CC BY
39
Scientific journal
ISSN 2413-158X (online) ISSN 2413-1571 (print)
PHYSICAL AND MATHEMATICAL EDUCATION
Has been issued since 2013.
Науковий журнал Ф1ЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВ1ТА
Видасться з 2013.
http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/
Галатюк М.Ю. Моделювання навчально-Ызнавально)' дiяльностi старшокласник'ш у контекстi виконання творчоi лабораторное роботи//Ф'!зико-математична осв'та : науковий журнал. - 2017. - Випуск 1(11). - С. 20-23.
Halatyuk M. Modeling Of Educational-Cognitive Activity Of Senior Pupils In The Context Of The Performance Of A Creative Laboratory Work // Physical and Mathematical Education : scientific journal. - 2017. - Issue 1(11). - Р. 20-23.
Анотац'1я. У статт/' розкрито основн етапи дидактичного моделювання творчо)' лабораторно)' роботи на основi експериментально)' задач'1. Процес розв'язання творчо)' експериментально)' задач'1 вимагае вiд учшв ум'шня складати процедуру навчально-Ызнавально)' дiяльностi та моделювати фiзичний експеримент. Виконання таких робiт актив'!зуе навчально-пзнавальну д'тльшсть учнiв. Творчi лабораторн роботи сприяють ознайомленню з науковими методами тзнання та кращому засвоенню навчального матер'юлу. Виконання творчих лабораторних робiт спрямоване на розвиток творчих зд'бностей i навчально-Ызнавально)'компетентност'1 уч^в.
У статт'1 запропоновано приклад творчо)' лабораторно)' роботи з фiзики на тему: "Досл'дження рiвноваги важеля". Творча лабораторна робота складаеться з наступних елементiв: формулювання проблеми, теоретично)' модел'1 розв'язку задач'1, навчально)' допомоги, модел'1 виконання експерименту, процедури експерименту, анал'зу результат'!в експерименту та висновк'в. В'дзначимо, що так лабораторнi роботи е продуктом творчого пошуку вчителя.
Ключов! слова: дiяльнiсть, задача, лабораторна робота, модель, експеримент, за^б.
Постановка проблеми. Одним з основних прюрите^в в оргаызацп навчально-виховного процесу в сучасый школi е формування творчо!' особистосп, яка володie креативним мисленням, здатна ставити i виршувати проблеми, володie культурою тзнавально''' дiяльностi.
Важливим е формування методолопчних знань, ознайомлення учыв з науковими методами тзнання. Особливе мкце, з метою реалiзацií цих завдань, належить експериментальному методу. Фiзичний експеримент е емтричною базою фiзичноí науки i критерiем ктинносп теоретичних знань. З огляду на це, навчальний фiзичний експеримент мае бути не лише засобом формування певних практичних умшь i навичок, але й засобом засвоення досвщу тзнавально!' дiяльностi й розвитку творчих здiбностей. Свщченням актуальност проблеми реалiзацií творчо!' функцп навчального експерименту в контекст тзнавально!' дiяльностi учыв е кнуюча практика навчання, а також новин дослщження в теорп й методик навчання фiзики [1; 2; 3; 4].
Аналiз актуальних дослщжень. Окремим питанням в даый проблематиц е оргаыза^я лабораторних робн [3; 4]. Практика свщчить, що дiяльнiсть учыв тд час виконання лабораторних робн, як правило, носить репродуктивний характер. Учням пропонуються готовi Ыструкцп, а то й зошити для лабораторних робн з чнко визначеною послщовыстю дш, що мають виконуватися. З одного боку, це сприяе формуванню експериментальних умЫь практичного характеру, наприклад, виконувати вимiрювання, збирати експериментальну установку, спостер^ати фiзичне явище та ш. З шшого боку, вщсутый творчий компонент - дм, що виконуються, здебiльшого е репродуктивними.
Мета статт - висвiтлити змiст процедури моделювання навчально-тзнавально''' дiяльностi в контекстi виконання лабораторно' роботи. Навести приклад творчо' лабораторно'' роботи, розроблено' на основi експериментально' задачк
Виклад основного матерiалу. Лабораторна робота набуде творчого характеру, якщо вона буде виконуватись у контекст вирiшення пiзнавальноí проблеми, моделлю яко' е творча експериментальна фiзична задача.
Систематичне i методично обГрунтоване використання творчих задач у навчанн фiзики максимально пiдвищуе iнтерес до матерiалу, що вивчаеться, сприяе концентрацп уваги на розглядуваних питаннях, тдвищуе самостiйнiсть учнiв i розвивае 'хню розумову дiяльнiсть, пов'язану iз включенням у процес пiзнання рiзних оргаыв чуття учнiв, пов'язуе набування знань, умЫь i навичок з використанням 'х на практицi, розвивае творчу, рацiоналiзаторську i винахiдницьку думку учыв.
УДК 37.013.3
М.Ю. Галатюк
Р'!вненський державний гумантарний yHieepcumem, Украна
Halatyuk_mu@ukr.net
МОДЕЛЮВАННЯ НАВЧАЛ ЬНО-П1ЗНАВАЛЬНО1 Д1ЯЛЬНОСТ1 СТАРШОКЛАСНИК1В У КОНТЕКСТ1 ВИКОНАННЯ ТВОРЧО1 ЛАБОРАТОРНО1 РОБОТИ
Досвщ систематичного використання в навчальному процесi експериментальних задач творчого характеру [1; 2; 5] дае можлив^ь зробити висновки про ефективнiсть цього виду роботи для виршення таких дидактичних задач:
1) вивчення фiзичних явищ, закономiрностей i показ 'хых проявiв;
2) формування основних фiзичних понять, розвиток фiзичного творчого мислення;
3) формування практичних умЫь i навичок, технiчного мислення учнiв;
4) формування основ наукового свтогляду;
5) естетичне виховання учыв.
Особливостi методики використання у навчальному процеа творчих задач визначаються специфiкою творчо'' дiяльностi учыв.
Вiдомо, що експериментальна задача - це задача, процедура розв'язання яко' передбачае виконання фiзичного експерименту (дослщу). Творчою експериментальна задача вважаеться за умови, якщо учню невщома процедура (спосiб) II розв'язання, невщома система засобiв, не вказано повыстю або частково необхiдне обладнання.
Мкце експериментальних задач у курсi фiзики середньо' школи визначаеться особливим значенням 'х для активiзацГi форм, методiв i прийомiв навчального процесу [2]. Мкце '''х у кожному конкретному випадку визначаеться лопкою структури уроку i його дидактичними цiлями, наприклад:
1. На уроцi вивчення нового навчального матерiалу експериментальнi задачi можна використати в рiзних аспектах: на початку уроку - для висування проблеми i збудження тзнавально''' активносп учнiв; у ходi уроку - при вивченн фiзичних властивостей тт або речовин i дослiдженнi фiзичних закономiрностей; у кiнцi уроку - для закртлення нових знань.
2. На уроц закрiплення знань i формування практичних умiнь експериментальнi задачi можна використати з тим, щоб навчити учнiв застосовувати сво'' знання для розв'язування практичних завдань, або вивчити будову i принцип дм приладу та виробити вмiння користуватися ним.
3. На уроцi узагальнення i поглиблення знань розв'язування експериментальних задач оргаызовуеться для конкретизацп змiсту вивчених фiзичних понять i встановлення нових зв'язкiв мiж фiзичними величинами, для поширення вже вiдомих або вщшукання нових методiв вимiрювання фiзичних величин i встановлення нових вщомостей про вивчене фiзичне явище.
4. На уроц контролю i облiку знань розв'язування експериментальних задач може допомогти перевiрити умiння учнiв застосовувати знання в знайомих i незнайомих ситуа^ях, умiння аналiзувати факти i критично пщходити до результатiв навчального фiзичного експерименту.
Навчальнi експериментальнi задачi можуть бути поставленi на будь-якому етап уроку, але при цьому змЫюються дидактичнi функцГ'' задач, методика постановки i методи та прийоми розв'язування 'х.
Не зупиняючись детально на класифтацп експериментальних задач i 'хых дидактичних функцiях (див. [2], зауважимо, що ключовим етапом в процеа розв'язання творчо' експериментально' задачi е розробка моделi експерименту. В^н включае в себе теоретичний аспект розв'язання задачк Реалiзацiя ж моделi, тобто виконання самого експерименту - це вже практичний етап. Цей етап, власне, й реалiзуеться як лабораторна робота. Хоча, пщготовка до тако'' лабораторно''' роботи е творчим i цтавим процесом, який вимагае пошуку ^деТ, яка часто Грунтуеться на здогадщ, глибокому теоретичному аналiзi.
Педагопчне моделювання лабораторно' роботи на основi творчо''' експериментально'' задачi включае там етапи:
1. Моделювання суб'екта, якому буде запропонована експериментальна задача. Маеться на увазi те, що творча задача е поняттям суб'ективним, тому вчитель повинен мати уявлення про того, хто буде розв'язувати задачу.
2. Пiдбiр експериментально''' задачк
3. Визначення процедури - основних етатв '7 розв'язання. Серед яких моделювання експерименту i його практична реалiзацiя.
Наведемо приклади експериментальних задач, ям використовувалися нами в ходi моделювання творчих лабораторних робгт.
Задача 1. Використовуючи вимiрювальну лiнiйку, визначити тиск цеглини на горизонтальну поверхню стола для кожного з трьох положень. Густина цеглини 1,5 г/см3.
Задача 2. На ст^ лежить скляна пластинка прямокутно'' форми, на ый - шматок свинцю. £ мензурка i вимiрювальна лшмка. Визначити середнш тиск скляно''' пластинки на поверхню стола. (Густина скла - 2,6 г/см3.)
Задача3. Користуючись вимiрювальною лЫйкою, визначити, на яку величину змЫиться тиск води на дно склянки, якщо в воду повыстю занурити чавунну гирю масою 500 г. Вщповщь перевiрити дослiдом.
Учн самостiйно розробляють модель експерименту. Кожний етап вимагае вщ учня виконання певно'' сукупностi дiй, якi можна роздтити на репродуктивнi, пошуковi i творчi. Кiлькiсть таких дiй характеризуе рiвень складност окремого етапу i лабораторно' роботи в цiлому. Рiвень проблемностi визначаеться ступенем невiдповiдностi знань, умшь i особистих якостей учня тим, ям необхiднi для виконання даного етапу. В якост орiентувальноi основи учням пропонуеться припис-орiентир.
Розробка модел '1 експерименту
Розробити модель експерименту - це означае визначити, що потрiбно спостер^ати, ям величини вимiрювати, в якiй послiдовностi виконувати пов'язан з цими завданнями дм тощо. Для цього потрiбно:
1. Визначити, ям прилади i матерiали необхщы для експериментального вимiрювання фiзичних величин.
2. Уявити ус можливi варiанти проведення експерименту.
3. Вибрати iз усiх можливих варiантiв той, який е техшчно найпростiшим i дозволяе забезпечити найвищу точысть результатiв.
4. Скласти план проведення експерименту.
План повинен вщображати основы етапи проведення експерименту i бути достатньо гнучким, тобто допускати, при необхщносп, можливкть змшювати послiдовнiсть дiй у ходi експерименту. План експерименту повинен мктити вказiвки: якi вимiрювання, обчислення будуть проводитися у ходi експерименту i за якими формулами.
5. Вказати, як схеми, графти, таблицi, малюнки n0Tpi6H0 буде виконати у процеа експерименту.
Процедура моделювання навчально-тзнавально' дiяльностi в контекст виконання лабораторной' роботи
1. Визначення теми i мети лабораторно! роботи.
2. моделювання суб'екта дiяльностi.
3. Вибiр проблемно-змiстового забезпечення у виглядi експериментально! задачi.
4. Розробка теоретично! моделi и розв'язання.
5. Розробка навчально! допомоги у виглядi допомiжних теоретичних запитань i задач.
6. Моделювання навчального експерименту на основi теоретично! моделк
Нижче пропонуемо приклад розроблено! моделi лабораторно! роботи.
Лабораторна робота
Тема: Дослщження рiвноваги важеля.
1. Формулювання проблеми у вигляд'1 експериментально¡'задач'1 на передбачення результату досл'ду
На вщстаы 25см вщ ос обертання на лiвiй частинi важеля закрiплено тягарець масою 100г. На правiй частинi важеля закртлеы на одному пiдвiсi два тягарц по 100г. Якими будуть плечi i обертовi моменти сил тяжшня, що дiють за умови рiвноваги важеля? Вiдповiдь перевiрте експериментально.
2. Теоретична модель розв'язання задач'1
Дослщження властивостей важеля пов'язано з вимiрюванням основних його характеристик, зокрема плечей сил. Важть перебувае у стан рiвноваги, якщо вiн не повертаеться пщ дiею прикладених до нього сил. Такий стан спостер^аеться тод^ коли мiж значеннями прикладених сил та !хыми плечима кнуе певне спiввiдношення. Рiвновага важеля спостер^аеться не за будь-яких умов. Змша одного з плечей чи одые! iз сил веде до змши iншого плеча або сили. Як силу, що дiе на важть, зручно використати вагу важкiв, пщвшених у певних мiсцях до важеля. Знаючи масу важка ('fi' зазначено на самих важках з набору), можна розрахувати його вагу. Вимiряти плече кожно! сили складнше. Це особливо вщчутно, коли важiль не горизонтальний. Якщо ж вш горизонтальний, то плече можна вимiряти безпосередньо як вщстань вiд осi обертання важеля до точки прикладання сили. ^ею точкою е точка пщвку важкiв. Тодi плече дорiвнюе довжин частини важеля вiд осi обертання до точки прикладання сили.
Важть мае певну масу, а тому на кожну його частину дiе сила тяжшня. Якщо речовина, з яко! виготовлено важть, однорщна i права та лiва частини його рiвнi, то моменти сил тяжшня частин важеля будуть однаковими i зрiвноважуватимуть один одного. За таких умов достатньо визначити лише моменти сил, ям д^ть при пщвшуваны важмв так, щоб важiль був горизонтальним. Довжина важеля вщ оа обертання до точки пiдвiсу важка i буде в цьому разi плечем сили.
В умовi задачi обертовi моменти сил тяжiння мають бути однаковi: Mi = М2 де Mi = m1g/1 , М2 = т2д/2. Вiдповiдно mig/i = т2д/2, /2 =
т2
Зробимо обрахунки: Mi = 0,i • 9,8 • 0,25 = 0,25 (Нм).
0,1 • 0,25 12 =———« 0,13(м).
2 0,2
Навчальна допомога
Допом'жне запитання 1.
Сформулюйте умову рiвноваги важеля.
Допом'жна теоретична задача 1.
На зрiвноважений важiль лiворуч вщ осi обертання на вiдстанi 20 см пщвкили тягарець масою 200 г. На яшй вiдстанi вщ осi обертання треба прикласти силу 1 Н, що важть залишався у рiвновазi?
3. Модель виконання експерименту
Обладнання експерименту: лабораторний важть, штатив, тягарц^ пiдвiснi гачки.
Х'д експерименту
1. Закрiпити в шпа^ лабораторний важiль. Повертаючи гайки на кшцях важеля, досягти горизонтального положення важеля.
2. На вщстаы 25 см вщ осi обертання на лiвiй частин важеля закрiпити один важок масою 100 г.
3. На правш частин важеля закрiпити два важки масою по 100 г i, пересуваючи пщвк вздовж важеля, досягти горизонтального положення важеля.
4. Вимiряти плечi сил та обрахувати моменти сил.
4. 1нтерпрета^я i анал'з результат'!в експерименту
1. Результати вимiрювань обрахунмв записати в таблицю 1.
Таблиця 1.
Лiва частина важеля Права частина важеля
№ Маса важка, m1, кг Сила, Fi, H Плече сили, /i, м Момент сили, (Fi/i), H-м Маса важка, m2, кг Сила, F2, H Плече сили, /2, м Момент сили, (F2/2), н-м
i.
2. Проаналiзувати отриманi результати. Чи повыстю спiвпадають вони з передбачуваними результатами?
3. Якщо не ствпадають, то чому? Зробити висновки.
Висновок. Розроблен лабораторн роботи на основi творчих експериментальних задач, як правило, носять евристичний, творчий характер. Виконання таких робп- сприяе активiзацif тзнавально! дiяльностi учнiв i кращому засвоенню навчального матерiалу.
Перспективи подальших дослiджень полягають у вивченн можливостей застосування HOBiTHix шформацшних технологiй у процесi виконання творчих лабораторних робгт.
Список використаних джерел
1. Андреев А. А. Розвиток умЫня формулювати i розв'язувати експериментальн задачi у процесi винахiдницькоí дiяльностi старшокласникiв: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. пед. наук: спец. 13.00.02 / А. А. Андреев. - К., 2007. -20 с.
2. Павленко А. I. Експериментальн навчальн задача проблеми теорп i практики / Павленко А. I., Сергеев О. В., Тищук В. I. // Теорiя та методика вивчення природничо-математичних i техычних дисциплiн. - Рiвне: РДГУ, 1999. - №1.- С 54-58.
3. Галатюк М. Ю. Як зробити лабораторну роботу з фiзики творчою? / М. Ю. Галатюк // Теорiя та методика вивчення природничо-математичних i технiчних дисциплiн. - Рiвне: РДГУ, 2009. - № 13. - С. 95-99.
4. Котельнтов Г. О. Лабораторн роботи з фiзики дослiдницького характеру у класах з поглибленим вивченням фiзики: дис. ... кандидата пед. наук: 13.00.02 / Котельнтов Г. О. - Запорiжжя, 1997. - 213 с.
5. Галатюк М. Ю. Проблемно-змктове забезпечення розвитку методологiчноí культури старшокласниюв у процесi вивчення природничих предметв / М. Ю. Галатюк, Т. Ю. Галатюк, Ю. М. Галатюк // Науковi записки. - Вип. 4. - Ч. 2. -Юровоград: КДПУ, 2013 - С. 99-104.
References
1. Andreev А.А. The development of senior students' skills to define and solve experimental tasks on physics during their research work: dys. ... kandydata ped. nauk: 13.00.02 / Andryeyev Andriy Mykolayovych. - K., 2007 - 248 s. (in Ukrainian)
2. Pavlenko A.I. Experimental problem: problems of theory and practice / Pavlenko A.I., Serhyeyev O.V., Tyshchuk V.I. // Teoriya ta metodyka vyvchennya pryrodnycho-matematychnykh i tekhnichnykh dystsyplin. - Rivne: RDHU, 1999. - #1.- S. 54-58. (in Ukrainian)
3. Halatyuk M. Yu. How do laboratory work in physics creative? // Teoriya ta metodyka vyvchennya pryrodnycho-matematychnykh i tekhnichnykh dystsyplin. - Rivne: RDHU, 2009. - # 13. - S.95-99. (in Ukrainian)
4. Kotel'nikov H.O. Research laboratory work in classes with intensive study of physics: dys. ... kandydata ped. nauk: 13.00.02 / Kotel'nikov H.O. - Zaporizhzhya, 1997. - 213 s. (in Ukrainian)
5. Halatyuk M. Yu. Problem-semantic providing of development of methodological culture of Senior Pupils in the Process of Studying Natural Sciences / M. Yu. Halatyuk, T. Yu. Halatyuk, Yu. M. Halatyuk // Naukovi zapysky. - Vyp. 4. - Ch. 2. -Kirovohrad: KDPU, 2013 - S. 99-104. (in Ukrainian)
MODELING OF EDUCATIONAL-COGNITIVE ACTIVITY OF SENIOR PUPILS IN THE CONTEXT OF THE PERFORMANCE OF A CREATIVE LABORATORY WORK Mykhaylo Halatyuk
Rivne State University of Humanities, Ukraine
Abstract. The article deals the main stages of didactic modeling creative laboratory work based on experimental problems. The process of solving creative experimental problems requires from pupils the ability to fold the procedure for educational-cognitive activity and simulate physical experiment. Implementation such work promotes activation educational-cognitive activity of pupils. Creative laboratory works facilitate familiarization with scientific methods of cognition and better mastering educational material. Implementation creative laboratory works directed at developing creative abilities and educational-cognitive competence of pupils.
The article offers the example of the creative laboratory work of physics on the topic: "The research of equilibrium of lever". The creative laboratory work consists of the following elements: problem Definition, Theoretical model of problem solution, learning help, model of the experiment, experimental procedures, analysis of experimental results and conclusions.
Note that such laboratory work it's product of creativity of teachers.
Key words: activity, problem, laboratory work, model, experiment, tool.
