CC BY
71
Описание работы.
Показания снимаются отдельно для левой и правой руки.
1. Определите цену деления динамометра.
2. Захватите динамометр кистью так, чтобы пальцы располагались на опоре, а циферблат был сверху.
3. Отведите руку в сторону, с максимальным усилием плавно сожмите динамометр.
4. Снимите показания по шкале и запишите их.
5. Опыт повторите несколько раз и определите среднее значение.
6.
формуле: А —-100%,
М
где К - показания для правой руки; М - масса тела.
При нормальном физическом развитии ученика относительная сила правой руки должна составлять для мужчин 60-70% массы тела, для женщин 45-50% массы тела.
7. Полученные данные сравните со средними значениями силы мышц рук человека, приведёнными в таблице.
Определите значение относительной силы руки А по
Возраст, лет Сила мышц, Н
Лица мужского пола Лица женского пола
Правая рука Левая рука Правая рука Левая рука
8 119,6 111,8 123,6 104,9
10 171,6 157,9 140,2 128,5
12 257,9 235,4 203,0 183,4
14 334,4 305,0 277,5 248,1
15 428,5 383,4 305,0 278,5
16 447,2 401,1 298,1 269,7
17 488,4 444,2 340,3 307,9
18 485,4 443,3 330,5 296,2
20 520,7 479,6 355,0 325,6
25 566,8 524,6 306,9 282,4
20-29 407,9 384,4
30-39 393,2 368,7
40-49 370,7 348,1
50-59 318,7 299,1
60-69 256,8 248,1
Дополнительное задание:
1) Повторите опыт несколько раз;
2) Определите среднее значение силы левой и правой рук отдельно;
3) Определите погрешность измерения. Конечный результат запишите в виде доверительного интервала.
Сопоставив данные учащихся с табличными, можно побеседовать о необходимости занятий спортом для поддержания хорошей физической формы.
Значение силы для левой и правой руки учащиеся отдельно заносят в итоговую таблицу.
Далее предлагается решить задачи с использованием личных характеристик.
Задача 1. Определите ускорение и силу тяги, развиваемую мышцами каждого из вас при беге на дистанцию 60 м, зная время своего движения и массу тела.
Задача 2. Определите силу рук при выполнении упражнения на перекладине.
Нескольким учащимся к следующему занятию необходимо дать задание подготовить сообщения о влиянии невесомости на живые организмы и человека.
Литература:
1. Гоциридзе Г.Ш. Практические и лабораторные работы по физике. 7-11 классы / Под ред. проф., докт. физ.-мат. наук Н.А. Парфентьевой. - М.: Классикс Стиль, 2002.
2. Енохович А.С. Справочник по физике. - 2-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Просвещение, 1990.
3. Каменецкий С.Е., Мосина Л.Г. Лабораторный практикум по физике для классов с профилем естествознания: Дидактические материалы / Под ред. С.Е. Каменецкого. - Москва-Липецк, 1999.
4. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики: Книга для учителя. - М.: Просвещение, 1988.
5. Рохлов В.С. Школьный практикум. Биология. Человек. 9 класс. - М.: Дрофа, 1998.
ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
ПО ФИЗИКЕ
О.В. Лебедева, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
В настоящее время большое внимание уделяется использованию в учебном процессе исследовательских методов обучения и организации исследовательской деятельности учащихся. Для этого существует немало причин, в том числе включение в государственный стандарт обучения физике методологических знаний, исследовательских умений. Таким образом, задача формирования этих умений становится обязательной, и использование исследовательских методов в учебном процессе сегодня рассматривается не как право педагога, но как его профессиональная обязанность. Однако анализ сложившейся в современном среднем образовании ситуации показывает, что многие учителя испытывают затруднения при организации исследовательской деятельности учащихся.
Проведенное нами анкетирование учителей физики Нижнего Новгорода показало, что большинство опрошенных признают,
что исследовательская деятельность учащихся позволяет решить многие задачи современного образования: «повышает интерес к изучению физики и науки в целом», «учит самостоятельно ставить и решать проблемы», «позволяет школьникам более глубоко понимать изучаемый материал», «позволяет осваивать научные методы познания...». Однако понимая роль исследований в учебном процессе, большинство учителей, принимавших участие в опросе, не использует их на практике, называя ряд причин: «не хватает времени на уроке», «нет времени для подготовки проектов урока с включением исследовательских методов ввиду большой нагрузки», «недостаточно оборудования» и т.д. Более глубокий анализ причин создавшейся ситуации показывает, что зачастую учителя не имеют навыков организации учебных исследований (отбора содержания, определения последовательности
формирования отдельных исследовательских действий, организации работы учащихся в группах и т.д.). 47% учителей указали в анкете, что нуждаются в дополнительной подготовке для организации учебных исследований учащихся. Таким образом, существует противоречие между необходимостью внедрения исследовательских методов в учебный процесс и неготовностью учителей к их организации на практике.
В периодических изданиях для учителей физики появляется достаточно много работ, посвященных исследовательской деятельности школьников. Однако приведены либо примеры ученических исследований и проектов, либо описания возможных лабораторных работ, экспериментов. В опубликованных работах отсутствует обоснование выбора содержания обучения для включения исследовательских методов в урок, сочетания самих мето-
дов с формой организации учащихся на уроке - фронтальной, групповой, индивидуальной. Простое копирование даже самого хорошего образца без знания объективных факторов, действующих в педагогическом процессе, часто приводит к неудачам и может дать повод для несправедливой негативной оценки успешного опыта. В публикуемых методических разработках ценность представляет не описание последовательности действий учителя и учащихся, а обоснование конструкции урока. Учитель должен самостоятельно проектировать учебный процесс в соответствии со сложившейся дидактической ситуацией и обоснованно включать в него учебные исследования.
Первый вопрос, встающий перед учителем: где в учебном процессе возможна организация исследовательской деятельности учащихся? Предложенные нами варианты отражены в схеме:
Рис. 1. Учебное исследование в
В наиболее полном варианте исследование воплощается при выполнении научно-исследовательской работы в рамках Научного общества учащихся (НОУ). При этом учащийся полноценно проходит все этапы исследования, причем в том темпе, который ему удобен. Руководство работой осуществляется либо учителем, либо учеными соответствующих вузов или научно-исследовательских институтов. В последнем случае зачастую школьники работают над проблемой, которая представляет собой научную новизну, и могут получить не только субъективно, но и объективно новое знание. Практика работы Малой школьной академии (МША), организованной на базе физического факультета ННГУ им. Н.И. Лобачевского, показывает, что учащиеся, приобщаясь к исследовательской работе в старших классах школы, продолжают заниматься исследованиями, становясь студентами, а затем поступают в аспирантуру [1].
В методической литературе довольно часто рассматриваются варианты включения исследований во внеурочную работу: факультативные занятия, занятия физического кружка, мастерские и т.п. Специфика внеурочных занятий позволяет учителю, не связанному требованиями программ обязательного курса, предоставить учащимся большую самостоятельность, не навязывая своего темпа и содержания. Тематика исследований может либо дополнять основной курс физики, либо рассматривать вопросы, не представленные в программе, в том числе интегрированные с другими естественнонаучными дисциплинами. Например, А.Ю. Пентиным был предложен межпредметный элективный курс для 9 класса «Исследовательские задачи на стыке наук (биологии, физики, химии)», основная цель которого - знакомство девятиклассников с особенностями естественнонаучной исследовательской деятельности на материале задач междисциплинарного содержания.
Наиболее сложной, но актуальной задачей является включение учебного исследования в урок. Для выполнения требований стандарта (выпускник школы должен овладеть основами научно-
рамках учебного процесса в школе го метода познания и экспериментальными умениями и навыками) необходима организация исследований именно на уроке, т.к. исследования в рамках НОУ выполняют немногие, наиболее способные к такой деятельности школьники, факультативные занятия посещает только часть учащихся, причем наиболее мотивированная. Для того чтобы выполнить требования стандарта, учитель именно на уроке должен запланировать учебную деятельность, направленную на овладение исследовательскими умениями.
В первую очередь, учитель должен конкретизировать, какие исследовательские действия он должен формировать на содержании своего предмета. В.С. Лазарев к числу основных действий, выполняемых при решении исследовательских задач, относит следующие [2]:
- постановка исследовательских задач;
- планирование решения задач;
- выдвижение гипотез;
- построение измеряемых величин и измерительных шкал;
- сбор исходной информации (наблюдение и т.д.);
- экспериментирование;
- анализ данных экспериментов или наблюдений и построение обобщений;
- построение моделей действительности и работа с моделями.
Выделенные выше исследовательские действия очень хорошо
согласуются с видами деятельности, проверяемыми в проекте Единого государственного экзамена по физике на 2009 год [3]:
- формулировать цель проведения (выдвигать гипотезы) опыта или наблюдения;
- определять порядок проведения опыта или наблюдения в зависимости от поставленной цели;
- выбирать измерительные приборы и оптимальный набор оборудования в зависимости от поставленной цели исследования, собирать экспериментальную установку;
- проводить прямые измерения физических величин и запи-
сывать их результаты с учетом абсолютной погрешности измерений;
- оценивать (в простейших случаях) погрешности косвенных измерений;
- представлять результаты исследования в виде таблицы (с учетом абсолютной погрешности измерений);
- представлять результаты исследования в виде графика (с учетом абсолютной погрешности измерений);
- делать выводы на основе полученных в опыте или наблюдении результатов;
- объяснять полученные результаты на основе известных физических явлений, законов, теорий;
- выполнять расчеты с учетом приближенного характера исходных данных.
Выделенные выше действия будут сформированы у школьников, только если они их будут выполнять в своей учебной деятельности. Однако изучение сложившейся в школе практики вновь показывает, что в большинстве случаев этого не происходит. Лабораторные работы 75% опрошенных нами учителей проводят систематически репродуктивно, по описанию в учебнике, 23% учителей дают свою пошаговую инструкцию для выполнения работы, и только 6% педагогов планируют деятельность совместно с учащимися в ходе эвристической беседы. При этом большинство из перечисленных выше действий ученики не выполняют, т.к. эти действия (формулировка цели, планирование порядка проведения опыта, выбор оптимального набора оборудования и т.д.) выполнили либо авторы учебника, либо учитель, диктующий инструкцию. Соответственно, не выполняя действий, учащиеся их не осваивают.
Выполнение действия есть необходимое условие его освоения, но недостаточное, - для эффективного формирования способа действия необходима рефлексия. На практике при организации учебного исследования на уроке рефлексия направлена только на усвоенное предметное содержание; внимание на способах деятельности учащихся, которыми результат был получен, не акцентируется.
При включении исследовательского метода в учебный процесс необходимо в первую очередь проанализировать содержание обучения, оценить его новизну, трудность для учащихся и определить степень их самостоятельности при его изучении. На необходимости чередования в учебном процессе индуктивных и дедуктивных методов в зависимости от содержания обращает внимание А.Н. Поддъяков, предостерегая как от чрезмерного увлечения исследованиями, так и от пренебрежения индуктивными методами (эмпирический поиск, экспериментирование, обращение к образам и т.д.) как деятельностью более низкого уровня по сравнению с деятельностью теоретической [4].
Поскольку физика как учебный предмет изоморфна науке, то в содержании обучения (как отражении соответствующей теории) выделяются основание, ядро и следствие. Безусловно, это необходимо учитывать при выборе методов обучения, в том числе при планировании исследовательской деятельности учащихся. При переходе от основания к ядру теории действует индукция, обобщение, свертывание отдельных фактов в теорию. В науке получение объективно новых знаний - удел исследователей. Однако в учебном процессе самостоятельное открытие новых законов учащимися возможно далеко не всегда. Поскольку материал представляет для школьников субъективную новизну, на этом этапе возможно сочетание элементов исследовательской деятельности учащихся с руководством учителя при обобщении ее результатов и формулировке законов [5].
При экспериментальном получении принципиально новых фактов, положений теории учащийся не может планировать экс-
перимент, он просто не подозревает о необходимости проведения тех или иных действий в новой для него познавательной области. Типичным примером из курса физики средней школы является обнаружение и исследование явления электромагнитной индукции и установление соответствующего закона. Если просто дать учащимся катушки, источник, магнит и гальванометр, то детям нужно обладать гением Фарадея, чтобы открыть и сформулировать то, что от них требуется. Поэтому в подобных ситуациях план исследования, мотивационную основу деятельности предлагает учитель, задача же учеников - предложить свой вариант, способ изменения магнитного потока, обобщить увиденное, сформулировать закон, вначале неизбежно неполно и неточно, и т.д.
При выводе закона Ома (8 класс) учащиеся могут на эксперименте исследовать зависимость силы тока на участке цепи от приложенного напряжения при постоянстве сопротивления и зависимость силы тока от сопротивления участка при постоянстве напряжения на нем, если такую цель перед ними поставит учитель. Для того чтобы это исследование было проведено грамотно, при его организации помощь учителя необходима и на этапе планирования, поскольку у восьмиклассников перечисленные выше исследовательские действия еще не в полной мере сформированы. Обязательно обсуждение результатов исследования под руководством учителя, также необходима формулировка самого закона. Таким образом, на уроке будут чередоваться фронтальные и групповые формы работы - самостоятельная работа учащихся в группах и фронтальное обсуждение результатов каждого этапа под руководством учителя.
На этапе перехода от формирования ядра теории к ее следствиям, применению возможна более высокая степень самостоятельности учащихся. Например, закон Архимеда, закон сообщающихся сосудов, условия плавания тел, изучаемые в 7 классе, относятся к следствиям изученной теории - закона Паскаля, формулы гидростатического давления. Следовательно, эти знания могут быть получены учениками в процессе исследования, поскольку у них имеется необходимая для применения теоретическая база. Кроме того, на этом этапе формируется опыт получения дедуктивного, выводного знания, обращения к теории для решения исследовательских задач.
Элементы исследовательской деятельности могут быть организованы не только при проведении лабораторных работ, но и в процессе выполнения всех видов школьного физического эксперимента. Как известно, демонстрационный эксперимент, например, может играть различную роль и проводиться на разных этапах урока. При определенной организации учебного процесса в ходе демонстрационного эксперимента могут осваиваться многие из перечисленных выше действий (постановка цели, выдвижение гипотез, планирование их проверки, подбор оборудования, обработка результатов и т.д.). Например, указанные выше зависимости, лежащие в основе закона Ома для участка цепи, могут быть получены, как это традиционно предлагается в методике, при выполнении демонстрационного эксперимента. Однако для формирования исследовательских действий эксперименты не должны быть иллюстрацией к рассказу учителя. Учащиеся должны принимать активное участие на этапах постановки цели опыта, подбора оборудования, выбора схемы цепи, планирования последовательности действий, представления результатов в виде таблицы и графика. В некоторых случаях, например, в целях экономии времени на уроке, учитель может сосредоточить внимание учеников на отдельных этапах.
Анкетирование учителей высветило еще одну проблему организации исследовательской деятельности учащихся в школе: если
в основной школе (7-9 класс) часть учителей организует исследования на уроке и в домашней работе учащихся, то в старших классах эта доля становится гораздо меньше. Одна из причин в том, что в большинстве школ физика изучается на базовом уровне (2 часа в неделю).
Нужно отметить, что появились новые учебно-методические комплекты для основной школы, которые помогают организовать познавательную деятельность учащихся, направленную на освоение методологических знаний и экспериментальных умений и навыков. Авторы УМК по физике 7-9 классов - Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская - в качестве одного из основных отличий своего курса указали направленность на формирование методологических знаний. «Стержнем курса является методология научного познания, в соответствии с которой особое внимание уделяется формированию у учащихся деятельности, адекватной деятельности научного познания, при этом предусматривается постепенный переход от эмпирического уровня познания к теоретическому» [6]. В рабочей тетради, разработанной для учащихся 7-8 классов, лабораторные работы представлены таким образом, чтобы учащиеся постепенно привыкали ставить цель опыта, выдвигать гипотезы, планировать эксперимент для проверки гипотезы, подбирать оборудование, систематизировать и оформлять в виде таблиц результаты измерений, делать выводы [7]. При этом учащимся, которым сложно выполнить некоторые действия самостоятельно, предлагается обратиться к учебнику, в котором описание лабораторной работы дается полностью, в репродуктивном варианте. В других работах учащимся предлагается самим составить план исследования, причем предлагаются наводящие вопросы: «какие величины вы будете для проверки своей гипотезы изменять, какие сохранять постоянными?», «какие величины вы будете измерять?», «какие средства измерения нужно использовать, чтобы уменьшить погрешность?» и т.д. В восьмом классе вводятся теоретические методы познания - модели, аналогии, использование физической теории для предсказания результатов, а затем опытная проверка модели.
Нужно отметить, что методически продуманный УМК может быть эффективным только при условии определенного уровня методической компетентности учителя, позволяющего использо-
вать преимущества учебника и конструировать учебный процесс на его основе. Организация исследовательской деятельности учащихся требует от педагога определенных знаний, умений (предметных, методологических, психолого-педагогических, методических), а также готовности применять их в своей практической деятельности. Некоторые исследователи выделяют компетентность педагога в области исследовательской деятельности как отдельную составляющую профессиональной компетентности [8, 9]. В любом случае развитие соответствующих знаний и умений необходимо планировать как при подготовке будущих педагогов, так и в системе повышения квалификации.
Литература
1. Гребенев И.В., Масленникова Ю.В., Фаддеев М.А., Чупрунов Е.В. Дифференциация обучения физике в системе непрерывного образования «школа - вуз». Монография. - Н. Новгород: изд. ННГУ, 2005.
2. Лазарев В.С. Рекомендации по развитию исследовательских умений учащихся. - М., 2007.
3. Демидов М.Ю. Модель ЕГЭ по физике - 2009. / М.Ю. Демидова, В.А. Грибов, Г.Г. Никифоров // Физика. - 2007. - № 19.
4. Поддъяков А.Н. Методологические основы изучения и развития исследовательской деятельности // Школьные технологии. - 2006. - №3.
5. Гребенев И.В. Дидактика физики как основа конструирования учебного процесса: Монография. - Н. Новгород: Изд. Нижегородского госуниверситета, 2005.
6. Пурышева Н.С. Физика. 7 кл.: Тематическое и поурочное планирование / Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская. - М.: Дрофа, 2002.
7. Пурышева Н.С. Физика. 7 класс. Рабочая тетрадь / Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская. - М.: Дрофа, 2002.
8. Степанова Т.И. Научное исследование и опытно-экспериментальная работа как фактор личностного развития педагога // Наука и школа. - 2000. - № 6.
9. Лазарев В.С. Критерии и уровни готовности педагога к исследовательской деятельности / В.С. Лазарев, Н.Н. Старинова // Педагогика. - 2006. - № 2.
ОСОБЕННОСТИ ИНТЕГРАТИВНОГО ПОДХОДА В ОБУЧЕНИИ ДИСКРЕТНОЙ МАТЕМАТИКЕ СТУДЕНТОВ ПЕДВУЗА
В УСЛОВИЯХ ШКОЛЬНОГО ПРОФИЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ Д.Л. Модель, соискатель кафедры теории и методики обучения математике МПГУ
В связи с введением профильного обучения школьников изменениям подверглось содержание школьного курса математики. Так, например, начиная с 2004 г. в системе среднего образования достойное место заняли новые разделы: теория вероятностей и элементы комбинаторики, то есть школьники начали изучать элементы дискретной математики - комбинаторику, треугольник Паскаля, бином Ньютона и др. - как на базовом, так и на профильном уровнях. В связи с изменением целей, задач и содержания школьной математики перед педагогическими вузами встает задача подготовки специалистов, которые могли бы удовлетворить «образовательные потребности современных школьников.
Рассматривая проблемы методической подготовки будущих учителей математики профильной школы на примере курса дискретной математики, выявлено, что подготовка будущих учителей математики и информатики по данной дисциплине ведется по разным курсам, имеющим существенные различия в содержании: «Дискретная математика», «Основы дискретной математики», «Введение в дискретную математику». При этом проведенный анализ позволяет утверждать, что общее ядро для указанных курсов отсутствует из-за различий между целями, задачами, объемами учебных часов, перечнями изучаемых вопросов, уровнями прикладной направленности. Так, например, целью изучения курса «Дискретная математика» будущими учителями информатики является изучение алгоритмической природы дискретных величин. Таким образом, велика вероятность, что такие специалисты будут преподавать элементы дискретной математики в школе по следующей схеме: знакомство с элементами комбинаторики, доказательство бинома Ньютона, изучение свойств тре-
угольника Паскаля. Вне всякого сомнения, механическое декларирование вышеуказанных объектов вырабатывает у школьников лишь алгоритмическую культуру мышления, но при этом уводит детей от сути понимания комбинаторных явлений. Считаем, что построение школьного материала здесь более логичным видится следующим образом: построение треугольника Паскаля, введение понятия числа сочетаний, связь арифметического треугольника с числом сочетаний, факториалом, биномом Ньютона и простыми числами.
В связи с вышеизложенным необходимо найти инвариантную часть указанных курсов.
При изучении данного вопроса мы использовали весь арсенал методов исследования: анализ психолого-педагогической, философской, математической и методической литературы, работ по проблемам интегративного подхода в обучении, работ по проецированию учебных курсов высшей математики на школьную, действующих школьных и вузовских программ, учебников, задачников и учебных пособий по вопросам, относящимся к объекту и предмету исследования; изучение и анализ состояния исследуемой проблемы в практике высшей школы (наблюдение за процессом обучения математике, анкетирование и беседы с учителями математики, студентами, обучающимися на отделении второго высшего образования); создание, отладка и испытание средств обучения; педагогический эксперимент и статистическая обработка его результатов. Нам удалось:
- выявить возможность внутрипредметной интеграции курсов по дискретной математике для различных специальностей;
- изучить педагогические возможности проецирования отдельных тем из курса высшей математики на среднее общее
