том случае, неудачно сформулирован вопрос, когда плохо пояснена демонстрация.
Уже в определении физики как науки заложено сочетание в ней как теоретической, так и практической частей. Считается важным, чтобы в процессе обучения учащихся физике учитель смог как можно полнее продемонстрировать своим ученикам взаимосвязь этих частей. Ведь когда учащиеся почувствуют эту взаимосвязь, то они смогут многим процессам, происходящим вокруг них в быту, в природе, дать верное теоретическое объяснение. Это может являться показателем достаточно полного владения материалом.
Какие формы обучения практического характера можно предложить в дополнение к рассказу преподавателя? В первую очередь, конечно, это наблюдение учениками за демонстрацией опытов, проводимых учителем в классе при объяснении нового материала или при повторении пройденного, так же можно предложить опыты, проводимые самими учащимися в классе во время уроков в процессе фронтальной лабораторной работы под непосредственным наблюдением учителя. Еще можно предложить: 1)опыты, проводимые самими учащимися в классе во время физического практикума; 2)опыты-демонстрации, проводимые учащимися при ответах; 3)опыты, проводимые учащимися вне школы по домашним заданиям учителя; 4)наблюдения кратковременных и длительных явлений природы, техники и быта, проводимые учащимися на дому по особым заданиям учителя.
Опыт же не только учит, он увлекает ученика, заставляет лучше понимать то явление, которое он демонстрирует. Ведь известно, что человек заинтересованный в конечном результате добивается успеха. Так и в данном случае заинтересовав ученика, пробудем тягу к знаниям. Использование всякого рода викторин основано тоже на том, что бы заинтересовать, но здесь и проявляется монет игры-соревнования, то есть спортивный интерес. От умения учителя применять такого рода опыты напрямую зависит успеваемость его учеников.
1. . Занимательные опыты по физике в 6-7 классах средней школы. Л.А.Горев. М.: “Просвещение”, 1985.
2. Занимательная физика. Я.И. Перельман. М.: “Наука”, 1991.
3. Сборник по методике и технике физического эксперимента. Под ред. Н.В. Алексеева. М.: “Учпедгиз”, 1960.
4. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. Под ред. С.Е.Каменецкого, Н.С.Пурышевой. М.: “Академия”, 2000.
Значение, роль и место демонстрационного эксперимента в преподавании физики имеют большое значение.
Эксперимент является источником знания, методом физических исследований. Глубокое уяснение обучающимися большинства изучаемых в физики вопросов невозможно без постановки демонстрационных опытов.
Эксперимент может и должен выполнять не только обучающую, но и развивающую функцию, т.е. способствовать развитию мышления, наблюдательности. Наблюдение новых, иногда неожиданных эффектов побуждает познавательную активность, вызывает желание разобраться в сути явления. При этом в одних случаях полезно предложить внимательно наблюдать за происходящим, в других – попробовать предсказать заранее результат опыта.
Так, например, они не могут объяснить и предсказать результаты первых опытов, иллюстрирующих явление механического резонанса. Причину этого явления и условия возникновения должен объяснить сам учитель.
Рассмотрим другой случай. Учитель выполняет опыт, а ученики либо делают выводы из него, либо объясняют полученные результаты. Ребят заранее предупреждают о том, что по окончанию опыта они должны самостоятельно сделать выводы или объяснить его результаты.
На основании наблюдений ученики делают выводы о зависимости величины этой силы от массы тела, радиуса вращения, угловой скорости.
Задача – объяснить результат опыта – ставится перед учениками в тех случаях, когда явления и закономерности, на основе которых строится объяснение, ими уже изучены. Например, в Х классе после ознакомления с термоэлектронной эмиссией ученики самостоятельно объясняют опыт с демонстрационным диодом.
При проведении демонстрационного эксперимента ученики предсказывают результат опыта. Этот способ активизации обучающихся целесообразно применять в тех случаях, когда есть уверенность, что хотя бы некоторые ученики класса могут высказать обоснованные соображения относительно ожидаемых результатов.
- Как будет вести себя стрелка отрицательно заряженного электрометра, если к ней приближать положительно или отрицательно заряженные палочки?
- Окажутся ли заряженными электрометры (и если да, то как именно), если, не убирая палочки, вызвавшей их электризацию через влияние, снять разрядник?
Здесь предсказание результатов опыта учениками может обеспечить их наиболее активную работу, так как могут быть высказаны противоречивые предположения, что весьма полезно обсудить.
При демонстрационном эксперименте я ставлю перед учениками какие-либо вопросы и предлагаю им самостоятельно найти способ экспериментального решения или решения этого вопроса.
Литература 4, с. 154 - 171; 12, с. 304 - 315; 9, с. 5 - 10; 3, с. 5 - 18.
1. Физика - наука экспериментальная. Поскольку между физикой - наукой и физикой - учебным предметом существует тесная связь, процесс обучение физике заключается в последовательном формировании новых для учеников физических понятий и теорий на основе немногих фундаментальных положений, которые опираются на опыт. В ходе этого процесса находит отображение индуктивный характер установления основных физических закономерностей на базе эксперимента и дедуктивный характер выведения последствий из установленных таким образом закономерностей с использованием доступного для учеников математического аппарата.
- показать явления, которые изучаются, в педагогически трансформируемом виде и тем самым создать необходимую экспериментальную базу для их изучения;
- проиллюстрировать установленные в науке законы и закономерности в доступном для учеников виде и сделать их содержание понятным для учеников;
- увеличить наглядность преподавания;
- ознакомить учеников с экспериментальным методом исследования физических явлений;
- показать применение физических явлений, которые изучаются, в технике, технологиях и быту;
- усилить интерес учеников к изучению физики;
- формировать политехнические и опытно-экспериментаторские навыки.
Учебный эксперимент выступает одновременно как метод обучения, источник знаний и средство обучения.
Учебный эксперимент непосредственно связан с научным физическим экспериментом, под которым понимают систему целеустремленного изучения природы путем четко спланированного воссоздания физических явлений в лабораторных условиях с последующим анализом и обобщением полученных с помощью приборов экспериментальных данных. От наблюдения эксперимент отличается активным вмешательством в ход физических явлений с помощью экспериментальных средств.
Научный эксперимент является основой учебного физического эксперимента, которому он дает экспериментальные средства, методы исследования и материал фактологии. Но полной тождественности между ними нет. Главное отличие заключается в том, что научный эксперимент ставится с целью исследования природы и получения новых знаний о ней, а учебный эксперимент призван довести эти знания до учеников.
2. Школьный физический эксперимент можно классифицировать по разным признакам: по дидактическим целям, по уровню соответствия научному эксперименту, по степени сложности, по характеру учебной деятельности учеников и т.д. Структура учебного физического эксперимента, отображая, в целом структуру научного эксперимента, включает новый элемент учебного характера, связанный с деятельностью учителя, который выступает в роли квалифицированного руководителя учебного физического эксперимента. Он может влиять либо непосредственно на средства исследования, либо на учеников, которые будут руководить средствами исследования.
В связи с вышеизложенным учебный эксперимент делится на два вида: демонстрационный и лабораторный.
Структура лабораторного эксперимента
Лабораторный эксперимент удобно классифицировать по организационным признакам, которые полнее всего отображают характер деятельности учителя и учеников. Согласно с этой классификацией существует четыре вида учебного лабораторного эксперимента:
- фронтальные лабораторные работы;
- практикумы;
- домашние наблюдения и опыты;
- экспериментальные задачи.
3. Демонстрационный эксперимент как метод обучения принадлежит к иллюстративным методам. Главное действующее лицо в демонстрационном эксперименте - учитель, который не только организует учебную работу, но и проводит демонстрацию опытов. Демонстрационный эксперимент имеет существенный недостаток - ученики не работают с приборами (хотя некоторые из них могут вовлекаться в подготовку демонстраций).
Перечень обязательных демонстраций из каждой темы школьного курса физики есть в программе. В него входят, в первую очереди опыты, которые составляют экспериментальную базу современной физики, их называют фундаментальными, это, в первую очередь, исследования Галилея, Кавендиша, Штерна, Кулона, Эрстеда, Фарадея, Герца, Столетова и др. Некоторые из них могут быть воспроизведены в школьных условиях с достаточной достоверностью, другие же требуют сложного и дорогого оборудования (опыты Лебедева, Милликена, Резерфорда), а поэтому могут быть показаны лишь средствами кино, телевидения, или промоделируемы с помощью компьютерной техники.
Постановка этих опытов должна быть максимально четкой, а объяснение - продуманным и отображать не только физическую суть эксперимента, но и его место в системе физической науки.
Для иллюстрации объяснений учителя. Практика свидетельствует, что эффективность усвоения учебного материала значительно повышается, если объяснение учителя сопровождается демонстрацией опытов. Ведь в ходе демонстрации учитель имеет возможность руководить познавательной деятельностью учеников, акцентировать внимание на обстоятельствах наиболее важных для понимания сути учебного материала. Демонстраций такого типа более всего в обязательном минимуме, предусмотренном программой.
Для иллюстрации применения выученных физических явлений и теорий в технике, технологиях и быту. Демонстрация таких опытов является необходимой не только для иллюстрации связей физики с техникой, но и для подготовки учеников к жизни в условиях современного технизированного общества. Ознакомление с объектами техніко-технологического характера способствует формированию мотивации учиння физики, позволяет углубить и систематизировать знание учеников о ранее выученных физических явлениях.
Для возбуждение и активизации познавательного интереса к физическим явлениям и теориям. Эффективный демонстрационный эксперимент может быть своеобразным толчком к активной познавательной деятельности учеников, особенно, если он носит проблемный характер. (Например, демонстрация плавания стальной иглы на поверхности воды создает проблемную ситуацию, которая может быть положена в основу изучения свойств поверхностного слоя жидкости).
Для проверки предположений, выдвинутых учениками в ходе обсуждения учебных проблем.
4. Поскольку современная методика физики предлагает большое количество демонстраций из каждой темы школьного курса физики, перед учителем всегда возникает проблема отбора опытов при подготовке к каждому конкретному уроку. При наличии нескольких вариантов опытов следует отобрать те, которые:
- Наиболее полно отвечают теме и дидактическим целям урока;
- эффективно вписываются в логическую структуру урока;
- наиболее выразительно иллюстрируют явление или физическую теорию;
- могут быть воспроизведенные на самом простом оборудовании (но без потери эффективности).
Другие методические требования к организации демонстрационного эксперимента такие:
Учеников необходимо готовить к восприятию опытов. Идея опыта, его ход и полученные результаты должны быть понятными ученикам. С этой целью учитель должен объяснить схему установки, все ее составляющие, обратить внимание на измерительные приборы, или на те элементы, на которых оказывается наблюдаемый эффект.
При возможности опыты нужны ставить в нескольких вариантах (особенно, если это способствует более глубокому усвоению учебного материала).
Количество демонстраций на уроке не должна быть слишком большой. Демонстрационный эксперимент должен способствовать изучению учебного материала и не отвлекать от главного на уроке.
Если позволяет оборудование, демонстрационные опыты следует проводить с установлением количественных соотношений (числа должны быть предварительно подобранными и удобными для операции ими!).
Демонстрационную установку следует собирать перед учениками в процессе преподавания учебного материала. Лишь при условии использования очень сложного оборудования, установка может быть собрана предварительно (по этой причине не следует увлекаться использованием готовых стендов).
Установка должна быть максимально надежной, а техника демонстрирования отработанной.
В случае отказа установки, следует отыскать и быстро ликвидировать неисправность, а опыт повторить, достигнув позитивного результата. Если это сделать при данных обстоятельствах невозможно, необходимо объяснить ученикам причину отказа и обязательно воспроизвести демонстрацию на следующем уроке.
Не следует подменять демонстрационный эксперимент, доступный для школьных условий, показом соответствующих кинофрагментов или компьютерным моделированием.
Техника демонстрирование должна удовлетворять двум требованиям:
- метод демонстрирования должен максимально отвечать научному и давать достоверные результаты;
- в процессе демонстрирования нужно достичь максимальной видимости ожидаемого и существенных составных частей установки.
Для обеспечение хорошей видимости нужно придерживаться таких правил:
Ни сам учитель ни его руки не должны закрывать приборы.
Отдельные приборы или их части не должны затенять друг друга. В связи с этим приборы разносят не только по горизонтали, но и по вертикали, применяя разные подставки и столики.
Приборы нужно хорошо освещать. Для этого применяют специальные осветлители и экраны. Опыты со световыми явлениями, которые слабо наблюдаются, проводятся в темноте.
Если явления происходят в бесцветных телах или жидкостях, то их делают видимыми одним из методов контрастирования: подсветкой или подкрашиванием.
Если предмет вращается в горизонтальной плоскости, то его метят вертикальными отметками на видимой стороне, или ставят на него вешки.
Явления, которые происходят в горизонтальной плоскости, демонстрируются ученикам с помощью наклонных зеркал.
Если ни одно из перечисленных средств не дает результата, то нужно пользоваться теневым проектированием на экран, или использовать телевизионную камеру.
Читайте также: